CN106545343B - 一种暗挖地下管廊和蓄井的施工方法 - Google Patents

一种暗挖地下管廊和蓄井的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种暗挖地下管廊和蓄井的施工方法,采用逆作法暗挖进行管廊和蓄水井施工,利用钢筋混凝土承载桩、素混凝土止水桩、钢筋混凝土支护桩的相互咬合来作为管廊和蓄水井的壁,以及在管廊底部设置蓄水井来作为海绵城市的防洪、蓄水及水资源二次利用进行使用,并且壁上设置的渗水孔能有效的渗排土层内的季节性含水。本发明的技术方案不仅解决了较少影响城市路面交通的前提下,将管廊成功植入老城区地下的世界级工程难题,还为我国海绵城市建设提供了,一种速度快、造价低、周期短、暗挖的地下管廊和蓄井的综合结构,因此具有广阔的市场前景和社会价值。

Description

一种暗挖地下管廊和蓄井的施工方法

技术领域

本发明涉及地下建筑施工领域,具体涉及一种暗挖地下管廊和蓄井的施工方法。

背景技术

国家已在多个城市启动了地下管廊建设,地下管廊基本上建在地市道路以下,地下管廊可采用浅埋明挖,盾构、TBM,矩形顶管等四种方法施工,后三种施工方法虽然对地面道路的干扰时间较少,但造价过高,竣工交付使用时间长,因此目前基本上均采用明挖施工。地下管廊采用明挖施工时,占用城市道路的时间最少需要半年,在人口密集的城区甚至需要一到两年的工期。如何能在尽可能较少地影响城市路面交通的前提下,将管廊成功植入周边建筑密布、交通主干道纵横的老城区地下已成为世界级的工程难题。当前国家又重点提出了海绵城市建设规划,由此地下管廊应不仅仅局限于给水、排水、通讯、电力以及燃气等城市管道设置的功能,还应结合海绵城市建设的需要,同时具备防洪、蓄水、水资源二次利用等多种综合功能,给地下管廊建设提出了更高的技术要求,因此眼前迫切需要一项既能减少阻碍城市交通的、又具有综合性能的地下管廊建设的新技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种施工速度快、工程造价低、周期短、对地面设施和交通影响小的暗挖地下管廊和蓄井的施工方法。

为解决以上技术问题,本发明的技术方案是:一种免开挖地下管廊和蓄井的施工方法,其特征在于包括以下步骤:

第1步:平整场地,测放桩位,浇筑咬合桩的混凝土导墙;

第2步:采用便捷式打桩机施工由素混凝土止水桩、钢筋混凝土支护桩、钢筋混凝土承载桩咬合而成的混凝土咬合桩,作为管廊壁的混凝土咬合桩一和蓄水井壁的混凝土咬合桩二,再在蓄水井内施工钢筋混凝土承载立柱桩;所述管廊壁由素混凝土止水桩一、钢筋混凝土支护桩一、钢筋混凝土承载桩一组成,蓄水井壁由素混凝土止水桩二、钢筋混凝土支护桩二、钢筋混凝土承载桩二组成;

第3步:管廊壁的混凝土咬合桩一和蓄水井的混凝土咬合桩二和钢筋混凝土承载立柱桩施工完成一个星期后,在管廊壁的混凝土咬合桩一上及钢筋混凝土承载桩一之间,同时浇筑冠梁一、盖板梁一及盖板一;在蓄水井的混凝土咬合桩二和钢筋混凝土承载桩二和钢筋混凝土承载立柱桩之间及钢筋混凝土承载立柱桩和钢筋混凝土承载立柱桩之间,同时浇筑冠梁二、盖板梁二及盖板二;

第4步:所述盖板一上预留有长、宽为5m的管廊取土出入口,所述盖板二中心的四根钢筋混凝土承载立柱桩之间预留后浇方形取土出入口一;

第5步:管廊顶部盖板一和蓄水井顶部盖板二达到设计强度后,在其顶部恢复道路或其它公共设施;

第6步:通过管廊取土出入口,将地下管廊暗挖掘进取土机吊入管廊内,按管廊设计高度和长度由外向内挖掘泥土;通过蓄水井方形取土出入口一,将地下管廊掘进取土机吊入蓄水井内,按蓄水井设计高度和直径由上向下挖掘泥土;

第7步:截掉蓄水井混凝土咬合桩二挡在管廊纵向通道上的桩体;

第8步:在管廊的钢筋混凝土承载桩一之间同时浇筑底板梁一和底板一,在蓄水井的钢筋混凝土承载桩二和钢筋混凝土承载立柱桩之间及钢筋混凝土承载立柱桩和钢筋混凝土承载立柱桩之间,同时浇筑层板梁和蓄水井层板;

第9步:所述蓄水井层板中心的四根钢筋混凝土承载立柱桩之间预留后浇方形取土出入口二;

第10步:通过蓄水井方形取土口二由上向下分层挖掘泥土,每完成一层的挖掘施工后在钢筋混凝土承载桩二和钢筋混凝土承载立柱桩之间及钢筋混凝土承载立柱桩和钢筋混凝土承载立柱桩之间的预埋联结件上浇筑该层的内支撑梁,挖掘至蓄水井设计深度后同时浇筑底板梁二、底板二和集淤池;

第11步:在底板二和集淤池下做好防水处理;

第12步:在管廊混凝土咬合桩一的素混凝土止水桩一上部钻有渗水孔;

第13步:在蓄水井取土口二上浇筑蓄水井的进水口;

第14步:蓄水井在管廊纵向方向的盖板一与底板一之间浇筑混凝土剪力墙,可形成与管廊纵向方向相互分隔的水泵房;

第15步:浇筑管廊盖板一上的管廊取土出入口,并预留检查孔;浇筑蓄水井顶部盖板二上的方形取土出入口一;

所述便捷式打桩机,包括折叠式立柱、行走机构一、机座、卷扬机构、操纵室一、动力头一、液压撑杆及电气系统,其特征在于:所述行走机构一上设置有机座,所述机座前端设置有折叠式立柱、后端设置有操纵室一及电气系统、中部设置有卷扬机构和液压撑杆及滑轮二,下部设置有液压支腿;所述折叠式立柱内侧设置有滑轮一和过桥滑轮一,外部设置有滑道和过桥滑轮二,顶部设置有鹤嘴;所述鹤嘴设置有滑轮组,所述滑道上部设置有动力头一,下部设置有钻杆导向套,所述动力头一顶部通过滑轮三与滑轮组相连,下部设置有钻杆,所述钻杆导向套外侧设置有钢筋笼导向套;所述液压撑杆的一端固定在折叠式立柱内侧,另一端固定在机座的中端;所述卷扬机构由主卷扬机、副卷扬机、起架加压卷扬机组成;所述操纵室一和电气系统底部设置有滑动平台,所述滑动平台外侧设置有液压牵引油缸,底部设置有滑动导轨,所述滑动导轨焊接在机座后端上部。

所述动力头一顶部的滑轮三与滑轮组与过桥滑轮二与滑轮二与滑轮一及起架加压卷扬机之间设置有起架加压钢丝绳。

所述动力头一顶部的滑轮三与滑轮组与过桥滑轮一及主卷扬机之间设置有主卷扬钢丝绳。

所述滑轮组与过桥滑轮一及副卷扬机之间设置有副卷扬钢丝绳。

所述地下管廊暗挖掘进取土机,包括行走机构二、回转支承、回转平台、操纵室二、动力系统、大臂、小臂、取土器,其特征在于:所述行走机构二上设置有回转支承,所述回转支承上部设置有回转平台,所述回转平台后部设置有动力系统,中部设置有操纵室二,前端设置有大臂,所述大臂后端下部设置有大臂油缸,前端下部设置有连杆一,上部设置有小臂油缸,前部设置有小臂,所述小臂前端下部设置有连杆二,所述连杆一和连杆二下部设置有取土器。

所述大臂油缸的一端固定在大臂中部内侧,另一端固定在回转平台的前端。

所述小臂油缸的一端固定在大臂前端外侧,另一端固定在小臂的尾部。

所述取土器尾部设置有动力头二,所述动力头二上安装有螺旋钻杆,所述螺旋钻杆外部设置有钢套筒,前部设置有掘进钻头,所述钢套筒底部设置有出土漏斗。

所述出土漏斗下方设置有泥土传送带及传送装置。

本发明采用逆作法暗挖进行管廊和蓄水井施工,利用钢筋混凝土承载桩、素混凝土止水桩、钢筋混凝土支护桩的相互咬合来作为管廊和蓄水井的壁,以及在管廊底部设置蓄水井来作为海绵城市的防洪、蓄水及水资源二次利用进行使用,并且壁上设置的渗水孔能有效的渗排土层内的季节性含水。本发明的技术方案不仅解决了较少影响城市路面交通的前提下,将管廊成功植入老城区地下的世界级工程难题,还为我国海绵城市建设提供了,一种速度快、造价低、周期短、暗挖的地下管廊和蓄井的综合结构,因此具有广阔的市场前景和社会价值。

附图说明

图1是本发明地下管廊和蓄井顶层平面结构示意图;

图2是本发明地下管廊和蓄井底层平面结构示意图;

图3是图1在1-1方向的剖视图;

图4是图1在2-2方向的剖视图;

图5是图1在3-3方向的剖视图;

图6是本发明便捷式打桩机施工时的结构示意图;

图7是本发明便捷式打桩机施工时的俯视结构示意图;

图8是本发明便捷式打桩机叠后的结构示意图;

图9是本发明地下管廊暗挖掘进取土机掘进取土时的结构示意图;

图10是本发明地下管廊暗挖掘进取土机清理集中余土时的结构示意图。

具体实施方式

一种暗挖地下管廊和蓄井的施工方法,如图1-5所示,包括以下步骤:

第1步:平整场地,测放桩位,浇筑咬合桩的混凝土导墙;

第2步:采用便捷式打桩机施工由素混凝土止水桩、钢筋混凝土支护桩、钢筋混凝土承载桩咬合而成的混凝土咬合桩,作为管廊壁的混凝土咬合桩一1和蓄水井壁的混凝土咬合桩二29,再在蓄水井内施工4根桩径为80cm的钢筋混凝土承载立柱桩2;所述管廊壁的素混凝土止水桩一27、钢筋混凝土支护桩一28、钢筋混凝土承载桩一3的桩径为60cm,蓄水井壁的素混凝土止水桩二30、钢筋混凝土支护桩二31、钢筋混凝土承载桩二4的桩径为80cm;

第3步:管廊壁的混凝土咬合桩一1和蓄水井的混凝土咬合桩二29和钢筋混凝土承载立柱桩2施工完成一个星期后,在管廊壁的混凝土咬合桩一1上及钢筋混凝土承载桩一3之间,同时浇筑宽度为60cm的冠梁一5、宽度为60cm的盖板梁一7及厚度为40cm的盖板一9;在蓄水井的混凝土咬合桩二29和钢筋混凝土承载桩二4和钢筋混凝土承载立柱桩2之间及钢筋混凝土承载立柱桩2和钢筋混凝土承载立柱桩2之间,同时浇筑宽度为80cm的冠梁二6、宽度为80cm的盖板梁二8及厚度为40cm的盖板二25;

第4步:所述盖板一9上预留有长、宽为5m的管廊取土出入口10,所述和盖板二25中心的四根钢筋混凝土承载立柱桩2之间预留后浇方形取土出入口一33;

第5步:管廊顶部盖板一9和蓄水井顶部盖板二25达到设计强度后,在其顶部恢复道路或其它公共设施;

第6步:通过管廊取土出入口10,将地下管廊掘进取土机吊入管廊内,按管廊设计高度和长度由外向内挖掘泥土;通过蓄水井方形取土出入口一33,将地下管廊掘进取土机吊入蓄水井内,按蓄水井设计高度和直径由上向下挖掘泥土;

第7步:截掉蓄水井混凝土咬合桩二29挡在管廊纵向通道上的桩体11;

第8步:在管廊的钢筋混凝土承载桩一3之间同时浇筑宽为60cm的底板梁一12和厚度为40cm的底板一14,在蓄水井的钢筋混凝土承载桩二4和钢筋混凝土承载立柱桩2之间及钢筋混凝土承载立柱桩2和钢筋混凝土承载立柱桩2之间,同时浇筑宽度为80cm的层板梁13和厚度为40cm的蓄水井层板15;

第9步:所述蓄水井层板15中心的四根钢筋混凝土承载立柱桩2之间预留后浇方形取土出入口二16;

第10步:通过蓄水井方形取土口二16由上向下分层挖掘泥土,每完成一层的挖掘施工后在钢筋混凝土承载桩二4和钢筋混凝土承载立柱桩2之间及钢筋混凝土承载立柱桩2和钢筋混凝土承载立柱桩2之间的预埋联结件17上浇筑该层宽度为80cm的内支撑梁18,挖掘至蓄水井设计深度后同时浇筑厚度为80cm的底板梁二19、厚度为40cm的底板二21和深度为1.5m的集淤池20;

第11步:在底板二21和集淤池20下做好防水处理;

第12步:在管廊混凝土咬合桩一1的素混凝土止水桩一27上部钻有3个孔径为2cm的渗水孔26;

第13步:在蓄水井取土口二16上浇筑孔径为80cm的蓄水井的进水口22;

第14步:蓄水井在管廊纵向方向的盖板一9与底板一14之间浇筑厚度为30cm的混凝土剪力墙23,可形成与管廊纵向方向相互分隔的水泵房32;

第15步:浇筑管廊盖板一9上的管廊取土出入口10,并预留检查孔24;浇筑蓄水井顶部盖板二25上的方形取土出入口一33。

所述便捷式打桩,如附图6、7、8所示,包括折叠式立柱、行走机构一、机座、卷扬机构、操纵室一、动力头一、液压撑杆及电气系统,所述行走机构一34上安装有机座35,所述机座35前端铰接有折叠式立柱36、后端固定有操纵室一37及电气系统38、中部固定有卷扬机构和液压撑杆39及滑轮二40,下部安装有液压支腿41;所述折叠式立柱36内侧铰接有滑轮一42和过桥滑轮一43,外部焊接有滑道44和铰接有过桥滑轮二45,顶部焊接有鹤嘴46;所述鹤嘴46固定有滑轮组47,所述滑道44上部套接有动力头一48,下部套接有钻杆导向套49,所述动力头一48顶部通过滑轮三50与滑轮组47相连,下部设置有钻杆51,所述钻杆导向套49外侧焊接有钢筋笼导向套52;所述液压撑杆39的一端铰接在折叠式立柱36内侧,另一端铰接在回转机构35的中端;所述卷扬机构由主卷扬机53、副卷扬机54、起架加压卷扬机55组成;所述操纵室一37和电气系统38底部安装有滑动平台56,所述滑动平台56外侧安装有液压牵引油缸57,底部套接有滑动导轨58,所述滑动导轨58焊接在机座35后端上部。

所述动力头一48顶部的滑轮三50与滑轮组47与过桥滑轮二45与滑轮二40与滑轮一42及起架加压卷扬机55之间设置有起架加压钢丝绳59。

所述动力头一48顶部的滑轮三50与滑轮组47与过桥滑轮一43及主卷扬机53之间设置有主卷扬钢丝绳60。

所述滑轮组47与过桥滑轮一43及副卷扬机54之间设置有副卷扬钢丝绳61。

所述地下管廊暗挖掘进取土机,如图9所示,包括行走机构二、回转支承、回转平台、操纵室二、动力系统、大臂、小臂、取土器,所述行走机构二62上安装有回转支承63,所述回转支承63上部焊接有回转平台64,所述回转平台64部后端安装有动力系统65,中端焊接有操纵室二66,前端焊接有大臂67,所述大臂67后端下部铰接有大臂油缸68,前端下部铆接有连杆一69,上部铰接有小臂油缸70,前部铆接有小臂71,所述小臂71前端下部铆接有连杆二72,所述连杆一69和连杆二72下部铰接有取土器73。

所述大臂油缸68的一端铰接在大臂67后端内侧,另一端铰接在回转平台64的前端。

所述小臂油缸70的一端铰接在大臂67前端外侧,另一端铰接在小臂71的尾端。

所述取土器73尾部安装有动力头二74,所述动力头二74上安装有螺旋钻杆75,所述螺旋钻杆75外部套接有钢套筒76,前部安装有掘进钻头77,所述钢套筒76底部开设有出土漏斗78,所述出土漏斗78下部设置有传送带及传送装置。

所述取土机工作一定时间后,如图10所示,将取土器73从大臂67和小臂71的连杆上取下,换上铲斗对管廊内余土进行清理集中,重复上述步骤完成管廊内部的取土施工。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明保护范围并不局限于此,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种暗挖地下管廊和蓄井的施工方法,其特征在于包括以下步骤:
第1步:平整场地,测放桩位,浇筑咬合桩的混凝土导墙;
第2步:采用便捷式打桩机施工由素混凝土止水桩、钢筋混凝土支护桩、钢筋混凝土承载桩咬合而成的混凝土咬合桩,作为管廊壁的混凝土咬合桩一(1)和蓄水井壁的混凝土咬合桩二(29),再在蓄水井内施工钢筋混凝土承载立柱桩(2);所述管廊壁由素混凝土止水桩一(27)、钢筋混凝土支护桩一(28)、钢筋混凝土承载桩一(3)组成,蓄水井壁由素混凝土止水桩二(30)、钢筋混凝土支护桩二(31)、钢筋混凝土承载桩二(4)组成;
第3步:管廊壁的混凝土咬合桩一(1)和蓄水井的混凝土咬合桩二(29)和钢筋混凝土承载立柱桩(2)施工完成一个星期后,在管廊壁的混凝土咬合桩一(1)上及钢筋混凝土承载桩一(3)之间,同时浇筑冠梁一(5)、盖板梁一(7)及盖板一(9);在蓄水井的混凝土咬合桩二(29)和钢筋混凝土承载桩二(4)和钢筋混凝土承载立柱桩(2)之间及钢筋混凝土承载立柱桩(2)和钢筋混凝土承载立柱桩(2)之间,同时浇筑冠梁二(6)、盖板梁二(8)及盖板二(25);
第4步:所述盖板一(9)上预留有长、宽为5m的管廊取土出入口(10),所述盖板二(25)中心的四根钢筋混凝土承载立柱桩(2)之间预留后浇方形取土出入口一(33);
第5步:管廊顶部盖板一(9)和蓄水井顶部盖板二(25)达到设计强度后,在其顶部恢复道路或其它公共设施;
第6步:通过管廊取土出入口(10),将地下管廊暗挖掘进取土机吊入管廊内,按管廊设计高度和长度由外向内挖掘泥土;通过蓄水井方形取土出入口一(33),将地下管廊掘进取土机吊入蓄水井内,按蓄水井设计高度和直径由上向下挖掘泥土;
第7步:截掉蓄水井混凝土咬合桩二(29)挡在管廊纵向通道上的桩体(11);
第8步:在管廊的钢筋混凝土承载桩一(3)之间同时浇筑底板梁一(12)和底板一(14),在蓄水井的钢筋混凝土承载桩二(4)和钢筋混凝土承载立柱桩(2)之间及钢筋混凝土承载立柱桩(2)和钢筋混凝土承载立柱桩(2)之间,同时浇筑层板梁(13)和蓄水井层板(15);
第9步:所述蓄水井层板(15)中心的四根钢筋混凝土承载立柱桩(2)之间预留后浇方形取土出入口二(16);
第10步:通过蓄水井方形取土口二(16)由上向下分层挖掘泥土,每完成一层的挖掘施工后在钢筋混凝土承载桩二(4)和钢筋混凝土承载立柱桩(2)之间及钢筋混凝土承载立柱桩(2)和钢筋混凝土承载立柱桩(2)之间的预埋联结件(17)上浇筑该层的内支撑梁(18),挖掘至蓄水井设计深度后同时浇筑底板梁二(19)、底板二(21)和集淤池(20);
第11步:在底板二(21)和集淤池(20)下做好防水处理;
第12步:在管廊混凝土咬合桩一(1)的素混凝土止水桩一(27)上部钻有渗水孔(26);
第13步:在蓄水井取土口二(16)上浇筑蓄水井的进水口(22);
第14步:蓄水井在管廊纵向方向的盖板一(9)与底板一(14)之间浇筑混凝土剪力墙(23),可形成与管廊纵向方向相互分隔的水泵房(32);
第15步:浇筑管廊盖板一(9)上的管廊取土出入口(10),并预留检查孔(24);浇筑蓄水井顶部盖板二(25)上的方形取土出入口一(33)。
2.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于:所述便捷式打桩机,包括折叠式立柱、行走机构一、机座、卷扬机构、操纵室一、动力头一、液压撑杆及电气系统,其特征在于:所述行走机构一(34)上设置有机座(35),所述机座(35)前端设置有折叠式立柱(36)、后端设置有操纵室一(37)及电气系统(38)、中部设置有卷扬机构和液压撑杆(39)及滑轮二(40),下部设置有液压支腿(41);所述折叠式立柱(36)内侧设置有滑轮一(42)和过桥滑轮一(43),外部设置有滑道(44)和过桥滑轮二(45),顶部设置有鹤嘴(46);所述鹤嘴(46)设置有滑轮组(47),所述滑道(44)上部设置有动力头一(48),下部设置有钻杆导向套(49),所述动力头一(48)顶部通过滑轮三(50)与滑轮组(47)相连,下部设置有钻杆(51),所述钻杆导向套(49)外侧设置有钢筋笼导向套(52);所述液压撑杆(39)的一端固定在折叠式立柱(36)内侧,另一端固定在机座(35)的中端;所述卷扬机构由主卷扬机(53)、副卷扬机(54)、起架加压卷扬机(55)组成;所述操纵室一(37)和电气系统(38)底部设置有滑动平台(56),所述滑动平台(56)外侧设置有液压牵引油缸(57),底部设置有滑动导轨(58),所述滑动导轨(58)焊接在机座(35)后端上部。
3.根据权利要求2所述的施工方法,其特征在于:所述动力头一(48)顶部的滑轮三(50)与滑轮组(47)与过桥滑轮二(45)与滑轮二(40)与滑轮一(42)及起架加压卷扬机(55)之间设置有起架加压钢丝绳(59)。
4.根据权利要求2所述的施工方法,其特征在于:所述动力头一(48)顶部的滑轮三(50)与滑轮组(47)与过桥滑轮一(43)及主卷扬机(53)之间设置有主卷扬钢丝绳(60)。
5.根据权利要求2所述的施工方法,其特征在于:所述滑轮组(47)与过桥滑轮一(43)及副卷扬机(54)之间设置有副卷扬钢丝绳(61)。
6.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于:所述地下管廊暗挖掘进取土机,包括行走机构二、回转支承、回转平台、操纵室二、动力系统、大臂、小臂、取土器,其特征在于:所述行走机构二(62)上设置有回转支承(63),所述回转支承(63)上部设置有回转平台(64),所述回转平台(64)后部设置有动力系统(65),中部设置有操纵室二(66),前端设置有大臂(67),所述大臂(67)后端下部设置有大臂油缸(68),前端下部设置有连杆一(69),上部设置有小臂油缸(70),前部设置有小臂(71),所述小臂(71)前端下部设置有连杆二(72),所述连杆一(69)和连杆二(72)下部设置有取土器(73)。
7.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于:所述大臂油缸(68)的一端固定在大臂(67)中部内侧,另一端固定在回转平台(64)的前端。
8.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于:所述小臂油缸(70)的一端固定在大臂(67)前端外侧,另一端固定在小臂(71)的尾部。
9.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于:所述取土器(73)尾部设置有动力头二(74),所述动力头二(74)上安装有螺旋钻杆(75),所述螺旋钻杆(75)外部设置有钢套筒(76),前部设置有掘进钻头(77),所述钢套筒(76)底部设置有出土漏斗(78)。
10.根据权利要求9所述的施工方法,其特征在于:所述出土漏斗(78)下方设置有泥土传送带及传送装置。
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