CN108643625B - 市区内垂直循环类地下停车库建筑结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种市区内垂直循环类地下停车库建筑结构及其施工方法，它是从地面至地下依次由出入口、地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段，共同构成一个长颈瓶形状似的立式井筒结构；要求：地下进出通道段与出入口的内径相同并与出入口衔接在一起，进出通道段的最下端应处于稳定的不易坍塌的表土层或基岩中；过渡段和地下立体停车空间段应处于稳定的不易坍塌的表土层或基岩中，地下立体停车空间段通过过渡段与进出通道的底口衔接在一起。本发明施工时对地上建筑物影响甚小，尤其适合那些目前停车难且无法扩大地上停车场的场所，比如设在闹市区且没有地下停车库的火车站、大型超市或办公场所。

Description

市区内垂直循环类地下停车库建筑结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下工程，尤其涉及地下停车库。

背景技术

随着交通领域汽车拥有量的大力发展，城市内停车已成为令人头疼的问题。由于城市密集区高楼林立，车流量大，道路交通密集，地面空间所限，在城市楼群内建地面停车场或高架停车场已不可能，因此地下停车库成了很好的解决办法。在一些新建筑区，地下停车库很容易建造，一般直接作为建筑物的地基部分建在建筑物下面，这类停车库都是平面式的。由于建筑物下面的面积有限，所以出现了山洞式立体停车库，它是一种新型的自动存放、科学寄存的仓储设施。重庆交通大学专业硕士学位论文《山洞式立体停车库的研究》中，提到山洞式立体停车库有8类形式，其中有垂直循环类。文中还具体公开了垂直循环类立体停车库的结构、施工方法和存取车工作系统的布置形式。从土建方面来说，这类垂直循环类立体停车库的结构，实际上是一种与地面直通的立井井筒，其直径至少大于两辆轿车的长度，在井筒内可布置多层停车层，每层可放射式存放6-7辆轿车。文中还公开了建于重庆的山洞式立体停车库的具体实例，其库形结构就是一个直径9米深40米的垂直立井。目前由于这类车库一般贴近地面的表土层中，所以采取基坑式开挖方式和一般建筑结构支护形式；又由于建筑物是随其后而建造的，所以一般不会考虑建筑物的地基塌陷问题。

由于井简直径大，受地面建筑物所限，所以在一些密集楼群的城市中无法建造这样的山洞式立体停车库；再就是，施工场所空间狭小，不容易施工。关键是在一些已建好的城市楼群中，考虑到地基塌陷问题，建造这样的山洞式立体停车库是不可能的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种市区内垂直循环类地下停车库建筑结构，同时提出该建筑结构的施工方法。

一种市区内垂直循环类地下停车库建筑结构，其特征在于，它是从地面至地下依次由出入口、地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段，共同构成一个长颈瓶形状似的立式井筒结构；上述的出入口设置在市内不干扰正常车流且方便车辆进出的地面上；上述的地下进出通道段与出入口的内径相同，并与出入口衔接在一起，过渡段和地下立体停车空间段应处于稳定的不易坍塌的表土层或基岩中，防止周围建筑物地基沉降和保证井筒过渡段变径后的支撑力；上述的地下立体停车空间段通过过渡段与进出通道的底口衔接在一起。

进一步，上述立体停车空间段的直径大于等于进出通道的三倍直径，使其能在进出通道周围放射状存放一圈车辆；

进一步，上述地下立体停车空间段的高度视存放车辆的层数而定，层数的多少受存取车的时间限制，使其维持在一个合理的等待时间范围内；

进一步，上述的过渡段为弧面过渡形式或斜面过渡形式，过渡段的顶角在土层中不大于30度、基岩中不大于45度；上述过渡段的顶角是指上下两个过渡点a、b点的连线与垂轴线的夹角。

上述出入口的平面尺寸除了应满足一辆轿车的平面尺寸外，还要留有一定的安全间隙

上述市区内垂直循环类地下停车库的建筑施工方法，如下：

第一步，在市区内选择不干扰正常车流且方便车辆停靠的地方作为地下停车库的出入口，通过地质勘探掌握地下岩土状况，按照地质状况和停车库建筑结构，设计出入口、进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段的深度和平面尺寸；

第二步，在出入口位置开挖锁口高度后，按照矿山立井的施工方法浇筑锁口，在锁口四周

布置上提升井架及装备；

第三步，从出入口向下依次开挖地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段，并进行井壁支护；具体开挖和支护方法如下：

1、地下进出通道段施工

在开挖前，首先按照目前的立井施工冻结法冻结不稳定的表土层；根据进出通道段半径、深度、地压、冻土塑性极限抗压强度等条件，计算出冻结壁厚度，并确定冻结孔的布置圈径、间距和深度；冻结孔深度应超过过渡段；布孔打孔后预埋冻结管，进行冻结工序；待确认冻结壁交圈后后，进行正式的开挖工作；开挖时依据冻土性质，选择合适的掘进方式，如风镐掘进、挖掘机掘进、抓岩机掘进；

地下进出通道段开挖时：采用立井施工冻结法的短段掘砌单行作业方式；

地下进出通道段支护时：采用立井施工冻结法的钢筋混凝土浇筑的方法进行临时支护，掘进一段支护一段，临时支护中布置的钢筋和锁口中布置的钢筋一一对应并连接牢固，防止与临时支护滑脱；各段临时支护口中布置的钢筋一一对应并连接牢固，使各段临时支护形成一个整体；在进出通道底段的临时支护设有刃脚，刃脚处预留钢筋，以实现进出通道段和过渡段支护结构的过渡连接；

2、过渡段施工

过渡段开挖时，由于直径逐渐加大，应采用分层分块开挖方式，当过渡段处于稳定的不易坍塌的表土层时，采用风镐掘进、挖掘机掘进或抓岩机掘进；当过渡段应处于稳定的基岩中时，采用钻眼爆破掘进法；

过渡段支护时，采用锚网喷进行临时支护，要求锚杆垂直于过渡段的壁面；

3、地下立体停车空间段施工

地下立体停车空间段开挖：当处于稳定的不易坍塌的表土层时，采用风镐掘进、挖掘机掘进或抓岩机掘进；当处于稳定的基岩中时，采用钻眼爆破掘进；

地下立体停车空间段支护：采用锚网喷进行临时支护；

第四步、地下立体停车空间段挖掘和临时支护完成后，对整个井壁进行防水处理，然后按照目前立井永久支护的施工方法，混凝土铺底，从底向上一次性整体浇筑素混泥土或钢筋混泥土，作为永久支护。

与常规的地下停车场相比，本地下停车库具有以下优点：

(1)本地下停车库在地面上占用面积小，仅需等于一辆汽车停长度的直径面积即可，可在地面灵活布置，可在城市密集区交通主干道旁设置，不妨碍正常交通；适用于城市密集区，能有效缓解“停车难”的问题；

(2)在进入稳定的土层或岩层后，瓶身部分可向四周扩容和向下无限延伸，增加停车面积和停车层数，停车数量大大增加。

(3)由于地下停车库的地下进出通道段直径较细，地下立体停车空间段直径虽大，但处于深部土层或岩石中，对地面建筑的影响可忽略不计。

(4)本发明施工时对地上建筑物影响甚小，尤其适合那些目前停车难且无法扩大地上停车场的场所，比如设在闹市区且没有地下停车库的火车站、大型超市或办公场所等。

附图说明

图1是整个立式井筒结构建造在稳定土层中为例的结构示意图图；

图2是地下立体停车空间段建造在基岩中为例的结构示意图图；

图3是地下停车库车辆布置平面图；

图4是地下停车库地面环境示意图；

图5是地下停车库井壁支护结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一(以整个立式井筒结构建造在稳定土层中为例)：

某市在一小区内建一个垂直循环类地下停车库，经勘测表土层厚度80米，以下为基岩，地表-20米以下表土层为粉质粘土，容重为18.3kPa，内摩擦角为28°，粘聚力为21kPa，泊松比为0.35，弹性模量为22MPa，属于稳定的表土层；设计的地下停车库建筑结构如图1所示。

图1中看出，该地下停车库建筑结构，属于长颈瓶式的建筑结构，由出入口、地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段共同组成；上述的出入口设置在市内不干扰正常车流且方便车辆进出的地面，施工时不会影响周围环境，如图4所示；由于属于稳定的表土层，整个立式井筒结构建造在稳定土层中；上述的进出通道段(瓶颈部分)是车辆上下输送的主要通道，设计直径D1＝5米，满足一辆普通轿车的上下，并满足布置通风、防火管道和安全间隙的要求，瓶颈部分的底口设计深度a＝22米，经模拟计算，不会对周围建筑物造成地基沉降；上述的地下立体停车空间(瓶身部分)处于过渡部分下面的稳定的表土层中，设计直径D2＝20米，每层可放射式平置7-8辆轿车，如图3所示；按照优化的存取车的时间计算，设计层数15层，每层2.0米，因此地下立体停车空间的高度c＝30米；过渡段分弧形过渡，过渡段的顶角设计为30度，按照30度计算，过渡部分的高度b＝15米；整个井筒高度67米。上述过渡段的顶角如图1，是指瓶颈与瓶身两个弧形过渡点a、b点的连线与a点垂线的夹角。

上述市区内垂直循环类地下停车库的建筑施工方法，如下：

第一步，在市区内选择不干扰正常车流且方便车辆的地方作为地下停车库的出入口，如图4所示，通过地质勘探掌握地下岩土状况，按照地质状况和停车库建筑结构，设计出入口、进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段的深度和平面尺寸，具体尺寸如前面内容所述；

第二步，先在出入口位置开挖锁口高度后，按照矿山立井的施工方法浇筑锁口，在锁口四周布置上提升井架和及装备，锁口浇筑情况如图5所示；

第三步，从出入口向下依次开挖地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段，并进行井壁支护；具体开挖和支护方法如下：

1，地下进出通道段施工

在开挖前，首先按照目前的立井施工冻结法冻结不稳定的表土层；根据进出通道段半径、深度、地压、冻土塑性极限抗压强度等条件，计算出冻结壁厚度，并确定冻结孔的布置圈径、间距和深度；冻结孔深度应超过过渡段；布孔打孔后预埋冻结管，进行冻结工序；待确认冻结壁交圈后后，进行正式的开挖工作；开挖时依据冻土性质，选择合适的掘进方式，如风镐掘进、挖掘机掘进、抓岩机掘进；

在冻土层进行开挖过程中，采用短段掘砌单行作业方式，并采用钢筋混凝土浇筑的方法进行临时支护，掘进一段支护一段；临时支护中布置的钢筋和锁口中布置的钢筋一一对应并连接牢固，防止与临时支护滑脱；各段临时支护口中布置的钢筋一一对应并连接牢固，使各段临时支护形成一个整体；在进出通道底段的临时支护设有刃脚，刃脚处预留钢筋，以实现进出通道段和过渡段支护结构的过渡连接；如图5所示；

2、过渡段施工

开挖时，由于直径逐渐加大，应采用分层分块开挖方式，由于过渡段设计在土层中，应采用锚网喷进行临时支护时，锚杆采用适用于土层的锚杆，应使锚杆垂直于的过渡段的壁面；如图5所示；

3、地下立体停车空间段施工

由于地下立体停车空间段处于稳定的不易坍塌的表土层中，采用风镐掘进、挖掘机掘进或抓岩机掘进；支护采用锚网喷进行临时支护；如图5所示；

第四步、地下立体停车空间段挖掘和临时支护完成后，对整个井壁进行防水处理，然后按照目前立井永久支护的施工方法，混凝土铺底，从底向上一次性整体浇筑素混泥土或钢筋混泥土，作为永久支护，如图5所示。

实施例二(过渡段和地下立体停车空间段均建造在基岩中为例)：

某市在一小区内建一个垂直循环类地下停车库，经勘测表土层厚度40米，以下为基岩，地表-30米以下表土层，属于稳定的表土层；设计的地下停车库建筑结构如图2所示。

图2中看出，该地下停车库建筑结构，属于长颈瓶式的建筑结构，由出入口、地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段共同组成；上述的出入口设置在市内不干扰正常车流且方便车辆进出的地面，施工时不会影响周围环境，如图4所示；上述的进出通道段(瓶颈部分)是车辆上下输送的主要通道，设计直径DT＝5米，满足一辆普通轿车的上下，并满足布置通风、防火管道和安全间隙的要求；瓶颈部分的底口设计设计在基岩中，深度a＝42米，由于瓶颈部分的直径仅有5米，地下立体停车空间段(瓶身)处于基岩中，不会对周围建筑物造成地基沉降；上述的，地下立体停车空间段，设计直径为D2＝20米，每层可放射式平置7-8辆轿车，如图3所示；按照优化的存取车的时间计算，设计层数10层，每层1.5米，因此瓶身部分的高度c＝15米；瓶颈与瓶身之间的过渡部分为弧形过渡，按照过渡段的斜度45度计算，过渡部分的高度b＝7.5米；整个井筒高度64.5米。上述过渡段的顶角如图2，是指瓶颈与瓶身两个弧形过渡点a、b点的连线与a点垂线的夹角。

上述市区内垂直循环类地下停车库的建筑施工方法，如下：

第一步，在市区内选择不干扰正常车流且方便车辆的地方作为地下停车库的出入口，如图4所示；通过地质勘探掌握地下岩土状况，按照地质状况和停车库建筑结构，设计出入口、进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段的深度和平面尺寸，具体尺寸如前面内容所述；

第三步，首先在出入口位置开挖一定高度后按照矿山立井的施工方法浇筑锁口，布置上提升井架和提升装备，锁口浇筑情况如图5所示；

第三步，从出入口向下依次开挖地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段，并进行井壁支护；具体开挖和支护方法如下：

1，地下进出通道段施工

在开挖前，首先按照目前的立井施工冻结法冻结不稳定的表土层；根据进出通道段半径、深度、地压、冻土塑性极限抗压强度等条件，计算出冻结壁厚度，并确定冻结孔的布置圈径、间距和深度；冻结孔深度应超过过渡段；布孔打孔后预埋冻结管，进行冻结工序；待确认冻结壁交圈后后，进行正式的开挖工作；开挖时依据冻土性质，选择合适的掘进方式，如风镐掘进、挖掘机掘进、抓岩机掘进；当进入岩层中开挖时，宜采用钻眼爆破掘进；

在冻土层开挖进出通道段过程中，采用短段掘砌单行作业方式，并采用钢筋混凝土浇筑的方法进行临时支护，掘进一段支护一段；临时支护中布置的钢筋和锁口中布置的钢筋一一对应并连接牢固，防止与临时支护滑脱；各段临时支护口中布置的钢筋一一对应并连接牢固，使各段临时支护形成一个整体；在进出通道底段的临时支护设有刃脚，刃脚处预留钢筋，以实现进出通道段和过渡段支护结构的过渡连接；如图5所示；

2、过渡段开挖时，由于直径逐渐加大，应采用分层分块开挖方式，由于过渡段设计在处于稳定的基岩中，采用锚网喷临时支护，支护时应使锚杆垂直于的过渡段的壁面；如图5所示；

3、地下立体停车空间段施工

由于地下立体停车空间段处于稳定的基岩中，采用钻眼爆破掘进；支护采用锚网喷进行临时支护；如图5所示；

第四步，地下立体停车空间段挖掘和临时支护完成后，对整个井壁进行防水处理，然后按照目前立井永久支护的施工方法，混凝土铺底，从底向上一次性整体浇筑素混泥土或钢筋混泥土，作为永久支护，如图5所示。

Claims (4)

1.一种市区内垂直循环类地下停车库建筑结构施工方法, 其特征在于，所述的市区内垂直循环类地下停车库建筑结构，是从地面至地下依次由出入口、地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段，共同构成一个长颈瓶形状似的立式井筒结构；上述的出入口设置在市内不干扰正常车流且方便车辆进出的地面上；上述的地下进出通道段与出入口的内径相同，并与出入口衔接在一起，过渡段和地下立体停车空间段应处于稳定的不易坍塌的表土层或基岩中，防止周围建筑物地基沉降和保证井筒过渡段变径后的支撑力；上述的地下立体停车空间段通过过渡段与进出通道的底口衔接在一起；

施工方法是：

第一步，在市区内选择不干扰正常车流且方便车辆停靠的地方作为地下停车库的出入口，通过地质勘探掌握地下岩土状况，按照地质状况和停车库建筑结构，设计出入口、进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段的深度和平面尺寸；

第二步，在出入口位置开挖锁口高度后，按照矿山立井的施工方法浇筑锁口，在锁口四周布置上提升井架及装备；

第三步，从出入口向下依次开挖地下进出通道段、过渡段和地下立体停车空间段，并进行井壁支护；具体开挖和支护方法如下：

（1）地下进出通道段施工

在开挖前，首先按照目前的立井施工冻结法冻结不稳定的表土层；根据进出通道段半径、深度、地压、冻土塑性极限抗压强度条件，计算出冻结壁厚度，并确定冻结孔的布置圈径、间距和深度；冻结孔深度应超过过渡段；布孔打孔后预埋冻结管，进行冻结工序；待确认冻结壁交圈后后，进行正式的开挖工作；开挖时依据冻土性质，选择合适的掘进方式，如风镐掘进、挖掘机掘进、抓岩机掘进；

地下进出通道段开挖时：采用立井施工冻结法的短段掘砌单行作业方式；

地下进出通道段支护时：采用立井施工冻结法的钢筋混凝土浇筑的方法进行临时支护，掘进一段支护一段，临时支护中布置的钢筋和锁口中布置的钢筋一一对应并连接牢固，防止与临时支护滑脱；各段临时支护口中布置的钢筋一一对应并连接牢固，使各段临时支护形成一个整体；在进出通道底段的临时支护设有刃脚，刃脚处预留钢筋，以实现进出通道段和过渡段支护结构的过渡连接；

（2）过渡段施工

过渡段开挖时，由于直径逐渐加大，应采用分层分块开挖方式，当过渡段处于稳定的不易坍塌的表土层时，采用风镐掘进、挖掘机掘进或抓岩机掘进；当过渡段应处于稳定的基岩中时，采用钻眼爆破掘进法；

（3）地下立体停车空间段施工

地下立体停车空间段开挖：当处于稳定的不易坍塌的表土层时，采用风镐掘进、挖掘机掘进或抓岩机掘进；当处于稳定的基岩中时，采用钻眼爆破掘进；

地下立体停车空间段支护：采用锚网喷进行临时支护；

第四步、地下立体停车空间段挖掘和临时支护完成后，对整个井壁进行防水处理，然后按照目前立井永久支护的施工方法，混凝土铺底，从底向上一次性整体浇筑素混泥土或钢筋混泥土，作为永久支护。

2.如权利要求1所述的市区内垂直循环类地下停车库建筑结构施工方法, 其特征在于，所述的立体停车空间段的直径大于等于进出通道的三倍直径，使其能在进出通道周围放射状存放一圈车辆。

3.如权利要求1所述的市区内垂直循环类地下停车库建筑结构施工方法, 其特征在于，所述的过渡段为弧面过渡形式或斜面过渡形式，过渡段的顶角在土层中不大于30度、基岩中不大于45度；上述过渡段的顶角是指上下两个过渡点（a）、（b）点的连线与垂轴线的夹角。

4.如权利要求1所述的市区内垂直循环类地下停车库建筑结构施工方法, 其特征在于，所述的出入口的平面尺寸除了应满足一辆轿车的平面尺寸外，还要留有安全间隙。

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