CN107060845A - 地下空间结构建造施工方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种施工简单、周期短且成本低的地下空间结构建造施工方法，其特征是它包括⑴按地下空间结构横向剖面的轮廓形状开挖导洞，导洞之间间隔3～8米；⑵沿导洞的轴向，每间隔2～8米，开挖各导洞径向方向之间的连接洞；⑶连接洞内绑扎钢筋并注满自密实混凝土；⑷在导洞内分段浇筑混凝土，与连接洞内的混凝土形成地下空间结构的上部混凝土支撑结构；⑸对上部混凝土支撑结构内的土方进行开挖，并形成仰拱，直至完成整个地下空间结构的施工；本发明具有作业面多，工序相互影响小，施工安全，后期可进行大规模土方开挖，施工进度快，不需中断地面交通，地面沉降小，对周围环境的影响小等特点，可应用于大跨度的隧洞或地下厂房或地铁车站或地下通道或人防工程的施工。

Description

地下空间结构建造施工方法及应用

技术领域

本发明涉及一种地下工程施工方法，具体地说是一种地下空间结构建造施工方法及应用，特别是涉及一种施工简单、周期短且成本低的地下空间结构建造施工方法及应用。

背景技术

随着经济社会发展和受城市建设用地的限制，城市地下空间的开发与利用是解决大中城市交通拥堵、提高土地资源利用率和确保地面绿化面积的一种重要途径。城市地下空间的开发与利用既要确保施工安全，又要尽可能降低施工对地面交通和周边建筑的影响，这就对地下工程施工技术提出了更高的要求。同时受工程地质条件限制、地下空间或山岭隧洞开挖跨度较大，以往明挖的施工方法对周围土体扰动大，影响范围广，施工安全难以保证而逐渐被人摒弃，一些暗挖方法日益受人推崇，尽可能地减少或避免施工对周边环境的影响和提高施工安全性已经成为地下空间结构和隧洞施工专业人士的共识。

如美国专利说明书US4365913中公开了一种用于修筑从一个地下通道开始的地下垂直墙结构的方法和装置，该方法是与欲建筑的地下通道横断面宽度相等地开挖两条入口竖井，从竖井底部用大功率液压推进器将预制管推入地层中，预制管的直径可达2米，其下部设有足以供后续工序操作使用的开口，然后沿所述开口向下开挖建筑垂直墙的纵沟，并在纵沟内设置钢支撑件，最后向纵沟及预制管内灌注混凝土，至此完成垂直墙。再用同样的方法在已完成的垂直墙的上部呈拱形地推入其他预制管，并将其相互连通并注入混凝土，即形成地下通道的断面，在其支护下开挖其中的土层即可。该方法在向下开挖建筑垂直墙纵沟的过程中需要设置大量的钢支撑、钢支撑件；预制管下部设的开口打开至第一道支撑架设完毕期间钢管受力转换存在沉降隐患；其预制管从竖井底部推入，竖井底部平行于地下通道横断面顶部，不利于垂直墙及地下通道内部的土方运出。

又如中国专利说明书CN201210090103.2中公开了一种26m大跨度空间一次成型建造工法，该方法是将上围合部分的钢管沿拟开挖地下空间上轮廓线跳格顶入延伸方向的土体，同时进行管间注浆，并挖除管内的土体；依次从上向下沿拟开挖地下空间外轮廓将下围合部分的钢管跳格顶入延伸方向的土体，同时进行管间注浆，并挖除管内的土体；然后将钢管两两相邻部分进行切割，并连接切口支护，形成相互连通的管排夹壁空腔，然后进行管排填充结构的施工，形成围护结构；围护结构完成后，按照从上向下的顺序进行拟开挖地下空间土方开挖，并施做内部结构。该施工方法所顶钢管间距过密，顶管数量多，增加了作业时间，同时，在钢管两两相邻部分进行切割后，需要进行的切口支护所需固定钢板、防水钢板和管间支护用量多，不能回收，管间支护存在失稳隐患，该工法工序众多，施工周期长，成本高，很难推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种施工简单、周期短且成本低的地下空间结构建造施工方法及应用。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种地下空间结构建造施工方法，它包括以下步骤：

⑴于拟建的地下空间结构洞口位置，在地下空间结构横向剖面的轮廓形状范围内，开挖2～10个导洞，导洞之间间隔3～8米；

本发明在步骤⑴中，所述导洞采用顶管法或矿山法或新奥法开挖。

本发明在步骤⑴中，导洞的长度为地下空间结构的长度，导洞的宽度为1.0～3.0米，导洞的高度为1.0～3.0米。

⑵以导洞作为施工通道，沿导洞的轴向，每间隔2～8米，在导洞的径向方向沿地下空间结构横向剖面的轮廓形状开挖与相邻导洞连通的连接洞，使导洞的径向与连接洞的轴向剖面形状与地下空间结构横向剖面的轮廓形状重合；

本发明在步骤⑵中，所述连接洞采用矿山法或新奥法开挖；连接洞的宽度为0.8～2.0米，连接洞的高度为0.3～2.0米。

⑶在导洞内安装模板，连接洞内绑扎钢筋，往连接洞内注满自密实混凝土；

⑷在导洞内分段绑扎钢筋、浇筑混凝土，与连接洞内的混凝土形成地下空间结构的上部混凝土支撑结构；

本发明在步骤⑷中，先重复步骤⑵、步骤⑶，开挖相邻连接洞之间的土方并注满自密实混凝土。

⑸在上部混凝土支撑结构支护下，自洞口往里分段对上部混凝土支撑结构内的土方进行开挖，并分段绑扎钢筋和浇筑混凝土形成仰拱，直至完成整个地下空间结构的施工。

本发明所述导洞包括顶层导洞、中层导洞和底层导洞，所述顶层导洞、中层导洞和底层导洞的径向剖面位于地下空间结构横向剖面的轮廓形状内；所述连接洞包括斜洞和竖洞，斜洞分别与相邻的顶层导洞、中层导洞连通，竖洞分别与相邻的中层导洞、底层导洞连通；所述顶层导洞、中层导洞、底层导洞的径向与斜洞、竖洞的轴向剖面形状与地下空间结构横向剖面的轮廓形状重合。

一种如上所述的地下空间结构建造施工方法在地下工程施工领域应用，即应用于大跨度的隧洞或地下厂房或地铁车站或地下通道或人防工程的施工。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，具有作业面多，工序相互影响小，施工安全，后期可进行大规模土方开挖，施工进度快，不需中断地面交通，地面沉降小，对周围环境的影响小等特点，具有很好的经济效益、环境效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的实施例1步骤⑴的立面示意图；

图2是本发明的实施例1步骤⑴的平面示意图；

图3是本发明的实施例1步骤⑵的立面示意图；

图4是本发明的实施例1步骤⑵的平面示意图；

图5是本发明的实施例1步骤⑶的立面示意图；

图6是本发明的实施例1步骤⑶的平面示意图；

图7是本发明的实施例1步骤⑷的立面示意图；

图8是本发明的实施例1步骤⑷的平面示意图；

图9是本发明的实施例1步骤⑸的立面示意图；

图10是本发明的实施例2步骤⑷的平面示意图；

图11是本发明的实施例3步骤⑴的平面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种地下空间结构建造施工方法，它包括以下步骤：

⑴于拟建的地下空间结构洞口位置，在地下空间结构横向剖面的轮廓形状范围内，开挖2～10个导洞，导洞之间间隔3～8米；

本发明在步骤⑴中，所述导洞采用顶管法或矿山法或新奥法开挖。

本发明在步骤⑴中，导洞的长度为地下空间结构的长度，导洞的宽度为1.0～3.0米，导洞的高度为1.0～3.0米。

⑵以导洞作为施工通道，沿导洞的轴向，每间隔2～8米，在导洞的径向方向沿地下空间结构横向剖面的轮廓形状开挖与相邻导洞连通的连接洞，使导洞的径向与连接洞的轴向剖面形状与地下空间结构横向剖面的轮廓形状重合；

本发明在步骤⑵中，所述连接洞采用矿山法或新奥法开挖；连接洞的宽度为0.8～2.0米，连接洞的高度为0.3～2.0米。

⑶在导洞内安装模板，连接洞内绑扎钢筋，往连接洞内注满自密实混凝土；

⑷在导洞内分段绑扎钢筋、浇筑混凝土，与连接洞内的混凝土形成地下空间结构的上部混凝土支撑结构；

⑸在上部混凝土支撑结构支护下，自洞口往里分段对上部混凝土支撑结构内的土方进行开挖，并分段绑扎钢筋和浇筑混凝土形成仰拱，直至完成整个地下空间结构的施工。

本发明所述导洞包括顶层导洞1、中层导洞2和底层导洞3，所述顶层导洞1、中层导洞2和底层导洞3的径向剖面位于地下空间结构横向剖面的轮廓形状内；所述连接洞包括斜洞4和竖洞5，斜洞4分别与相邻的顶层导洞1、中层导洞2连通，竖洞5分别与相邻的中层导洞2、底层导洞3连通；所述顶层导洞1、中层导洞2、底层导洞3的径向与斜洞4、竖洞5的轴向剖面形状与地下空间结构横向剖面的轮廓形状重合。

一种如上所述的地下空间结构建造施工方法在地下工程施工领域应用，即应用于大跨度的隧洞或地下厂房或地铁车站或地下通道或人防工程的施工。

本实施例以地下通道的施工为例，施工时不采取明挖施工方法，不中断、不影响地面交通，不改造地下管线和路面。

本实施例施工时，步骤⑴：首先在地下通道两端，开挖竖井，然后在竖井内，于拟建的地下通道的洞口位置，在地下通道横向剖面的轮廓形状范围内，采用顶管法开挖5个导洞，包括1个顶层导洞1、2个中层导洞2和2个底层导洞3，如图1、图2所示；相邻导洞轴线之间的水平或竖向间隔为3米，即顶层导洞1、中层导洞2轴线之间的水平间隔为3米，中层导洞2、底层导洞3轴线之间的竖向间隔为3米；导洞的长度为地下通道的长度，导洞的直径为1.8米。

步骤⑵：分别以顶层导洞1、中层导洞2和底层导洞3作为施工通道，沿各导洞的轴向，每间隔2米，在导洞的径向方向沿地下空间结构横向剖面的轮廓形状采用新奥法开挖与相邻导洞连通的连接洞，连接洞的宽度为1米，连接洞的高度为0.3～1.6米。包括2个连通顶层导洞1、中层导洞2的斜洞4，2个连通中层导洞2、底层导洞3的竖洞5，所述顶层导洞1、中层导洞2、底层导洞3的径向与斜洞4、竖洞5的轴向剖面形状与地下空间结构横向剖面的轮廓形状重合，如图3、图4所示。

步骤⑶：分别在顶层导洞1、中层导洞2和底层导洞3内安装模板，在斜洞4、竖洞5内绑扎钢筋，往斜洞4、竖洞5内注满自密实混凝土；如图5、图6所示。

步骤⑷：分别在顶层导洞1、中层导洞2和底层导洞3内分段绑扎钢筋、浇筑混凝土，与斜洞4、竖洞5内的混凝土形成地下通道的上部混凝土支撑结构；如图7、图8所示。

步骤⑸：在上部混凝土支撑结构支护下，自洞口往里分段对上部混凝土支撑结构内的土方进行开挖，并分段绑扎钢筋和浇筑混凝土形成仰拱6，如图9所示，直至完成整个地下空间结构的施工。

本发明具有作业面多，工序相互影响小，施工安全，后期易进行大范围土方开挖，施工进度快，不需中断地面交通，地面沉降小，对周围环境的影响小等特点，具有很好的经济效益、环境效益和社会效益。

实施例2：

本发明在步骤⑷中，先重复步骤⑵、步骤⑶，开挖相邻连接洞之间的土方并注满自密实混凝土。

为增加地下空间结构上部混凝土支撑结构的刚度和提高防渗能力，本实施例重复采用步骤⑵、步骤⑶所述方法，将相邻连接洞之间的土方开挖，并绑扎钢筋和注满自密实混凝土，将地下空间结构上部混凝土支撑结构连成整体，如图10所示。

余同实施例1。

实施例3：

由图11可知，本实施例在开挖导洞时，可同时开挖导洞与连接洞。即在导洞开挖一定长度后，就开始施工步骤⑵、施工步骤⑶，并重复施工步骤⑵、施工步骤⑶，将地下空间结构上部混凝土支撑结构分段形成整体，这样能够尽快增加施工工作面，减少窝工现象，加快施工进度，缩短施工周期，节省施工成本，提高经济效益。

余同实施例1。

Claims (7)

1.一种地下空间结构建造施工方法，其特征是它包括以下步骤：

⑴于拟建的地下空间结构洞口位置，在地下空间结构横向剖面的轮廓形状范围内，开挖2～10个导洞，导洞之间间隔3～8米；

⑵以导洞作为施工通道，沿导洞的轴向，每间隔2～8米，在导洞的径向方向沿地下空间结构横向剖面的轮廓形状开挖与相邻导洞连通的连接洞，使导洞的径向与连接洞的轴向剖面形状与地下空间结构横向剖面的轮廓形状重合；

⑶在导洞内安装模板，连接洞内绑扎钢筋，往连接洞内注满自密实混凝土；

⑷在导洞内分段绑扎钢筋、浇筑混凝土，与连接洞内的混凝土形成地下空间结构的上部混凝土支撑结构；

⑸在上部混凝土支撑结构支护下，自洞口往里分段对上部混凝土支撑结构内的土方进行开挖，并分段绑扎钢筋和浇筑混凝土形成仰拱，直至完成整个地下空间结构的施工。

2.根据权利要求1所述的地下空间结构建造施工方法，其特征是在步骤⑴中，所述导洞采用顶管法或矿山法或新奥法开挖。

3.根据权利要求1所述的地下空间结构建造施工方法，其特征是在步骤⑴中，导洞的长度为地下空间结构的长度，导洞的宽度为1.0～3.0米，导洞的高度为1.0～3.0米。

4.根据权利要求1所述的地下空间结构建造施工方法，其特征是在步骤⑵中，所述连接洞采用矿山法或新奥法开挖；连接洞的宽度为0.8～2.0米，连接洞的高度为0.3～2.0米。

5.根据权利要求1所述的地下空间结构建造施工方法，其特征是所述导洞包括顶层导洞、中层导洞和底层导洞，所述顶层导洞、中层导洞和底层导洞的径向剖面位于地下空间结构横向剖面的轮廓形状内；所述连接洞包括斜洞和竖洞，斜洞分别与相邻的顶层导洞、中层导洞连通，竖洞分别与相邻的中层导洞、底层导洞连通；所述顶层导洞、中层导洞、底层导洞的径向与斜洞、竖洞的轴向剖面形状与地下空间结构横向剖面的轮廓形状重合。

6.根据权利要求1所述的地下空间结构建造施工方法，其特征是在步骤⑷中，先重复步骤⑵、步骤⑶，开挖相邻连接洞之间的土方并注满自密实混凝土。

7.一种如权利要求1或2或3或4或5或6所述的地下空间结构建造施工方法在地下工程施工领域应用，即应用于大跨度的隧洞或地下厂房或地铁车站或地下通道或人防工程的施工。