CN105133645A - 内置格构立柱的竖井主体结构及其逆作式构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内置格构立柱的竖井主体结构及其逆作式构建方法。常规竖井逆作法附加工程较多，破坏主体结构外周的防水系统。本发明包括竖井围护结构，具有一定的插入比；竖井围护结构内圈为主体侧墙，主体侧墙内的竖井中设置有互相垂直的、多层水平的井内横梁和井内纵梁，对应每层井内横梁和井内纵梁平面设置有中板，井内横梁和井内纵梁相交处设置有井内框架立柱；主体侧墙内设置有一并浇筑的侧墙格构柱，井内横梁和井内纵梁位置处设置有一并浇筑的井内格构柱。本发明型式简明，受力合理，实施性强且易于实施，可满足竖井逆作法的实施要求，又真正实现了在逆作法前提下竖井主体结构外周防水卷材的无损全包敷设，提高了竖井结构的安全性和耐久性。

Description

内置格构立柱的竖井主体结构及其逆作式构建方法

技术领域

本发明属于隧道及地下工程技术领域，具体涉及一种内置格构立柱的竖井主体结构及其逆作式构建方法。

背景技术

随着修建技术、建设水平及建设要求的不断提高，越来越多的新技术、新工艺、新工法应用到隧道及地下工程的建设中。近年来，竖井在铁路、公路、引水、地铁及市政工程中不断增多，或运营通风、或辅助施工、或永久使用，各类复杂周边及地质条件下的深、大竖井工程也愈来愈多，采用逆作法是一种更为安全经济稳妥的实施方法。

常规的竖井逆作法一般通过沿井身纵向间隔设腰梁、插筋，或采用锚杆悬挑、冠梁内凸倒挂井壁、叠合墙受力体系等方式，来支撑或承载“自上而下”浇筑的主体结构，直至竖井修建完毕，附加工程及工序均较多，尤其是破坏并分割了主体结构外周的防水系统，很难实现“全包”防水，后期易产生渗漏水等隐患，影响竖井主体结构的安全及正常使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种内置格构立柱的竖井主体结构及其逆作式构建方法,保证竖井结构在逆作法的前提下安全快速实施，并实现真正意义上的全包防水。

本发明所采用的技术方案是：

内置格构立柱的竖井主体结构，其特征在于：

包括由地下连续墙或围护桩组成的竖井围护结构，竖井围护结构插入竖井开挖基坑下方；

竖井围护结构内圈为主体侧墙和底板，主体侧墙内的竖井中设置有多层互相垂直的、水平方向的井内横梁和井内纵梁，作为内部支撑结构；对应井内横梁和井内纵梁的平面位置设置有中板，井内横梁和井内纵梁的相交处设置有井内框架立柱；

主体侧墙内设置有一并浇筑的侧墙格构柱，井内横梁和井内纵梁位置处设置有一并浇筑的井内格构柱。

侧墙格构柱和井内格构柱由角钢和四面的缀板焊接组成。

侧墙格构柱和井内格构柱均通过锚固钢筋与主体侧墙、井内横梁或井内纵梁的钢筋绑扎后整体浇筑。

主体侧墙外周全包敷设有防水卷材。

侧墙格构柱和井内格构柱底部均设置有格构柱基础桩。

主体侧墙中设置有多层侧墙内腰梁，多层侧墙内腰梁与每层井内横梁和井内纵梁处于相同的水平面。

竖井围护结构顶部设置有顶板并留有风孔，竖井围护结构顶部设置有冠梁；

竖井围护结构的冠梁采用向内凸出的方式与主体结构侧墙浇筑一体。

内置格构立柱的竖井主体结构逆作式构建方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：施做由地下连续墙或围护桩组成的竖井围护结构；

步骤二：利用角钢和缀板焊接预制格构立柱，将提前预制好的格构立柱置于竖井围护结构内圈，作为侧墙格构柱，并在竖井内横、纵呈网格状布置提前预制好的格构立柱，作为井内格构柱；

格构立柱底部均构建有格构柱基础桩；

步骤三：开挖竖井，同时设置竖井围护结构顶部的冠梁及顶板。

步骤四：继续开挖竖井，在地下连续墙或围护桩内侧，即主体侧墙外侧全包敷设防水卷材；

步骤五：自上而下逆作竖井主体结构，包括主体侧墙、井内横梁和井内纵梁，均与格构立柱及其锚固钢筋绑扎一体并共同浇筑；

主体侧墙设置多层侧墙内腰梁，底部设置底板，井内设置井内框架立柱；

对应井内横梁和井内纵梁平面处设置中板；

步骤六：井内格构柱后期割除，竖井主体结构为后期永久性的承载受力结构。

本发明具有以下优点：

1、通过竖井主体结构内置格构立柱的方式实现逆作法，实施过程中工序干扰少，安全快速便利；

2、格构立柱先期于地表施做，易实施，可实施，质量可保证；

3、侧墙范围的格构立柱后期永久浇筑于主体侧墙内，还可一定程度上增加墙体的刚度和受力性能；

4、格构立柱内置于主体侧墙及井内，后期可实现主体结构外周防水卷材的全包敷设，设计理念更加合理完善，有利于竖井使用阶段的结构防水及耐久性；

5、格构立柱先期于地表施做，后期随着竖井的分层开挖而逐渐显露并共同作用，以钢筋混凝土灌注桩作为其基础，采用“角钢+缀板焊接+锚固钢筋”的组合模式，格构立柱均布于主体侧墙及井内，相互间充分锚固，可均匀稳固的承担竖井主体结构“自上而下”浇筑所形成的荷载，保证主体结构安全、无损、完整的逆作浇筑，最终确保竖井逆作法的安全成功实施。

附图说明

图1为本发明结构平面图（竖井结构平面）。

图2为本发明结构剖面图（竖井结构剖面）。

图3为本发明格构立柱与主体结构锚固平面图（正常段锚固平面）。

图4为本发明格构立柱与主体结构锚固平面图（拐角处锚固平面）。

图5为本发明格构立柱与结构锚固剖面图。

图中，1-冠梁，2-顶板，3-中板，4-底板，5-井内横梁，6-地下连续墙或围护桩，7-主体侧墙，8-侧墙内腰梁，9-侧墙格构柱，10-井内格构柱，11-格构柱基础桩，12-主体外周防水卷材，13-井内纵梁，14-井内框架立柱，15-角钢，16-缀板，17-中间锚固筋，18-两侧锚固筋，19-风孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及内置格构立柱的竖井主体结构，包括由地下连续墙或围护桩6组成的竖井围护结构，围护结构插入竖井开挖基坑下方一定深度。竖井围护结构内圈为主体侧墙7和底板4，主体侧墙7外周全包敷设防水卷材12。主体侧墙7内的竖井中设置有互相垂直的、多层水平的井内横梁5和井内纵梁13，对应每层井内横梁5和井内纵梁13的平面位置设有各层中板3，井内横梁5和井内纵梁13的相交处设置有井内框架立柱14。

主体侧墙7内设置有一并浇筑的侧墙格构柱9，井内横梁5和井内纵梁13位置处设有一并浇筑的井内格构柱10。侧墙格构柱9和井内格构柱10由角钢15和四面的缀板16焊接组成，均通过锚固钢筋与主体侧墙7、井内横梁5或井内纵梁13整体绑扎后一体浇筑。侧墙格构柱9和井内格构柱10底部均设置有格构柱基础桩11。

主体侧墙7中设置有多层侧墙内腰梁8，与每层井内横梁5和井内纵梁13处于相同的水平面。竖井主体结构顶部设置有顶板2并留有风孔19，竖井围护结构顶部设置有冠梁1。

上述内置格构立柱的竖井主体结构逆作式构建方法，由以下步骤实现：

步骤一：施做由地下连续墙或围护桩6组成的竖井围护结构；

步骤二：利用角钢15和缀板16焊接预制格构立柱，将提前预制好的格构立柱置于竖井围护结构内圈，作为侧墙格构柱9，并在竖井围护结构内横、纵向呈网格状布置提前预制好的格构立柱，作为井内格构柱10；

格构立柱底部均构建有格构柱基础桩11；

步骤三：开挖竖井，同时设置竖井围护结构顶部的冠梁（1）及竖井主体结构顶板（2）。

步骤四：继续开挖竖井，在地下连续墙或围护桩（6）内侧，即主体侧墙（7）外侧全包敷设主体外周防水卷材（12）；

步骤五：自上而下逆作竖井主体结构，包括主体侧墙（7）、井内横梁（5）和井内纵梁（13），均与格构立柱及其锚固钢筋绑扎一体并共同浇筑；

主体侧墙（7）设置多层侧墙内腰梁（8），底部设置底板（4），井内设置框架立柱（14）；

对应井内横梁（5）和井内纵梁（13）平面处设置中板（3）；

步骤六：井内格构柱（10）后期割除，竖井主体结构为后期永久性的承载受力结构；

竖井永久性结构有：冠梁、顶板、主体侧墙、底板、中板、侧墙内腰梁、井内框架立柱、井内横梁、井内纵梁、侧墙格构柱、锚固钢筋、主体外周防水卷材。

竖井临时性结构有：竖井围护结构（地下连续墙或围护桩或其余围护型式）、井内格构柱、格构柱基础桩。

根据周边工程水文地质及建（构）筑物分布等情况，竖井具体的结构参数通过受力计算确定，并考虑施工及使用期间的最不利工况。竖井结构平面尺寸及内部空间根据竖井不同的使用功能需求，由建筑布置确定；竖井深度结合区间隧道的埋深以及地面条件等综合确定；根据竖井受力状态及井深合理划分竖井内部层数和层高等。

实施过程中，根据不同竖井的不同结构参数，确定格构立柱的尺寸及分布方式，使其确保能够承担竖井逆作法施工过程中主体结构的自重荷载，井内格构立柱的布置以最大限度不干扰竖井施工为原则。单根格构立柱所承担的荷载确定后，结合地质及地下水条件，推算出格构立柱下方钢筋混凝土基础灌注桩的相关参数，形成完整的受力体系。

本发明为一种用于竖井主体结构内置格构立柱的逆作法实施方式，当竖井平面尺寸较大、深度较深、周边地质及水文条件较复杂或存在敏感性建（构）筑物时，采用逆作法为一种安全稳妥经济的实施方法，不仅能够确保竖井自身实施安全，而且对周边的影响可降至最低程度。采用内置格构立柱逆作法实施的竖井，根据使用功能的需要，其平面尺寸可大可小，深度可深可浅，适用范围非常广泛。

根据单根格构立柱所承担的竖向荷载，选取合适的格构立柱截面型式，可采用四根角钢、三根角钢或槽钢、工字钢等不同的组合模式，井内格构立柱还需结合各层之间的高度验算压杆失稳，确保竖向承载安全。格构立柱先期于地表实施，需确保钻孔质量及立柱安装的垂直度，尽量垂直设置不要倾斜，保证立柱以承受轴向压力荷载为主，不承受或少承受弯矩及剪切等荷载，从而最大限度的发挥格构立柱的承载功效。格构立柱需插入下部钢筋混凝土基础桩一定深度，以确保嵌固强度及立柱的牢固可靠。

本发明通过结构内置格构立柱实现竖井的逆作法实施。格构立柱设置在竖井侧墙及梁体内，竖井结构自身的配筋与格构立柱尽量互不干扰，穿插设置；为加强竖井结构混凝土与格构立柱相互的握裹性，使格构立柱与结构本体之间不发生相对位移，对应格构立柱上利用缀板和角钢等构件增加锚固钢筋，进而增加竖井结构与格构立柱的整体性，使格构立柱能够更好的承担结构自重，确保整体共同受力。

应用本发明后，随着具体工程中所采用的竖井平面和深度尺寸、竖井型式、竖井内部结构及周边地质条件等差异，其相关参数如：竖井围护结构型式、围护结构参数，竖井主体结构的顶板、侧墙、底板、各层中板、腰梁、井内框架立柱等参数，井内横、纵向支撑梁尺寸，格构立柱的平剖面布置、截面型式、材质、构件组合方式，格构立柱与结构本体的锚固方式、锚固参数，格构立柱下部基础桩的参数，竖井防水卷材型式等均可根据实际工程需要，因地制宜，或大或小、或多或少、或长或短、或强或弱。

本发明满足竖井逆作法实施要求，保证竖井结构在逆作法的前提下安全快速实施，实现真正意义上的全包防水，尤其可作为复杂周边及地质条件下深、大竖井的首选实施方式，更有利于竖井的安全快速建成，增强了主体结构的可靠性和耐久性。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.内置格构立柱的竖井主体结构，其特征在于：

包括由地下连续墙或围护桩（6）组成的竖井围护结构，竖井围护结构插入竖井开挖基坑下方；

竖井围护结构内圈为主体侧墙（7）和底板（4），主体侧墙（7）内的竖井中设置有多层互相垂直的、水平方向的井内横梁（5）和井内纵梁（13），作为内部支撑结构；对应井内横梁（5）和井内纵梁（13）的平面位置设置有中板（3），井内横梁（5）和井内纵梁（13）的相交处设置有井内框架立柱（14）；

主体侧墙（7）内设置有一并浇筑的侧墙格构柱（9），井内横梁（5）和井内纵梁（13）位置处设置有一并浇筑的井内格构柱（10）。

2.根据权利要求1所述的内置格构立柱的竖井主体结构，其特征在于：

侧墙格构柱（9）和井内格构柱（10）由角钢（15）和四面的缀板（16）焊接组成。

3.根据权利要求2所述的内置格构立柱的竖井主体结构，其特征在于：

侧墙格构柱（9）和井内格构柱（10）均通过锚固钢筋与主体侧墙（7）、井内横梁（5）或井内纵梁（13）的钢筋绑扎后整体浇筑。

4.根据权利要求3所述的内置格构立柱的竖井主体结构，其特征在于：

主体侧墙（7）外周全包敷设有防水卷材（12）。

5.根据权利要求4所述的内置格构立柱的竖井主体结构，其特征在于：

侧墙格构柱（9）和井内格构柱（10）底部均设置有格构柱基础桩（11）。

6.根据权利要求5所述的内置格构立柱的竖井主体结构，其特征在于：

主体侧墙（7）中设置有多层侧墙内腰梁（8），多层侧墙内腰梁（8）与每层井内横梁（5）和井内纵梁（13）处于相同的水平面。

7.根据权利要求6所述的内置格构立柱的竖井主体结构，其特征在于：

竖井围护结构顶部设置有顶板（2）并留有风孔（19），竖井围护结构顶部设置有冠梁（1）；

竖井围护结构的冠梁（1）采用向内凸出的方式与主体结构侧墙（7）浇筑一体。

8.内置格构立柱的竖井主体结构逆作式构建方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：施做由地下连续墙或围护桩（6）组成的竖井围护结构；

步骤二：利用角钢（15）和缀板（16）焊接预制格构立柱，将提前预制好的格构立柱置于竖井围护结构内圈，作为侧墙格构柱（9），并在竖井内横、纵呈网格状布置提前预制好的格构立柱，作为井内格构柱（10）；

格构立柱底部均构建有格构柱基础桩（11）；

步骤三：开挖竖井，同时设置竖井围护结构顶部的冠梁（1）及顶板（2）；

步骤四：继续开挖竖井，在地下连续墙或围护桩（6）内侧，即主体侧墙（7）外侧全包敷设防水卷材（12）；

步骤五：自上而下逆作竖井主体结构，包括主体侧墙（7）、井内横梁（5）和井内纵梁（13），均与格构立柱及其锚固钢筋绑扎一体并共同浇筑；

主体侧墙（7）设置多层侧墙内腰梁（8），底部设置底板（4），井内设置井内框架立柱（14）；

对应井内横梁（5）和井内纵梁（13）平面处设置中板（3）；

步骤六：井内格构柱（10）后期割除，竖井主体结构为后期永久性的承载受力结构。