CN105041348B - 一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，包括：将拟建地下空间划分为多个间隔的通道；通过牵引法在相邻通道间隔处的上方施工高于通道顶端的第一金属板；通过顶管法将顶板为金属框架单元且具有预埋注浆管的管节设置在通道中；通过预埋注浆管在管节的顶板和第一金属板间注射止水涂料，移除相邻通道处管节的相邻侧板及相邻侧板间的土体，通过第二金属板连接相邻通道处管节的顶板，在通道中设置支撑单元；在管节的顶板中浇筑混凝土，在管节的底板处浇筑钢筋混凝土，在地下空间两边通道处管节的侧板处浇筑钢筋混凝土。本发明提供了一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，降低了施工成本，确保了施工质量，施工工法简单，施工工效快。

Description

一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法

技术领域

本发明属于地下空间开发施工技术领域，主要涉及一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法。

背景技术

对于城市，扩大城市空间与城市土地资源日益短缺的矛盾越来越突出，为了有效利用现有城市空间，人们对地下空间进行了开发。暗挖构筑法就是指在城市建筑工程中，在地基土体内部直接开挖，而不需要从地面明处一直挖下去的施工方法。

在城市绿地、广场、道路、管线等既有设施下进行地下空间暗挖构筑时，一方面受地下空间高度限制，顶板混凝土现浇施工的操作空间和高度有限，顶板混凝土浇筑质量易波动，施工工效慢；另一方面，已有方法仅将通过顶管法设置的管节先期顶进后留下的管节作为后期施工内部混凝土结构的外模板，无法充分利用管节，造成浪费和建设成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，以解决现有暗挖构筑方法施工质量可靠性差、施工工效慢及建设成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，包括：

在拟建的地下空间两侧施工始发井和接收井，将拟建的地下空间划分为多个间隔设置的通道，使得每个通道均沿始发井到接收井的方向贯通设置；

通过牵引法施工第一金属板，使得所述第一金属板铺设在相邻两个通道的间隔处的上方，所述第一金属板高于通道顶端的高度；

通过顶管法将管节设置在每个通道中，所述管节的顶板为金属框架单元，在所述金属框架单元中设置有上下贯穿金属框架单元的预埋注浆管；

通过所述预埋注浆管在管节的顶板和第一金属板之间的土体中注射止水涂料，移除相邻通道处管节的相邻侧板及相邻侧板之间的土体，使得相邻的通道相连通，通过第二金属板连接相邻通道处管节的顶板，在所述通道中设置用于支撑管节的支撑单元；

在所述管节的顶板中浇筑混凝土，在所述管节的底板处浇筑钢筋混凝土，在所述地下空间两边通道处管节的侧板处浇筑钢筋混凝土。

进一步地，多个间隔设置的通道平行设置，且均为矩形空间。

进一步地，所述第一金属板沿拟建的地下空间的通长设置，其长度与拟建的地下空间的通长相同。

进一步地，当多个所述通道的数量为奇数时，在通过顶管法将管节设置在每个通道中的步骤中，具体包括：

步骤3.1a：通过顶管法在中间通道中设置管节；

步骤3.2a：通过顶管法在其他未施工通道处设置管节。

进一步地，在步骤3.2a中，从中间通道依次向两侧施工，使得前一次施工的通道和后一次施工的通道分别位于中间通道的两侧。

进一步地，当多个所述通道的数量为偶数时，在通过顶管法将管节设置在每个通道中的步骤中，具体包括：

步骤3.1b：通过顶管法在两个中间通道中的一个通道设置管节，通过顶管法在两个中间通道中的另一个通道设置管节；

步骤3.2b：通过顶管法在其他未施工通道处设置管节。

进一步地，在步骤3.2b中，从两个中间通道依次向两个中间通道整体的两侧施工，使得前一次施工的通道和后一次施工的通道分别位于两个中间通道整体的两侧。

进一步地，所述管节的顶板包括第三金属板、第四金属板和支设在上下间隔的第三金属板和第四金属板之间的加劲板单元，所述第三金属板设置在第四金属板上方，通过第二金属板连接相邻通道处相邻管节顶板中的第三金属板，通过第二金属板连接相邻通道处相邻管节顶板中的第四金属板。

进一步地，所述加劲板单元包括相互垂直的第一加劲板和第二加劲板，所述第一加劲板分别固定在第三金属板和第四金属板上，所述第二加劲板固定在第一加劲板上，所述预埋注浆管贯穿第三金属板和第四金属板，且固定在第三金属板、第四金属板、第一加劲板和第二加劲板中的一块或多块上，通过第二金属板连接相邻通道处相邻管节顶板中的第二加劲板。

进一步地，

所述移除相邻通道处管节的相邻侧板及相邻侧板之间的土体，使得相邻的通道相连通，通过第二金属板连接相邻通道处管节的顶板，在所述通道中设置用于支撑管节的支撑单元的步骤具体包括:

步骤4.1：移除相邻通道处管节的相邻侧板及相邻侧板之间的土体；

步骤4.2：通过第二金属板连接相邻通道处管节的顶板；

步骤4.3：所述支撑单元包括桩基、立柱和托梁，在被移除的相邻侧板处依次设置所述桩基、立柱和托梁，所述托梁的一端固定在第二金属板或第二金属板及第四金属板上，另一端固定在所述立柱上，所述立柱固定在桩基上，所述桩基固定在管节的底板下方的土体中；

步骤4.4：重复步骤4.1～4.3直至完成所有支撑单元的设置。

进一步地，在步骤4.4中，当多个所述通道的数量为奇数时，先进行中间通道与相邻两侧通道之间的两侧支撑单元的设置，再从中间通道依次向外进行支撑单元的设置，并且前一次施工的支撑单元和后一次施工的支撑单元分别位于中间通道两侧。

进一步地，在步骤4.4中，当多个所述通道的数量为偶数时，先进行两个中间通道之间的支撑单元的设置，再从中间通道依次向外进行支撑单元的设置，并且前一次施工的支撑单元和后一次施工的支撑单元分别位于两个中间通道之间的支撑单元的两侧。

进一步地，所述第三金属板、第四金属板和加劲板单元均为钢板。

进一步地，所述第一金属板和第二金属板均为钢板，所述管节为钢管节或钢筋混凝土管节，所述止水涂料为聚氨酯。

与现有技术相比，本发明提供了一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，通过设置金属框架结构的顶板、连通相邻通道的管节实现了对管节的有效利用，降低了施工成本；通过设置预埋注浆管和止水涂料确保了在拆穿管节的侧板时不会从上方的土体中渗水，避免了施工被渗水影响的情况，确保了施工质量；施工工法简单，施工工效快。

附图说明

图1为本发明实施例提供的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的地下空间的主视图；

图3为本发明实施例提供的通道的主视图；

图4为本发明实施例提供的始发井和接收井的剖视图；

图5为本发明实施例提供的设置第一金属板后地下空间的主视图；

图6为本发明实施例提供的设置第一金属板后地下空间的剖视图；

图7为本发明实施例提供的管节的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的设置管节后地下空间的主视图；

图9为本发明实施例提供的设置第二金属板后地下空间的主视图；

图10为本发明实施例提供的在两个中间通道之间设置支撑单元后地下空间的主视图；

图11为本发明实施例提供的设置所有支撑单元后地下空间的主视图；

图12为本发明实施例提供的浇筑管节的侧板和底板后地下空间的主视图。

图中，1：既有设施，2：地下空间，3：第一通道，4:第二通道，5：第三通道，6：第四通道，7：始发井，8：接收井，9：第一金属板，10：管节，11：第三金属板，12：第四金属板，13：第一加劲板，14：第二加劲板，15：预埋注浆管，16：第一接缝，17：第二接缝，18：第三接缝，19：止水涂料，20：第一通道一侧的侧板，21：第二通道一侧的侧板，22：第二金属板，23：桩基，24：立柱，25：托梁，26：混凝土，27：钢筋混凝土。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本发明提供了一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，包括：

如图2～4所示，在拟建的地下空间2两侧施工始发井7和接收井8，将拟建的地下空间2划分为多个间隔设置的通道，使得每个通道均沿始发井7到接收井8的方向贯通设置；

如图5～6所示，(在始发井7和接收井8中采用牵引设备)通过牵引法施工第一金属板9，使得所述第一金属板9铺设在相邻两个通道的间隔处(也可称为接缝处)的上方，所述第一金属板9高于通道顶端的高度；

如图7～9所示，(在始发井7和接收井8中采用顶进设备)通过顶管法将管节10设置在每个通道中，所述管节10的顶板为金属框架单元，在所述金属框架单元中设置有上下贯穿金属框架单元的预埋注浆管15；

如图9～11所示，通过所述预埋注浆管15在管节10的顶板和第一金属板9之间的土体中注射止水涂料19，移除相邻通道处管节10的相邻侧板及相邻侧板之间的土体，使得相邻的通道相连通，通过第二金属板22连接相邻通道处管节10的顶板，使得相邻的通道连成一体，且起到止水、防水和支撑的作用，在所述通道中设置用于支撑管节10的支撑单元；

如图12所示，在所述管节10的顶板中浇筑混凝土26，在所述管节10的底板处浇筑钢筋混凝土27，在所述地下空间两边通道处管节10的侧板处浇筑钢筋混凝土27。

对于第一金属板9和管节10可以同时或异时施工，如果需要同时施工，只要始发井7和接收井8具有足够的空间是可以实现的，但同时施工对空间要求较高，且对第一金属板9和管节10的施工容易相互影响，难度较高；而当进行异时施工时，可以先施工第一金属板9再施工管节10，也可以先施工管节10再施工第一金属板9，考虑到先施工第一金属板9再施工管节10比较简单，故本发明实施例中先施工第一金属板9再施工管节10。在本实施例中，该复合顶板的地下空间暗挖构筑方法包括：

步骤1：如图2～4所示，在拟建的地下空间2两侧施工始发井7和接收井8，将拟建的地下空间2划分为多个间隔设置的通道，使得每个通道均沿始发井7到接收井8的方向贯通设置；

步骤2：如图5～6所示，通过牵引法施工第一金属板9，使得所述第一金属板9铺设在相邻两个通道的间隔处(也可称为接缝处)的上方，所述第一金属板9高于通道顶端的高度；

步骤3：如图7～9所示，通过顶管法将管节10设置在每个通道中，所述管节10的顶板为金属框架单元，在所述金属框架单元中设置有上下贯穿金属框架单元的预埋注浆管15；

步骤4：如图9～11所示，通过所述预埋注浆管15在管节10的顶板和第一金属板9之间的土体中注射止水涂料19，移除相邻通道处管节10的相邻侧板及相邻侧板之间的土体，使得相邻的通道相连通，通过第二金属板22连接相邻通道处管节10的顶板，使得相邻的通道连成一体，且起到止水、防水和支撑的作用，在所述通道中设置用于支撑管节10的支撑单元；

步骤5：如图12所示，在所述管节10的顶板中浇筑混凝土26，在所述管节10的底板处浇筑钢筋混凝土27，在所述地下空间两边通道处管节10的侧板处浇筑钢筋混凝土27。

也就是说，在本发明实施例中，该方法按照从步骤1～5的次序依次施工。

在本实施例中，地下空间2位于既有设施1下，多个间隔设置的通道平行设置，且均为矩形空间，多个通道的数量为4个，分别是第一通道3、第二通道4、第三通道5和第四通道6，所述第一金属板9沿拟建的地下空间2的通长(请参考图5，始发井7和接收井8处于里外方向，故图5中未标出始发井7和接收井8，通长就是图5的里外方向，也就是始发井7到接收井8或者接收井8到始发井7的方向)设置，其长度与拟建的地下空间2的通长相同。

当多个所述通道的数量为奇数时，多个所述通道具有一个中间通道，在通过顶管法将管节10设置在每个通道中的步骤中，具体包括：

步骤3.1a：通过顶管法在中间通道中设置管节10；

步骤3.2a：通过顶管法在其他未施工通道处设置管节10。

在步骤3.2a中，从中间通道依次向两侧施工，使得前一次施工的通道和后一次施工的通道分别位于中间通道的两侧，也就是说，前一次施工的通道与中间通道之间的通道数量和后一次施工的通道与中间通道之间的通道数量相同。

当多个所述通道的数量为偶数时，多个所述通道具有两个中间通道，在通过顶管法将管节10设置在每个通道中的步骤中，具体包括：

步骤3.1b：通过顶管法在两个中间通道(在本实施例中，为第一通道3和第二通道4)中的一个通道设置管节10，通过顶管法在两个中间通道中的另一个通道设置管节10；

步骤3.2b：通过顶管法在其他未施工通道处设置管节。

在步骤3.2b中，从两个中间通道依次向两个中间通道整体的两侧施工，使得前一次施工的通道和后一次施工的通道分别位于两个中间通道整体的两侧，也就是说，前一次施工的通道与两个中间通道中的一个之间的通道数量和后一次施工的通道与两个中间通道中的另一个之间的通道数量相同。

对于本实施例中4个通道的情形，也就是先同时(使用多套顶进设备)或异时(使用一套或多套顶进设备)施工第一通道3及第二通道4，再同时或异时施工第三通道5及第四通道6，此外，为了节省成本，本实施例中采用通过一套顶进设备进行顶管施工，故只可进行异时施工，不妨先施工第一通道3，则施工顺序依次为第一通道3、第二通道4、第三通道5和第四通道6，也就是施工完第二通道4后施工第三通道5，避免了施工第二通道4后施工第四通道6进而容易影响到已施工完的第二通道4的情况，提高了施工可靠性和施工质量。此外，当多个所述通道的数量为奇数时，也就是对于步骤3.1a和步骤3.2a也是同样的原理，在此不再赘述。

如图7～9所示，所述管节10的顶板(也就是金属框架单元)包括第三金属板11、第四金属板12和支设在上下间隔的第三金属板11和第四金属板12之间的加劲板单元，所述第三金属板11设置在第四金属板12上方，通过第二金属板22连接相邻通道处相邻管节10顶板中的第三金属板11，通过第二金属板连接相邻通道处相邻管节10顶板中的第四金属板12。

所述加劲板单元包括相互垂直的第一加劲板13和第二加劲板14，所述第一加劲板13分别固定在第三金属板11和第四金属板12上，所述第二加劲板14固定在第一加劲板13上，所述预埋注浆管15贯穿第三金属板11和第四金属板12，且固定在第三金属板11、第四金属板12、第一加劲板13和第二加劲板14中的一块或多块上，通过第二金属板22连接相邻通道处相邻管节10顶板中的第二加劲板14。

如图9～12所示，在本实施例中，所述移除相邻通道处管节的相邻侧板及相邻侧板之间的土体，使得相邻的通道相连通，通过第二金属板22连接相邻通道处管节10的顶板，在所述通道中设置用于支撑管节10的支撑单元的步骤具体包括:

步骤4.1：移除相邻通道处管节10的相邻侧板(即本实施例中第一接缝16处的两块侧板、第二接缝17处的两块侧板和第三接缝18处的两块侧板，其中，第一接缝16处的两块侧板即为第一通道一侧的侧板20及相邻的第二通道一侧的侧板21)及相邻侧板之间的土体；

步骤4.2：通过第二金属板22连接相邻通道处管节10的顶板；

步骤4.3：所述支撑单元包括桩基23、立柱24和托梁25，在被移除的相邻侧板处依次设置所述桩基23、立柱24和托梁25，所述托梁25的一端固定在第二金属板22或(同时固定在)第二金属板22及第四金属板12上，另一端固定在所述立柱24上，所述立柱24固定在桩基23上，所述桩基23固定在管节10的底板下方的土体中；

步骤4.4：重复步骤4.1～4.3直至完成所有支撑单元的设置。

在步骤4.4中，当多个所述通道的数量为奇数时，先进行中间通道与相邻两侧通道之间的两侧支撑单元的设置，再从中间通道依次向外进行支撑单元的设置，并且前一次施工的支撑单元和后一次施工的支撑单元分别位于中间通道两侧。

在步骤4.4中，当多个所述通道的数量为偶数时，先进行两个中间通道之间的支撑单元的设置，再从中间通道依次向外进行支撑单元的设置，并且前一次施工的支撑单元和后一次施工的支撑单元分别位于两个中间通道之间的支撑单元的两侧。由于本实施例中为4个通道，也就是说，先进行第一通道3和第二通道4之间(即第一接缝16处)的支撑单元的设置，再同时或异时进行第一通道3和第三通道5之间(即第二接缝17处)的支撑单元的设置及第二通道4和第四通道6之间(即第三接缝18处)的支撑单元的设置。

此外，不妨以第一接缝16为例，其他接缝处同理，本领域技术人员可以想到的是，在相邻侧板拆除后，将支撑单元设置在第一接缝16处并不意味着支撑单元的横向尺寸会受到第一接缝16横向尺寸的限制，事实上，在施工时，第一接缝16的尺寸是事先设定的，为了更好地支撑地下空间2，支撑单元的横向尺寸需要根据实际情况设置，该横向尺寸可比第一接缝16的横向尺寸大，也可相等或比第一接缝16的横向尺寸小。

在本实施例中，所述第一金属板9、第二金属板22、第三金属板11、第四金属板12和加劲板单元均为钢板，所述管节10为钢管节或钢筋混凝土管节，本实施例中优选为钢管节，这是因为与移除钢筋混凝土管节相比，移除钢管节的侧板更方便，工人在管节10中进行切割操作即可，所述止水涂料19为聚氨酯。

与现有技术相比，本发明提供了一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，通过设置金属框架结构的顶板、连通相邻通道的管节实现了对管节的有效利用，降低了施工成本；通过设置预埋注浆管和止水涂料确保了在拆穿管节的侧板时不会从上方的土体中渗水，避免了施工被渗水影响的情况，确保了施工质量；施工工法简单，施工工效快。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，包括：

在拟建的地下空间两侧施工始发井和接收井，将拟建的地下空间划分为多个间隔设置的通道，使得每个通道均沿始发井到接收井的方向贯通设置；

通过牵引法施工第一金属板，使得所述第一金属板铺设在相邻两个通道的间隔处的上方，所述第一金属板高于通道顶端的高度；

通过顶管法将管节设置在每个通道中，所述管节的顶板为金属框架单元，在所述金属框架单元中设置有上下贯穿金属框架单元的预埋注浆管；

通过所述预埋注浆管在管节的顶板和第一金属板之间的土体中注射止水涂料，移除相邻通道处管节的相邻侧板及相邻侧板之间的土体，使得相邻的通道相连通，通过第二金属板连接相邻通道处管节的顶板，在所述通道中设置用于支撑管节的支撑单元；

在所述管节的顶板中浇筑混凝土，在所述管节的底板处浇筑钢筋混凝土，在所述地下空间两边通道处管节的侧板处浇筑钢筋混凝土。

2.如权利要求1所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，多个间隔设置的通道平行设置，且均为矩形空间。

3.如权利要求1所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，所述第一金属板沿拟建的地下空间的通长设置，其长度与拟建的地下空间的通长相同。

4.如权利要求1所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，当多个所述通道的数量为奇数时，在通过顶管法将管节设置在每个通道中的步骤中，具体包括：

步骤3.1a：通过顶管法在中间通道中设置管节；

步骤3.2a：通过顶管法在其他未施工通道处设置管节。

5.如权利要求4所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，在步骤3.2a中，从中间通道依次向两侧施工，使得前一次施工的通道和后一次施工的通道分别位于中间通道的两侧。

6.如权利要求1所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，当多个所述通道的数量为偶数时，在通过顶管法将管节设置在每个通道中的步骤中，具体包括：

步骤3.1b：通过顶管法在两个中间通道中的一个通道设置管节，通过顶管法在两个中间通道中的另一个通道设置管节；

步骤3.2b：通过顶管法在其他未施工通道处设置管节。

7.如权利要求6所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，在步骤3.2b中，从两个中间通道依次向两个中间通道整体的两侧施工，使得前一次施工的通道和后一次施工的通道分别位于两个中间通道整体的两侧。

8.如权利要求1所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，所述管节的顶板包括第三金属板、第四金属板和支设在上下间隔的第三金属板和第四金属板之间的加劲板单元，所述第三金属板设置在第四金属板上方，通过第二金属板连接相邻通道处相邻管节顶板中的第三金属板，通过第二金属板连接相邻通道处相邻管节顶板中的第四金属板。

9.如权利要求8所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，所述加劲板单元包括相互垂直的第一加劲板和第二加劲板，所述第一加劲板分别固定在第三金属板和第四金属板上，所述第二加劲板固定在第一加劲板上，所述预埋注浆管贯穿第三金属板和第四金属板，且固定在第三金属板、第四金属板、第一加劲板和第二加劲板中的一块或多块上，通过第二金属板连接相邻通道处相邻管节顶板中的第二加劲板。

10.如权利要求8所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，所述移除相邻通道处管节的相邻侧板及相邻侧板之间的土体，使得相邻的通道相连通，通过第二金属板连接相邻通道处管节的顶板，在所述通道中设置用于支撑管节的支撑单元的步骤具体包括:

步骤4.1：移除相邻通道处管节的相邻侧板及相邻侧板之间的土体；

步骤4.2：通过第二金属板连接相邻通道处管节的顶板；

步骤4.3：所述支撑单元包括桩基、立柱和托梁，在被移除的相邻侧板处依次设置所述桩基、立柱和托梁，所述托梁的一端固定在第二金属板或第二金属板及第四金属板上，另一端固定在所述立柱上，所述立柱固定在桩基上，所述桩基固定在管节的底板下方的土体中；

步骤4.4：重复步骤4.1～4.3直至完成所有支撑单元的设置。

11.如权利要求10所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，在步骤4.4中，当多个所述通道的数量为奇数时，先进行中间通道与相邻两侧通道之间的两侧支撑单元的设置，再从中间通道依次向外进行支撑单元的设置，并且前一次施工的支撑单元和后一次施工的支撑单元分别位于中间通道两侧。

12.如权利要求10所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，在步骤4.4中，当多个所述通道的数量为偶数时，先进行两个中间通道之间的支撑单元的设置，再从中间通道依次向外进行支撑单元的设置，并且前一次施工的支撑单元和后一次施工的支撑单元分别位于两个中间通道之间的支撑单元的两侧。

13.如权利要求8所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，所述第三金属板、第四金属板和加劲板单元均为钢板。

14.如权利要求1所述的采用复合顶板的地下空间暗挖构筑方法，其特征在于，所述第一金属板和第二金属板均为钢板，所述管节为钢管节或钢筋混凝土管节，所述止水涂料为聚氨酯。