CN105951880A - 预制混凝土板拼装式地下结构及施工方法 - Google Patents

预制混凝土板拼装式地下结构及施工方法 Download PDF

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CN105951880A CN201610302359.3A CN201610302359A CN105951880A CN 105951880 A CN105951880 A CN 105951880A CN 201610302359 A CN201610302359 A CN 201610302359A CN 105951880 A CN105951880 A CN 105951880A
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卫海
吴刚
卫龙武
徐维平
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Jiangsu Hongji Energy Saving New Technology Co Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/02Foundation pits
    • E02D17/04Bordering surfacing or stiffening the sides of foundation pits
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D29/045Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them
    • E02D29/05Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them at least part of the cross-section being constructed in an open excavation or from the ground surface, e.g. assembled in a trench
    • E02D29/055Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them at least part of the cross-section being constructed in an open excavation or from the ground surface, e.g. assembled in a trench further excavation of the cross-section proceeding underneath an already installed part of the structure, e.g. the roof of a tunnel

Abstract

本发明公开了一种预制混凝土板拼装式地下结构及施工方法,由墙面、顶板和水平隔板构成,所述墙面由多个预制混凝土墙板在垂直向和水平向拼接而成,所述顶板由间隔设置的多个预制混凝土顶板和浇筑在相邻预制混凝土顶板之间的顶板现浇拼接混凝土构成,所述水平隔板的数量和设置位置与预制混凝土板拼装式地下结构的层数及设置相一致,水平隔板由间隔设置的多个预制混凝土隔板和浇筑在相邻预制混凝土隔板之间的隔板现浇拼接混凝土构成。本发明可采用工厂化生产,利用大型机械进行施工,能够节约人力,降低造价、施工速度快,质量可靠,可以减少工程量,加快施工进度,节省深基坑支护的费用。

Description

预制混凝土板拼装式地下结构及施工方法
技术领域
[0001]本发明属于土木建筑工程领域,涉及一种预制混凝土板拼装式地下结构及施工方法。
背景技术
[0002]我国正在大力推进预制装配整体结构,但是目前这些装配式结构都是仅仅局限在上部结构,对于地下结构,只在隧道盾构中使用了片状拼接,在顶管中使用了口字形结构拼装,对于量大面广的一般地下结构,目前还是采用现浇式施工,现浇法施工花费人力多,工作效率低,工程造价高。本发明采用拼装法首次将预制混凝土板应用到地下结构中,其采用工厂化生产,大型设备拼装,施工效率高,质量可靠,建设成本低。
发明内容
[0003]技术问题:本发明提供一种可采用工厂化生产,可利用大型机械进行施工,能够节约人力,降低造价、施工速度快,质量可靠的预制混凝土板拼装式地下结构,可以减少工程量,加快施工进度,节省深基坑支护的费用。本发明同时提供一种上述地下结构的施工方法。
[0004]技术方案:本发明的一种预制混凝土板拼装式地下结构,由墙面、顶板和水平隔板构成,所述墙面由多个预制混凝土墙板在垂直向和水平向拼接而成,所述顶板由间隔设置的多个预制混凝土顶板和浇筑在相邻预制混凝土顶板之间的顶板现浇拼接混凝土构成,所述水平隔板的数量和设置位置与预制混凝土板拼装式地下结构的层数及设置相一致,水平隔板由间隔设置的多个预制混凝土隔板和浇筑在相邻预制混凝土隔板之间的隔板现浇拼接混凝土构成。
[0005]进一步的,本发明地下结构中,所述预制混凝土墙板通过设置在其内侧的凹槽与预制混凝土隔板拼接为一体,所述凹槽内设置有止水带、支撑套管、预埋在预制混凝土墙板中用以连接预制混凝土隔板中钢筋的水平连接筋,所述支撑套管为钢管,套在凹槽内侧钢筋的外部,两端浇筑在预制混凝土墙板内。
[0006]进一步的,本发明地下结构中,所述预制混凝土墙板在与预制混凝土顶板连接的部位设置有墙板牛腿,所述的预制混凝土顶板下面设置有顶板牛腿、作用在所述顶板牛腿与墙板牛腿之间的顶板千斤顶、用于固定顶板千斤顶的吊筋,预制混凝土顶板的四周设置有止水带和连接筋。
[0007]进一步的,本发明地下结构中,所述的预制混凝土隔板上面设置有隔板牛腿,与所述隔板牛腿相连的反力座,以及作用在所述反力座与预制混凝土墙板之间的隔板千斤顶,预制混凝土隔板的四周设置有止水带和连接筋。
[0008]进一步的,本发明地下结构中,所述预制混凝土墙板、预制混凝土顶板和预制混凝土隔板的截面形式有:平板、带肋板、双向梁多孔板或槽形板,所述带肋板是在平板的立面上设置有相互交错排列的水平肋和竖向肋;所述双向梁多孔板是在水平向和竖向均设置有相互交叉的梁的多孔板。
[0009]进一步的,本发明地下结构中,所述预制混凝土墙板的左右端面上分别设置有竖向的半槽孔和连接契口,所述连接契口是由母槽与公扣组成的滑动配合连接契口,其形式为圆形连接契口、L形连接契口或凹形连接契口,相邻预制混凝土墙板通过连接契口的滑动连接拼装为一体,拼装后,水平预制混凝土墙板的半槽孔对应合拢形成一个完整的止水槽孔,所述止水槽孔中填充有止水材料。预制混凝土墙板的上下端面上设置有由榫头和凹槽构成的水平榫槽,上下相邻预制混凝土墙板通过榫槽的插接连为一体,每个预制混凝土墙板上设置有竖向后张预应力筋孔,垂直向上拼接的一组预制混凝土墙板的后张预应力筋孔上下对准,并在其中设置有后张预应力筋。
[0010]其中,本发明中,预制混凝土墙板上下端面的水平榫槽的形式可以为梯形榫槽、半圆形榫槽或三角形榫槽。
[0011]进一步的,本发明地下结构中,所述后张预应力筋为一根竖向贯穿各预制混凝土墙板的钢绞线或精乳螺纹钢筋,所述预应力筋在施工时分段锚固在每个预制混凝土墙板上预应力筋孔的孔口处。
[0012]本发明的构建上述预制混凝土板拼装式地下结构的施工方法,包括以下步骤:
[0013] I)采用施工机械搅拌将土体搅拌成泥糊、泥浆或成槽;
[0014] 2)将第一块预制混凝土墙板按设计要求沉入地下,并临时固定,在其顶面上涂刷粘结剂、止水剂,再在竖向上依次拼接后续预制混凝土墙板并穿入预应力筋,继续下沉作业,直至达到设计要求后,张拉后张预应力筋;
[0015] 3)在横向上依次按照上述步骤2)的方式施工预制混凝土墙板,并将水平相邻的预制混凝土墙板安装拼接在一起,直至完成全部墙板的施工;
[0016] 4)开挖土方至墙板牛腿设计标高下方,用吊筋将顶板千斤顶固定在预制混凝土顶板的下方,然后起吊该预制混凝土顶板,并将其安装在墙板牛腿上,照此方式完成所有预制混凝土顶板的安装;
[0017] 5)启动油栗,使得顶板千斤顶的顶力达到设计要求;
[0018] 6)继续开挖土方,直至达到设计标高,将预制混凝土隔板吊装至设计位置,安装反力座及隔板千斤顶,并随即将千斤顶顶紧;按此方式完成所有预制混凝土隔板的安装,对于最底层的预制混凝土隔板,采用边浇筑混凝土垫层,边吊装的方式进行安装;
[0019] 7)自下而上将预制混凝土隔板四周的钢筋进行相互连接,绑扎上层钢筋,浇筑隔板现浇拼接混凝土;
[0020] 8)将预制混凝土顶板四周的钢筋进行相互连接,绑扎上层钢筋,浇筑顶板现浇拼接混凝土。
[0021]进一步的,本发明方法中,所述步骤I)中的施工机械为三轴深搅粧机、链搅机、地连墙成槽机或混合搅拌壁式地下连续墙机(工程中一般称TRD),所述步骤3)中,完成全部墙板的施工后,清洗竖向止水槽孔,并注入防渗材料。
[0022]进一步的,本发明方法中,步骤I)中,水平相邻的预制混凝土墙板通过连接契口安装拼接在一起。
[0023]采用本发明可以将各种板材拼装成地下结构,在施工期间,本发明的预制混凝土墙板首先起到了深基坑支护中的挡土止水作用,其次在使用状态下,还可以起到抗拔粧的作用,从而进一步又省去了抗拔粧。由此可见,应用本技术可以减少了工程量,加快施工进度,节省深基坑支护的费用。
[0024]有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0025] 1、首次采用预制板拼装法施工深基坑支护墙板,该预制墙板不仅能够起到深基坑支护作用,而且还是地下结构的外墙,是地下结构的抗拔粧,将临时的支护结构和永久性的墙板合二为一,减少了工程量;
[0026] 2、次将预制混凝土构件应用到地下结构的顶板和隔板中,该预制混凝土构件在施工的过程中起到支撑作用,在使用阶段又是地下结构的顶板和隔板,一个构件多重作用,降低了造价;
[0027] 3、墙板上设置凹槽、支撑套管、以及止水带,可以保证预制墙板与隔板的有效传力和止水效果;
[0028] 4、在顶板上设置顶板牛腿、吊筋、千斤顶,在隔板上设置隔板牛腿,反力座、隔板千斤顶,依靠这二个系统,可以使得在开挖土方的过程中,顶板及隔板的预制部分兼做内支撑;省去了内支撑,节省了投资。
[0029] 5、通过设置母槽、公扣,这一对滑动配合连接契口、设置水平榫槽,包括榫头和凹槽,上下相邻墙板通过榫槽的插接连为一体,在墙板单元上设置竖向后张预应力筋孔,后张预应力筋,解决了预制墙板的连接和传力问题。通过设置水槽孔、止水材料解决了墙板的止水问题。
[0030] 6、凹槽,其解决了隔板与墙板之间的传力和止水问题;
[0031] 7、支撑套管,其解决了在制作过程中,因为墙板有了凹槽,预应力筋产生的预应力的传递问题,保证了制作、运输过程中预制构件的安全问题。
附图说明
[0032]图1为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构俯视示意图。
[0033]图2为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构1-1剖面示意图。
[0034]图3为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构2-2剖面示意图。
[0035]图4为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构3-3剖面示意图。
[0036]图5为本发明的预制混凝土墙板上的凹槽示意图。
[0037]图6为本发明的预制混凝土墙板中的带肋板立面示意图。
[0038]图7为本发明的图6中的竖向截面示意图
[0039]图8为本发明的预制混凝土墙板的平面示意图
[0040]图9为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构平板截面示意图
[0041]图10为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构双向梁多孔板立面示意图
[0042]图11为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构双向梁多孔板截面示意图
[0043]图12为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构圆形连接契口示意图
[0044]图13为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构L形连接契口示意图
[0045]图14为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构凹形连接契口示意图
[0046]图15为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构上下端面上梯形榫头和榫槽示意图
[0047]图16为本发明的预制混凝土板拼装式地下结构上下端面上圆形榫头和榫槽示意图。
[0048]图中有:预制混凝土墙板1、预制混凝土顶板2、预制混凝土隔板3、顶板现浇拼接混凝土 4、隔板现浇拼接混凝土 5、止水带6、止水槽孔7、止水材料8、后张预应力筋9、支撑套管
11、上下连接筋12、墙板牛腿13、母槽14、公扣15、榫头16、凹槽17、张预应力筋孔18、顶板牛腿21、吊筋22、顶板千斤顶23、隔板牛腿31、反力座32、隔板千斤顶33。
具体实施方式
[0049]下面结合说明书附图和实施例对本发明的的技术方案做进一步详细说明。
[0050]本发明的预制混凝土板拼装式地下结构,包括墙面、顶板和水平隔板构成,所述墙面由多个预制混凝土墙板在垂直向和水平向拼接而成,所述顶板由间隔设置的多个预制混凝土顶板2和浇筑在相邻预制混凝土顶板2之间的顶板现浇拼接混凝土 4构成,所述水平隔板的数量和设置位置与预制混凝土板拼装式地下结构的层数及设置相一致,水平隔板由间隔设置的多个预制混凝土隔板3和浇筑在相邻预制混凝土隔板3之间的隔板现浇拼接混凝土 5构成。预制混凝土墙板I在与预制混凝土顶板2连接的部位设置有墙板牛腿13,所述的预制混凝土顶板2下面设置有顶板牛腿21、作用在所述顶板牛腿21与墙板牛腿13之间的顶板千斤顶23、用于固定顶板千斤顶23的吊筋22,预制混凝土顶板2的四周设置有止水带6。预制混凝土隔板3上面设置有隔板牛腿31,与所述隔板牛腿31相连的反力座32,以及作用在所述反力座32与预制混凝土墙板I之间的隔板千斤顶。
[0051 ]本发明中,预制混凝土墙板1、预制混凝土顶板2和预制混凝土隔板3的截面形式可以为:平板、带肋板、双向梁多孔板或槽形板,所述带肋板是在平板的立面上设置有相互交错排列的水平肋和竖向肋;所述双向梁多孔板是在水平向和竖向均设置有相互交叉的梁的多孔板。
[0052]本发明一种优选实施例中,预制混凝土墙板I通过设置在其内侧的凹槽与预制混凝土隔板3拼接为一体,所述凹槽内设置有止水带6、支撑套管11、预埋在预制混凝土墙板I中用以连接预制混凝土隔板3中钢筋的水平连接筋12,所述支撑套管11为钢管,套在凹槽内侧钢筋的外部,两端浇筑在预制混凝土墙板I内。
[0053]优选实施例中,预制混凝土墙板I的水平端面上分别设置有竖向的半槽孔和连接契口,所述连接契口是由母槽14与公扣15组成的滑动配合连接契口,其形式为圆形连接契口、L形连接契口或凹形连接契口,相邻预制混凝土墙板I通过连接契口的滑动连接拼装为一体,拼装后,水平预制混凝土墙板I的半槽孔对应合拢形成一个完整的止水槽孔7,所述止水槽孔7中填充有止水材料8。预制混凝土墙板I的上下端面上设置有由榫头16和凹槽17构成的水平榫槽,上下相邻预制混凝土墙板I通过榫槽的插接连为一体,每个预制混凝土墙板上设置有竖向后张预应力筋孔18,垂直向上拼接的一组预制混凝土墙板的后张预应力筋孔18上下对准,并在其中设置有后张预应力筋9。后张预应力筋9为一根竖向贯穿各预制混凝土墙板的钢绞线或精乳螺纹钢筋,所述预应力筋在施工时分段锚固在每个预制混凝土墙板上预应力筋孔18的孔口处。
[0054]本发明的构建上述预制混凝土板拼装式地下结构的施工方法,包括以下步骤:
[0055] I)采用施工机械搅拌将土体搅拌成泥糊、泥浆或成槽;施工机械为三轴深搅粧机、链搅机、地连墙成槽机或混合搅拌壁式地下连续墙机(工程中一般TRD);
[0056] 2)将第一块预制混凝土墙板I按设计要求沉入地下,并临时固定,在其顶面上涂刷粘结剂、止水剂,再在竖向上依次拼接后续预制混凝土墙板I并穿入预应力筋9,直至达到设计要求后,张拉后张预应力筋9;
[0057] 3)在横向上依次按照上述步骤2)的方式施工预制混凝土墙板I,并将水平相邻的预制混凝土墙板I安装拼接,直至完成全部墙板的施工,然后清洗竖向止水槽孔7,并注入防渗材料8。
[0058] 4)开挖土方至墙板牛腿13设计标高下方,用吊筋22将顶板千斤顶23固定在预制混凝土顶板2的下方,然后起吊该预制混凝土顶板2,并将其安装在墙板牛腿13上,照此方式完成所有预制混凝土顶板2的安装;
[0059] 5)启动油栗,使得顶板千斤顶23的顶力达到设计要求;
[0060] 6)继续开挖土方,直至达到设计标高,将预制混凝土隔板3吊装至设计位置,安装反力座32及隔板千斤顶33,并随即将千斤顶顶紧;按此方式完成所有预制混凝土隔板3的安装,对于最底层的预制混凝土隔板3,采用边浇筑混凝土垫层,边吊装的方式进行安装;
[0061] 7)自下而上将预制混凝土隔板3四周的钢筋进行相互连接,绑扎上层钢筋,浇筑隔板现浇拼接混凝土 5 ;
[0062] 8)将预制混凝土顶板2四周的钢筋进行相互连接,绑扎上层钢筋,浇筑顶板现浇拼接混凝土 4。

Claims (10)

1.一种预制混凝土板拼装式地下结构,其特征在于,该地下结构由墙面、顶板和水平隔板构成,所述墙面由多个预制混凝土墙板(I)在垂直向和水平向拼接而成,所述顶板由间隔设置的多个预制混凝土顶板(2)和浇筑在相邻预制混凝土顶板(2)之间的顶板现浇拼接混凝土 (4)构成,所述水平隔板的数量和设置位置与预制混凝土板拼装式地下结构的层数及设置相一致,水平隔板由间隔设置的多个预制混凝土隔板(3)和浇筑在相邻预制混凝土隔板(3)之间的隔板现浇拼接混凝土 (5)构成。
2.根据权利要求1所述的预制混凝土板拼装式地下结构,其特征在于,所述预制混凝土墙板(I)通过设置在其内侧的凹槽与预制混凝土隔板(3)拼接为一体,所述凹槽内设置有止水带(6)、支撑套管(11)、预埋在预制混凝土墙板(I)中用以连接预制混凝土隔板(3)中钢筋的水平连接筋(12),所述支撑套管(11)为钢管,套在凹槽内侧钢筋的外部,两端浇筑在预制混凝土墙板(I)内。
3.根据权利要求1所述的预制混凝土板拼装式地下结构,其特征在于,所述预制混凝土墙板(I)在与预制混凝土顶板(2)连接的部位设置有墙板牛腿(13),所述的预制混凝土顶板(2)下面设置有顶板牛腿(21)、作用在所述顶板牛腿(21)与墙板牛腿(13)之间的顶板千斤顶(23)、用于固定顶板千斤顶(23)的吊筋(22),预制混凝土顶板(2)的四周设置有止水带(6)和连接筋。
4.根据权利要求1、2或3所述的预制混凝土板拼装式地下结构,其特征在于,所述的预制混凝土隔板(3)上面设置有隔板牛腿(31),与所述隔板牛腿(31)相连的反力座(32),以及作用在所述反力座(32)与预制混凝土墙板(I)之间的隔板千斤顶(33),预制混凝土隔板(3)的四周设置有止水带(6 )和连接筋。
5.根据权利要求1、2或3所述的预制混凝土板拼装式地下结构,其特征在于,所述预制混凝土墙板(1)、预制混凝土顶板(2)和预制混凝土隔板(3)的截面形式有:平板、带肋板、双向梁多孔板或槽形板,所述带肋板是在平板的立面上设置有相互交错排列的水平肋和竖向肋;所述双向梁多孔板是在水平向和竖向均设置有相互交叉的梁的多孔板。
6.根据权利要求1、2或3所述的预制混凝土板拼装式地下结构,其特征在于,所述预制混凝土墙板(I)的左右端面上分别设置有竖向的半槽孔和连接契口,所述连接契口是由母槽(14)与公扣(15)组成的滑动配合连接契口,其形式为圆形连接契口、L形连接契口或凹形连接契口,相邻预制混凝土墙板(I)通过连接契口的滑动连接拼装为一体,拼装后两相邻预制混凝土墙板(I)上的半槽孔对应合拢形成一个完整的止水槽孔(7),所述止水槽孔(7)中填充有止水材料(8); 所述预制混凝土墙板(I)的上下端面上设置有由榫头(16)和凹槽(17)构成的水平榫槽,上下相邻预制混凝土墙板(I)通过榫槽的插接连为一体,每个预制混凝土墙板(I)上设置有竖向后张预应力筋孔(18),垂直向上拼接的一组墙板单元的后张预应力筋孔(18)上下对准,并在其中设置有后张预应力筋(9 )。
7.根据权利要求6所述的预制混凝土板拼装式地下结构,其特征在于,所述后张预应力筋(9)为一根竖向贯穿各预制混凝土墙板(I)的钢绞线或精乳螺纹钢筋,所述预应力筋在施工时分段锚固在每个预制混凝土墙板(I)上预应力筋孔(18)的孔口处。
8.—种构建权利要求1、2、3、4、5、6或7所述预制混凝土板拼装式地下结构的施工方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 1)采用施工机械将土体搅拌成泥糊、泥浆或成槽; 2)将第一块预制混凝土墙板(I)按设计要求沉入地下,并临时固定,在其顶面上涂刷粘结剂、止水剂,再在竖向上依次拼接后续预制混凝土墙板(I)并穿入预应力筋(9),继续下沉作业,直至达到设计要求后,张拉后张预应力筋(9); 3)在横向上依次按照上述步骤2)的方式施工预制混凝土墙板(1),并将水平相邻的预制混凝土墙板(I)安装拼接在一起,直至完成全部墙板的施工; 4)开挖土方至墙板牛腿(13)设计标高下方,用吊筋(22)将顶板千斤顶(23)固定在预制混凝土顶板(2)的下方,然后起吊该预制混凝土顶板(2),并将其安装在墙板牛腿(13)上,照此方式完成所有预制混凝土顶板(2)的安装; 5)启动油栗,使得顶板千斤顶(23)的顶力达到设计要求; 6)继续开挖土方,直至达到设计标高,将预制混凝土隔板(3)吊装至设计位置,安装反力座(32)及隔板千斤顶(33),并随即将千斤顶顶紧;按此方式完成所有预制混凝土隔板(3)的安装,对于最底层的预制混凝土隔板(3),采用边浇筑混凝土垫层,边吊装的方式进行安装; 7)自下而上将预制混凝土隔板(3)四周的钢筋进行相互连接,绑扎上层钢筋,浇筑隔板现浇拼接混凝土 (5); 8)将预制混凝土顶板(2)四周的钢筋进行相互连接,绑扎上层钢筋,浇筑顶板现浇拼接混凝土 (4)。
9.根据权利要求8所述的构建预制混凝土板拼装式地下结构的施工方法,其特征在于,所述步骤I)中的施工机械为三轴深搅粧机、链搅机、地连墙成槽机或混合搅拌壁式地下连续墙机,所述步骤3)中,完成全部墙板的施工后,清洗竖向止水槽孔(7),并注入防渗材料(8)0
10.根据权利要求8或9所述的构建预制混凝土板拼装式地下结构的施工方法,其特征在于,所述步骤I)中,水平相邻的预制混凝土墙板(I)通过连接契口安装拼接在一起。
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