CN108571010A - 一种明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，步骤如下：预制所需的预制板件；实施预埋有吊装系统导轨的基坑围护结构；在围护结构顶端浇筑冠梁，并在其上架设吊装系统；开挖基坑土方，实时根据竖向开挖深度、纵向开挖长度依次将底板、各中间板、顶板预制板件，通过吊装系统分组定位至基坑受力所需位置，直至各层板到达设计标高为止；对底板、各中间板、顶板的分组预制板件分别按次序进行拼接作业，直至每层板件拼接完成；在相邻两预制板件间分组安装侧墙构件及柱状构件；拆除相关设施，覆土回填。本发明采用分层预制板件提高基坑的整体支撑刚度，最大程度限制基坑的变形，同时减少锚索及支撑的实施，减少受力转换。

Description

一种明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及地下结构工程领域，具体涉及一种明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法。

背景技术

明挖法指的是地下结构工程施工时，从地面向下分层、分段依次开挖，直至达到结构要求的尺寸和高程，然后在基坑中进行主体结构施工和防水作业，最后回填恢复地面。

明挖法的关键工序是:降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术，目前根据周边环境条件常用的支护形式有：

1、放坡开挖技术

适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡，必要时采用水泥粘土护坡。

2、型钢支护技术

一般使用单排工字钢或钢板桩，基坑较深时可采用双排桩，由拉杆或连梁连结共同受力，也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。

3、连续墙支护技术

一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽，也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷，同时具有隔水效果，适用于软土和松散含水地层。

4、混凝土灌注桩支护技术

一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁，还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。

5、土钉墙支护技术

在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，加入较密间距排列的钢筋或钢管，外注水泥砂浆或注浆，并喷射混凝土，使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。

6、锚杆索支护技术

在孔内放入钢筋或钢索后注浆，达到强度后与桩墙进行拉锚，并加预应力锚固后共同受力，适用于高边坡及受载大的场所。

7、混凝土和钢结构支撑支护方法

依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系，与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系，承受侧向土压力，内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。

由于现有技术均需要先进行支护结构施工，然后再进行基坑开挖，再架设支撑或打设土钉或锚索等进行支护，保证基坑稳定，最后再分层现浇地下结构施作防水层等，由于工序繁多，经常需要换撑，分段预留施工缝等，施工质量难以保证，经常出现混凝土浇筑不满足耐久性要求以及渗漏水严重等问题，不但工程投资较大，现场施工时有大量的扬尘、泥浆等对环境影响较大。同时现有的装配式车站也需要先进行基坑的开挖，然后施作锚索，最后再进行车站的装配，由于很多时候城市中心城区不具备施作锚索的条件，因而应用范围受到较大限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，克服或减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，包括如下步骤：

步骤一：预制所需的预制板件；

步骤二：实施预埋有吊装系统导轨的基坑围护结构；

步骤三：在围护结构顶端浇筑冠梁，并在其上架设吊装系统；

步骤四：开挖基坑土方，实时根据竖向开挖深度、纵向开挖长度依次将底板、各中间板、顶板预制板件，通过吊装系统分组定位至基坑受力所需位置，直至各层板件到达设计标高为止；

步骤五：对底板、各中间板、顶板的分组预制板件分别按次序进行拼接作业，直至每层板件拼接完成；

步骤六：在相邻两预制板件间安装侧墙构件及柱状构件；

步骤七：拆除相关设施，覆土回填。

优选地是，每组所述分组预制板件由底板、中间板、顶板预制板件构成。

优选地是，所述步骤四采用分层分块吊装，细分如下步骤：

步骤4.1：将第一组分层预制板件中的底板预制板件吊装至基坑冠梁标高处；

步骤4.2：向下挖设土方至基坑围护结构受力所需的位置，将底板预制板件以抵接围护结构的方式临时吊置，并进行临时固定；再将中间板预制板件临时吊装至所需位置处；

步骤4.3：向下挖设土方至基坑围护结构受力所需的位置，再分别将底板预制板件与中间板预制板件以抵接围护结构的方式向下吊置临时吊置，并进行临时固定；再将顶板预制板件临时吊装至所需位置处；

步骤4.4：将第一组分层预制板件中的顶板预制板件吊装至顶板预制板件标高处；

步骤4.5：纵向循环挖设已放置分层预制板件相邻位置处的土方，再重复步骤4.1至步骤4.4，其中将每一分层预制板件中的位于同一标高的预制板件并排放置。

优选地是，所述步骤四采用整体吊装，细分如下步骤：

步骤4.1：挖设所需深度的基坑，将一组分层预制板件按照底板预制板件、中间板预制板件、顶板预制板件的顺序依次吊装至基坑内，并对各层预制板件进行临时固定；

步骤4.2：向下挖设土方，根据基坑受力、永久使用状态以及各层预制板件的设计标高，调整各层预制板件的临时固定位置，直至各层预制板件均达到对应的设计标高，进而完成基坑的挖设；

步骤4.3：挖设已放置分层预制板件相邻位置处的土方，再重复步骤4.1和步骤4.2，其中将每一分层预制板件中位于同一层的预制板件并排放置。

优选地是，将连续放置的所述分组预制板件中的各层预制板件通过贯穿预应力筋张拉锚固连接为整体。

优选地是，所述分组预制板件中的底板预制板件、顶板预制板件为空心板或者实心板。

优选地是，所述侧墙构件与所述柱状构件为现浇构件或者预制构件。

优选地是，所述侧墙构件与所述预制板件相互对接处通过设置台阶状企口拼装装配相接或设置接头现浇相接。

优选地是，所述预制板件通过设置临时活动收缩支托临时固定。

本发明所提供的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法有益效果在于：1)分层预制板件中的各预制板件与侧墙构件及柱状构件安装一步到位，避免受力转换，安全可靠；2)利分层预制板件作为基坑的支撑，减少锚索及支撑的实施，从而减少受力转换，确保整体安全稳定，同时减少污染和节省投资；3)分层预制板件提高基坑的整体支撑刚度，最大程度限制基坑的变形，确保对周边环境的保护；4)采用工厂化预制构件，浇筑质量、养护条件、钢筋的加工精度均有较大的改善与提高，极大的提升了混凝土的耐久性及防水性能；5)分层预制板件自防水能力强，可以减少甚至取消现场防水层，避免防水层不易保证施工质量的问题，同时减少防水层的投资；6)改善现场施工人员的作业条件。

附图说明

图1为本发明步骤一所需预制的预制板件的结构示意图；

图2为本发明步骤二的操作示意图；

图3为本发明第一种实施例中步骤4.1的操作示意图；

图4为本发明第一种实施例中步骤4.2的操作示意图；

图5为本发明第一种实施例中步骤4.3的操作示意图；

图6为本发明第一种实施例中步骤4.4的操作示意图；

图7为本发明第二种实施例中步骤4.1的操作示意图；

图8为本发明第二种实施例中步骤4.2细化第一步的操作示意图；

图9为本发明第二种实施例中步骤4.2细化第二步的操作示意图；

图10为本发明第二种实施例中步骤4.2细化第三步的操作示意图

图11为本发明中顶板预制板件的结构示意图；

图12为本发明步骤六的操作示意图；

图13为本发明中预制板件与侧墙构件间的连接方式示意图；

图14为本发明中步骤七的操作示意图。

附图标记：

1-顶板预制板件、2-底板预制板件、3-中间板预制板件、4-侧墙构件、5-柱状构件、6-吊装系统、7-围护结构、8-冠梁、9-企口、10-临时活动收缩支托、11-围挡、12-降水井、13-吊钩、14-钢绞线、15-钢绞线孔、16-预应力钢筋穿孔、17-出土孔。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下面结合附图对本发明的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法做进一步详细说明。

本发明的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，包括如下步骤。

步骤一：预制所需的预制板件，该预制板件包括多组分层预制板件、多块侧墙构件4以及多块柱状构件5，本实施例的分组预制板件采用由底板预制板件2、中间板预制板件3以及顶板预制板件1构成的样式。需要说明的是，各组分组预制板件的纵向宽度以实际运输条件和运输设备灵活选择，优选2m～4m，特殊情况下可将宽度加大或减小。需要说明的是，各层预制板件为了充分发挥材料性能并节省材料造价，底板预制板件2、顶板预制板件1首选空心板也可选择实心板，而中间板预制板件3则选择实心板。需要说明的是，该侧墙构件4与柱状构件5可以采用工厂化的预制构件，也可以采用各组预制板件甩筋定位后一次浇筑的现浇构件，具体根据现场实际情况选择，详见图1所示。

步骤二：实施预埋有吊装系统6导轨的基坑围护结构7。具体为：首先，施工准备，设置施工场地围挡11，交通疏解，管线迁改；接着，挖设基坑，采用高精度的施工设备沿基坑坑壁设置一圈预埋有吊装系统6导轨的混凝土灌注的围护结构7，以围蔽基坑，其中围护结构7可采用围护桩或者地下连续墙，本实施例采用围护桩，需要说明的是该带导轨的桩需要单独设计并采用高精度设备实施；再实施降水技术或者截水技术以对基坑开挖中的地下水进行处理，本实施例采取在围护结构7外侧挖设降水井12，详见图2所示。

步骤三：凿除围护结构7顶端多余部分，并在其上浇筑冠梁8，再在冠梁8上架设吊装系统6，该吊装系统6具有钢绞线14限位及竖向标高控制等装置，以控制分层预制板件中各层预制板件的竖向距离。

步骤四：开挖基坑土方，实时根据竖向开挖深度、纵向开挖长度依次将底板、各中间板、顶板预制板件，通过吊装系统6分组定位至基坑受力所需位置，直至各层板到达设计标高为止。需要说明的是，吊装时为了提高吊装设备的使用效率可以采用分区、流水吊装以将各组分层预制板件吊装完成，如将一组分组预制板件中的底板预制板件2吊装到一定标高后将该预制板件采用支撑牛腿等临时活动收缩支托10临时固定，然后采用吊装系统6吊装临近的预制板件至前一块的标高，然后依次反复循环直至该组分组预制板件中的各预制板件全部吊装到位，最后再依次吊装临近组的分组预制板件。在向下挖土时也可以使用吸土装置，提升出土效率。

该步骤中的分组预制板件可以根据吊装设备的能力分层分块吊装，也可以采用整体吊装。

下面分别简述分层分块吊装与整体吊装，首先介绍分层分块吊装，步骤四则细分为如下步骤。

步骤4.1：将第一组分层预制板件中的底板预制板件2吊装至基坑冠梁8标高处，详见图3所示。

步骤4.2：向下挖设土方至基坑围护结构7受力所需的位置，将底板预制板件2以抵接围护结构7的方式临时吊置，并进行临时固定；再将中间板预制板件3临时吊装至所需位置处。需要说明的是，基坑首选挖设至中间板预制板件3标高处下方一定位置，以便首选将底板预制板件2临时吊装至该中间板预制板件3标高处，中间板预制板件3则首选临时吊装在冠梁8标高处，详见图4所示。

步骤4.3：向下挖设土方至基坑围护结构7受力所需的位置，再分别将底板预制板件2与中间板预制板件3以抵接围护结构7的方式向下吊置临时吊置，并进行临时固定；再将顶板预制板件1临时吊装至所需位置处。需要说明的是，基坑选择挖设至底板预制板件2标高处，以便选择将底板预制板件2临时吊装至该底板预制板件2标高处，中间预制板件3则首选临时吊装在中间板预制板件3标高处，顶板预制板件1则首选临时吊装在冠梁8标高处，详见图5所示。

步骤4.4：将第一组分层预制板件中的顶板预制板件1吊装至顶板预制板件1标高处，详见图6所示。

步骤4.5：纵向循环挖设已放置分层预制板件相邻位置处的土方，再重复步骤4.1至步骤4.4，其中将每一分层预制板件中的位于同一标高的预制板件并排放置。

再介绍整体吊装，该步骤四又细分为如下步骤。

步骤4.1：挖设所需深度的基坑，将一组分层预制板件按照底板预制板件2、中间板预制板件3、顶板预制板件1的顺序依次吊装至基坑内，并对各层预制板件进行临时固定。需要说明的是，首先本实施例选择将基坑下挖3m～4m以解决竖向高度不够的问题，而如果竖向高度不受限，也可以直接在地面实施；其次将除位于底端的底板预制板件2外的其余预制板件均进行临时固定，详见图7所示。

步骤4.2：向下挖设土方，根据基坑受力、永久使用状态以及各层预制板件的设计标高，调整各层预制板件的临时固定位置，直至各层预制板件均达到对应的设计标高，进而完成基坑的挖设。

该步骤4.2具体细分如下：

1)向下开挖土方至中间板预制板件3标高处下方一定位置，运行吊装系统6，首选将底板预制板件2以抵接围护结构7的方式吊置于中间板预制板件3标高处，并临时固定，详见图8所示。

2)向下开挖土方至底板预制板件2标高处，运行吊装系统6，选择将底板预制板件2以抵接围护结构7的方式吊置于底板预制板件2标高处，以及将中间板预制板件3以抵接围护结构7的方式吊置于中间板预制板件3标高处，并对中间板预制板件进行临时固定，详见图9所示。

3)运行吊装系统6，将该组分层预制板件中的顶板预制板件1吊装至顶板预制板件1标高处，并对其临时固定，详见图10。

步骤4.3：挖设已放置分层预制板件相邻位置处的土方，再重复步骤4.1和步骤4.2，其中将每一分层预制板件中位于同一层的预制板件并排放置。

需要说明是，每层预制板件上均开设有出土孔17、吊钩13、钢绞线孔15以及预应力钢筋穿孔15，其中出土孔10用于土方的排出，共设置两处，两处出土孔17首选布置于预制板件一相同纵向方向上。吊钩11及钢绞线孔16则用于吊装系统12的安装，便选择将两者并排设置，两者作为整体共选择设置四排，该四排沿同一纵向方向相互平行布置。预应力钢筋穿孔17沿预制板件横向方向贯穿设置(即图11中左右方向)，以便各组分组预制板件吊装到位后，穿预应力筋，将各组分组预制板件中位于同层的预制板件张拉锚固，详见图11所示。

步骤五：对底板、各中间板、顶板的分组预制板件分别按次序进行拼接作业，直至每层板件拼接完成。需要说明的是，拼接方式选择将连续放置的几组分组预制板件中的各层预制板件通过贯穿预应力筋张拉锚固连接为整体，优先选择将相邻三组分组预制板件作为一整体锚固。

步骤六：在相邻两预制板件间分组安装侧墙构件4及柱状构件5，同时封堵各预制板件上的出土孔17。需要说明的是，为了保证预制板件与侧墙构件4、柱状构件5的安装牢固，本实施例中的侧墙构件4与预制板件相互对接处通过设置台阶状企口拼装装配相接或设置接头现浇相接，以上连接方式可使预制板件与侧墙构件4、柱状构件5进一步安装到位，避免受力转换，安全可靠，详见图12及图13所示。

步骤七：拆除相关设施，覆土回填。具体为；拆除吊装系统6，管线回迁，并将基坑回填恢复至路面原状，且布置分层预制板件内部，详见图14。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：预制所需的预制板件；

步骤二：实施预埋有吊装系统(6)导轨的基坑围护结构(7)；

步骤三：在围护结构(7)顶端浇筑冠梁(8)，并在其上架设吊装系统(6)；

步骤四：开挖基坑土方，实时根据竖向开挖深度、纵向开挖长度依次将底板、各中间板、顶板预制板件，通过吊装系统(6)分组定位至基坑受力所需位置，直至各层板件到达设计标高为止；

步骤五：对底板、各中间板、顶板的分组预制板件分别按次序进行拼接作业，直至每层板件拼接完成；

步骤六：在相邻两预制板件间安装侧墙构件(4)及柱状构件(5)；

步骤七：拆除相关设施，覆土回填。

2.根据权利要求1所述的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，每组所述分组预制板件均由底板预制板件(2)、中间板预制板件(3)以及顶板预制板件(1)构成。

3.根据权利要求2所述的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，所述步骤四采用分层分块吊装，细分如下步骤：

步骤4.1：将第一组分层预制板件中的底板预制板件(2)吊装至基坑冠梁(8)标高处；

步骤4.2：向下挖设土方至基坑围护结构(7)受力所需的位置，将底板预制板件(2)以抵接围护结构(7)的方式临时吊置，并进行临时固定；再将中间板预制板件(3)临时吊装至所需位置处；

步骤4.3：向下挖设土方至基坑围护结构(7)受力所需的位置，再分别将底板预制板件(2)与中间板预制板件(3)以抵接围护结构(7)的方式向下吊置临时吊置，并进行临时固定；再将顶板预制板件(1)临时吊装至所需位置处；

步骤4.4：将第一组分层预制板件中的顶板预制板件(1)吊装至顶板预制板件(1)标高处；

步骤4.5：纵向循环挖设已放置分层预制板件相邻位置处的土方，再重复步骤4.1至步骤4.4，其中将每一分层预制板件中的位于同一标高的预制板件并排放置。

4.根据权利要求2所述的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，所述步骤四采用整体吊装，细分如下步骤：

步骤4.1：挖设所需深度的基坑，将一组分层预制板件按照底板预制板件(2)、中间板预制板件(3)、顶板预制板件(1)的顺序依次吊装至基坑内，并对各层预制板件进行临时固定；

步骤4.2：向下挖设土方，根据基坑受力、永久使用状态以及各层预制板件的设计标高，调整各层预制板件的临时固定位置，直至各层预制板件均达到对应的设计标高，进而完成基坑的挖设；

步骤4.3：挖设已放置分层预制板件相邻位置处的土方，再重复步骤4.1和步骤4.2，其中将每一分层预制板件中位于同一层的预制板件并排放置。

5.根据权利要求1至4中的任一所述的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，将连续放置的所述分组预制板件中的各层预制板件通过贯穿预应力筋张拉锚固连接为整体。

6.根据权利要求1至5中的任一所述的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，所述分组预制板件中的底板预制板件(2)、顶板预制板件(1)为空心板或者实心板。

7.根据权利要求1至6中的任一所述的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，所述侧墙构件(4)与所述柱状构件(5)为现浇构件或者预制构件。

8.根据权利要求1至7中的任一所述的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，所述侧墙构件与所述预制板件相互对接处通过设置台阶状企口(9)拼装装配相接或设置接头现浇相接。

9.根据权利要求1至8中的任一所述的明挖法工程预制主体结构及支护结构一体化的方法，其特征在于，所述预制板件通过设置临时活动收缩支托(10)临时固定。