CN106930321B - 一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法，利用明挖作业基坑开挖导洞，钢管顶进同时在钢管预留的注浆孔处对钢管上部土体进行注浆；将钢管内部横向支撑的焊接，底板、钢管柱和顶板施工，边导洞，人工挖孔桩并浇筑冠梁；相邻钢管纵向隔一段距离开槽并焊接钢板,形成横向贯通；钢筋混凝土横梁或型钢横梁形成初期支护；进行负一层开挖，切割多余钢管并焊接钢板将相邻钢管连接；开挖至中板后进行中板和侧墙浇筑；负二层开挖并进行底板和侧墙施工；最后导洞空隙填筑素混凝土。使用本工法进行地下结构施工，通过钢管、横梁和人工挖孔桩形成对土体支护，实现大断面开挖，降低地下结构施工对周围建筑物及环境的影响，同时节省成本降低工。
Description
技术领域
本发明涉及地下工程建设领域，特别涉及一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构的施工方法。
背景技术
管幕工法最早在日本被用于修建穿越铁路的通道工程，国内首次使用管幕工法是在香港某城市地下通道的修建中。管幕工法经过国内学多年的研究和在工程中的成功实施，其已发展成熟。但由于传统的管幕结构管径较小，管内施工困难，管间横向刚度比较弱，无法进行大断面开挖，故开挖管幕内部土体时，需要架设大量临时支撑以确保整体结构的稳定性，造成施工进度较慢。横向断面多为拱形结构，空间利用率低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构的施工方法，具体技术方案如下：
一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构的施工方法，包括以下步骤：
(1)利用明挖工作坑，在地表下按照先下后上的原则进行导洞施工，导洞施工时及时做好初期支护，配合注浆技术加固土体；先进行a导洞施工，a导洞施工结束后依次进行b导洞、c导洞、d导洞施工；b导洞在a导洞的上方，c导洞、d导洞在b导洞的两侧面；
(2)利用前期开挖好的基坑作业面，搭建施工作业平台，两侧明挖基坑均可作为顶管的施工平台，具体可根据现场情况选取一侧作为顶管是发端，另外一侧作为顶管接收端，将大直径钢管顶入土体，顶进钢管同时在钢管头注入膨润土减少顶进阻力，在钢管上部土体进行注浆从而加固土体，钢管顶进一段距离后，进行人工掏土，然后继续顶进；
(3)在钢管中沿着钢管纵向隔0.5-1.2m焊接工字钢横向支撑；
(4)a导洞底部铺设防水层，然后进行底纵梁施工，根据钢管柱设计位置对a导洞和b导洞进行人工挖孔，人工挖孔后进行钢管柱的支模和浇筑；
(5)在b导洞内进行顶纵梁钢筋绑扎和支模浇筑，同时铺设顶纵梁的防水设施，并同时预留好钢筋及防水接头；
(6)在c导洞和d导洞内进行人工挖孔，然后进行人工挖孔桩及冠梁的钢筋绑扎和混凝土浇筑；
(7)钢管切割方槽，方槽沿着钢管顶进方向间隔1m-10m具体间隔根据上附土厚度与选取型钢型号具体计算，方槽宽度切割成40cm*40cm，根据选取型钢型号切割确定方槽尺寸，方槽处相邻钢管用钢板焊接牢固形成方桶，在钢管之间形成横向通道；
(8)c导洞和d导洞根据钢管方槽位置与所述横向通道连通，在c导洞、d导洞及所述横向通道内绑扎钢筋，浇筑混凝土形成横梁或者横向焊接型钢形成横梁，使横梁、冠梁和顶纵梁连接成为一个整体，形成管幕横向支撑；
(9)采用台阶法分段开挖负一层土体至中板位置，开挖同时破除部分c导洞和d导洞，边开挖土体边切割钢管下部多余部分，同时用钢板将钢管连接，开挖结束后浇筑负一层中板和侧墙；
(10)挖负二层土体至底板位置，破除a导洞，并浇筑底板和侧墙；
(11)浇筑顶板后，b导洞、c导洞、d导洞内回填素混凝土。
大直径钢管管径为1.0m-2.2m。
利用液压千斤顶实现大直径钢管的顶进。
本发明的有益效果：本发明的技术方案相比较传统的管幕工法，此支护体系方便管内施工，横向采用钢筋混凝土或者型钢作为支撑，弥补了传统管幕结构各钢管横向刚度不够，可以进行大断面开挖，大大提高了其横向刚度和承载力。在开挖管幕下方的土体时，不需要架设大量的支撑，进而减少了施工造价，缩短了工期，简化了施工工序。本发明的创新点如下：
1)本工法采用大直径钢管，钢管采用横向支撑进行局部加强，提高大直径钢管承载力；
2)横向采用钢筋混凝土或者型钢连接，弥补了传统管幕结构各钢管间仅用锁扣连接，致使管幕结构相邻钢管的连接处受力十分薄弱的缺点，本工法提出的新型管幕支护体系大大提高了其横向刚度和承载力，大断面开挖钢管幕下方土体时，无需架设大量的临时支撑，进而减少施工造价，缩短工期，简化施工工序。
3)本工法提出的管幕结构上部为水平面，整体断面为矩形结构，相对于拱形断面，大大提高了地下空间的利用率。
4)本工法采用大直径顶管结合洞桩修建地下结构，减少施工工序，保证施工质量，可进行大断面开挖缩短工期并降低造价；增加横向刚度，降低地面沉降。
5)本工法边跨采用人工挖孔桩支护，与竖向采用钢管支护的管幕工法相比，减少顶管数量，节省工期和降低造价。
6)本工法顶板一次性浇筑，与传统的两次衬砌相比，施工步骤更简单，工期更短，造价更低。
附图说明
图1为一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构示意图；
图2为导洞、钢管顶进结构示意图；
图3为底板、钢管柱、顶板、人工挖空住、冠梁和钢管切割方槽施工示意图。
图中，1为a导洞，2为b导洞，3为c导洞，4为d导洞，5为大直径钢管，6为注浆加固土体，7为底纵梁，8为钢管柱，9为顶纵梁，10为横向支撑，11为人工挖孔，12为冠梁，13为方槽，14为人工挖孔桩，15为横梁，16为侧墙，17为中板，18为底板，19为素混凝土，20为地面。
具体实施方式
如图1-图3所示一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构的施工方法，包括以下步骤：
(1)利用明挖工作坑，在地面下按照先下后上的原则进行导洞施工，导洞施工时及时做好初期支护，配合注浆技术加固土体；先进行a导洞1施工，a导洞1施工结束后依次进行b导洞2、c导洞3、d导洞4施工；b导洞2在a导洞1的上方，c导洞3、d导洞4在b导洞2的两侧面；
(2)利用前期开挖好的基坑作业面，搭建施工作业平台两侧明挖基坑均可作为顶管的施工平台，具体可根据现场情况选取一侧作为顶管是发端，另外一侧作为顶管接收端，将大直径钢管5顶入土体，顶进钢管同时在钢管头注入膨润土减少顶进阻力，在钢管上部土体进行注浆从而加固土体，钢管顶进一段距离后，进行人工掏土，然后继续顶进；
(3)在钢管中沿着钢管纵向隔0.5-1.2m焊接工字钢横向支撑10；
(4)a导洞1底部铺设防水层，然后进行底纵梁7施工，根据钢管柱8设计位置对a导洞1和b导洞2进行人工挖孔11，人工挖孔11后进行钢管柱8的支模和浇筑；
(5)在b导洞2内进行顶纵梁9钢筋绑扎和支模浇筑，同时铺设顶纵梁9的防水设施，并同时预留好钢筋及防水接头；
(6)在c导洞3和d导洞4内进行人工挖孔11，然后进行人工挖孔桩14及冠梁12的钢筋绑扎和混凝土浇筑；
(7)钢管切割方槽，方槽沿着钢管顶进方向就间隔1m-10m，具体间隔根据上附土厚度与选取型钢型号具体计算，方槽快读切割成40cm*40cm，根据选取型钢型号切割确定方槽尺寸，方槽处相邻钢管用钢板焊接牢固形成方桶，在钢管之间形成横向通道；
(8)c导洞3和d导洞4根据钢管方槽13位置与所述横向通道连通，在c导洞3、d导洞4及所述横向通道内绑扎钢筋，浇筑混凝土形成横梁15或者横向焊接型钢形成横梁15，使横梁15、冠梁12和顶纵梁9连接成为一个整体，形成管幕横向支撑；
(9)采用台阶法分段开挖负一层土体至中板17位置，开挖同时破除部分c导洞3和d导洞4，边开挖土体边切割钢管下部多余部分，同时用钢板将钢管连接，开挖结束后浇筑负一层中板17和侧墙16；
(10)挖负二层土体至底板18位置，破除a导洞1，并浇筑底板18和侧墙16；
(11)浇筑顶板后，b导洞2、c导洞3、d导洞4内回填素混凝土19。
大直径钢管管径5为1.0m-2.2m。
利用液压千斤顶实现大直径钢管5的顶进。
Claims (1)
1.一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)利用明挖工作坑，在地表下按照先下后上的原则进行导洞施工，导洞施工时及时做好初期支护，配合注浆技术加固土体；先进行a导洞施工，a导洞施工结束后依次进行b导洞、c导洞、d导洞施工；b导洞在a导洞的上方，c导洞、d导洞在b导洞的两侧面；
(2)利用前期开挖好的基坑作业面，搭建施工作业平台，两侧明挖基坑均可作为顶管的施工平台，具体可根据现场情况选取一侧作为顶管始发端，另外一侧作为顶管接收端，将大直径钢管顶入土体，顶进钢管同时在钢管头注入膨润土减少顶进阻力，在钢管上部对土体进行注浆从而加固土体，钢管顶进一段距离后，进行人工掏土，然后继续顶进；
(3)在钢管中沿着钢管纵向隔0.5-1.2m焊接工字钢横向支撑；
(4)a导洞底部铺设防水层，然后进行底纵梁施工，根据钢管柱设计位置对a导洞和b导洞进行人工挖孔，人工挖孔后进行钢管柱的支模和浇筑；
(5)在b导洞内进行顶纵梁钢筋绑扎和支模浇筑，同时铺设顶纵梁的防水设施，并同时预留好钢筋及防水接头；
(6)在c导洞和d导洞内进行人工挖孔，然后进行人工挖孔桩及冠梁的钢筋绑扎和混凝土浇筑；
(7)钢管切割方槽，方槽沿着钢管顶进方向间隔1m-10m，具体间隔根据上附土厚度与选取型钢型号具体计算，方槽宽度切割成40cm*40cm，根据选取型钢型号起个确定方槽尺寸，方槽处相邻钢管用钢板焊接牢固形成方桶，在钢管之间形成横向通道；
(8)c导洞和d导洞根据钢管方槽位置与所述横向通道连通，在c导洞、d导洞及所述横向通道内绑扎钢筋，浇筑混凝土形成横梁或者横向焊接型钢形成横梁，使横梁、冠梁和顶纵梁连接成为一个整体，形成管幕横向支撑；
(9)采用台阶法分段开挖负一层土体至中板位置，开挖同时破除部分c导洞和d导洞，边开挖土体边切割钢管下部多余部分，同时用钢板将钢管连接，开挖结束后浇筑负一层中板和侧墙；
(10)挖负二层土体至底板位置，破除a导洞，并浇筑底板和侧墙；
(11)浇筑顶板后，b导洞、c导洞、d导洞内回填素混凝土；
大直径钢管管径为1.0m-2.2m；
利用液压千斤顶实现大直径钢管的顶进。
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