CN109024679A - 一种支护与管廊结构一体化的体系及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种支护与管廊结构一体化的体系及施工方法，它解决了现有技术中围护桩与地下室外墙之间操作空间大、开挖与回填工作量大、围护桩的刚度未得到充分利用的问题，具有能够减少开挖回填工作量、充分利用围护结构的侧向与竖向刚度、减少工序、缩减工期、节约成本的效果；其技术方案为：包括围护桩，围护桩兼作管廊的永久性外墙结构，用以承担使用阶段的水土压力与上覆填土荷载，围护桩顶部具有压顶梁，压顶梁一侧施做作为支撑的主梁，压顶梁和主梁的顶部搭接顶板，顶板与外墙结构通过浇筑牛腿梁形成一整体；牛腿梁底部连接壁柱，壁柱下端连接底板，顶板、底板、牛腿梁、壁柱表面从内至外依次设有防水层和保护层。
Description
技术领域
本发明属于地下结构领域，针对长条形管道、管廊，提出一种支护与管廊一体化体系及施工方法。
背景技术
目前在地下管道、管廊的建设中由于侧墙外模的架设往往需要较大的工作空间，这就造成了开挖与回填工作量的大幅增加，成本上升。况且，围护结构一般作为临时支护结构，在基坑开挖完成后即被废弃，其侧向与竖向刚度未能得到应用，造成大量的浪费。
现有技术能够实现管廊沟槽围护桩和管廊外墙相结合，采用桩墙一体化技术，将原有废弃的临时围护桩作为永久地下室外墙的一部分，减少地下室外墙的厚度。但其只是将临时围护桩作为地下室一外墙的部分用以承担使用阶段的部分侧向水土压力，并没用发挥其竖向承载能力，利用不充分。
中国专利号CN 170975042A，公开一种支护型止水帷幕，虽然通过一种支护型止水帷幕，在围护桩表面形成了一层较平坦的防护层，兼作管廊结构的地下室侧墙的外模，因而较好的解决了因外模架设而造成的工作空间的浪费。但其围护桩仍旧是一种临时支护结构，未能在使用阶段承担来自侧向的水土压力与来自上部的填土荷载，造成大量的材料浪费。
发明内容
为了克服现有技术的不足，并针对管道、管廊的结构特点，本发明提供了一种支护与管廊结构一体化的体系及施工方法，其具有能够充分利用围护结构的侧向与竖向刚度、减少开挖回填工作量、节约成本的效果。
本发明采用下述技术方案：
一种支护与管廊结构一体化的体系，包括围护桩，围护桩作为管廊的永久性外墙结构，完全替代传统意义上的的地下管廊外墙，来承担使用阶段的水土压力与填土荷载，所述围护桩顶部具有压顶梁，压顶梁一侧施做作为支撑的主梁，压顶梁和主梁的顶部搭接顶板，顶板与外墙结构通过浇筑牛腿梁形成一整体；所述牛腿梁底部连接壁柱，壁柱下端连接底板，所述顶板、牛腿梁、壁柱表面从内至外依次设有防水层和保护层。
进一步的，所述围护桩的设计应满足如下要求：一是围护桩配筋应综合考虑围护桩在开挖阶段与使用阶段所承受的水土侧向压力；二是使用阶段选取部分或全部围护桩按工程桩承压要求决定桩长。
进一步的，所述围护桩箍筋处悬挂喷砼层挂网钢筋以作挂网喷砼层。
进一步的，所述防水层采用防水卷材，所述防水卷材包覆挂网喷砼层端部及壁柱与顶板表面、底板底部。
进一步的，所述结构自防水是指采用防水混凝土制作；本申请中各结构中至少压顶梁3和主梁4采用结构自防水。
进一步的，所述保护层为砂浆层。
一种支护与管廊结构一体化的体系的施工方法，包括以下步骤：
步骤(1)施作围护桩与止水帷幕；
步骤(2)待围护桩达到强度后，上部放坡开挖，开挖至桩顶位置，施工围护桩的压顶梁和主梁，整体浇筑混凝土使压顶梁与主梁形成整体；
步骤(3)挖至垫层的设计标高时，对围护桩进行凿毛处理使其主筋和箍筋暴露；
步骤(4)施作垫层、防渗层以及底板防水层，绑扎底板钢筋，使底板主筋与暴露出的围护桩箍筋进行锚固处理，并在底板与壁柱的施工缝处放置止水钢板，浇筑底板；
步骤(5)在暴露的围护桩箍筋处悬挂钢筋网，进行喷砼处理做找平层；
步骤(6)待底板混凝土达到设计强度后，绑扎壁柱、牛腿梁及顶板钢筋，并同时对压顶梁、主梁上表面进行凿毛处理，浇筑壁柱及顶板混凝土，并通过牛腿梁使顶板与壁柱及围护桩形成整体；
步骤(7)待混凝土达到强度要求后，拆掉模板，在挂网喷砼层、壁柱以及顶板外贴附防水层和保护层，并进行回填。
进一步的，所述步骤(1)中，围护桩为钻孔灌注桩或预制管桩，当为钻孔灌注桩时，在其下放的钢筋笼相应位置处预埋连接插筋；当为预制管桩时，在设定位置预埋钢板。
进一步的，所述步骤(4)中，底板主筋与围护桩暴露处的主筋或箍筋可通过绑扎或焊接相连。
进一步的，所述步骤(6)中，壁柱与围护桩采用凿出桩箍筋锚入或另植筋锚固办法相连接，牛腿梁主筋通过主梁上预留的连接筋或钢筋管穿过主梁形成整体。
进一步的，在施作围护桩前，首先测放现场平面控制网。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明充分利用围护结构的竖向与侧向刚度，将临时的围护桩结构变成永久的管道、管廊的外墙部分，既承担管廊侧向水土压力，又承担管廊上部填土荷载，真正实现支护与管廊结构的一体化，使其在地下工程建设完成后不至于遗弃，充分发挥围护桩的侧向以及竖向刚度；
(2)本发明将围护结构兼作管廊的外墙部分，减少了因地下结构侧墙外模架设所需的施工空间，大幅减少了土方的开挖与回填量，缩短工期；
(3)本发明不但解决了围护桩的施工空间问题、减少了建筑材料的浪费，还具有施工简单，工序简化，工程造价低的特点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1、图2本发明的纵向剖视图；
图3本发明的横向剖视图；
其中，1-围护桩，2-止水帷幕，3-压顶梁，4-主梁，5-防水卷材，6-保护层，7-底板，8-止水钢板，9-壁柱，10-牛腿梁，11-挂网喷砼层，12-连接筋，13-顶板插筋，14-顶板，15-水泥土，16-围护桩主筋，17-围护桩箍筋，18-壁柱主筋，19壁柱箍筋，20-喷砼层挂网钢筋。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在围护桩与地下室外墙之间操作空间大、开挖与回填工作量大、围护桩的刚度未得到充分利用的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种支护与管廊结构一体化的体系及施工方法。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提供了一种支护与管廊结构一体化的体系，由于管廊的宽度一般较小，故上覆填土荷载较小，本申请考虑充分利用围护桩的竖向刚度，使其承担管廊的顶板及上覆填土带来的荷载，因此，直接将围护结构的围护桩(墙)1作为管廊的外墙结构，不但减少了外墙与围护桩之间的施工空间，还充分利用围护结构侧向与竖向刚度，使其既能满足基坑开挖阶段的围护作用，又能在开挖结束后不至于报废，在使用阶段承担整体结构的竖向荷载与使用阶段的水平侧向压力，取代了传统意义上的外墙，节约了工序，降低了造价。
与此同时，采用半逆作法将围护结构的支撑作为永久结构的主梁体系，将管廊的顶板14直接搭接在围护桩1顶部的压顶梁3以及作为支撑的主梁4上，并通过浇筑斜角砼(牛腿梁10)使顶板14与外墙结构形成整体。
所述牛腿梁10底部连接壁柱9，壁柱9通过连接筋12与围护桩1相连；壁柱9下端连接有与顶板14平行的底板7。
所述牛腿梁10、壁柱9表面从内至外依次设有防水层5和保护层6，底板7底部、顶板14表面均设有防水层5和保护层6。
所述围护桩1箍筋处(介于围护桩1与壁柱9之间)悬挂喷砼层挂网钢筋20以作喷砼层。
所述防水层6采用防水卷材，所述防水卷材包覆挂网喷砼层11端部及顶板14、底板7表面。
本申请的防水处理采取结构自防水与防水卷材相结合的方法，结构自防水是指采用防水混凝土制作；本申请中各结构中至少压顶梁3和主梁4采用结构自防水。
所述保护层6为砂浆层。
所述围护桩1在设计中应充分考虑：在开挖阶段，围护桩所承担的承担的水土侧向压力，使其满足围护要求；在使用阶段，围护桩作为工程桩时承担的结构以及填土所带的竖向荷载，并据此设计桩长等参数；以及在试用阶段，围护桩作为管廊外墙时所抵抗的侧向水土压力；除此之外，还应做耐久性设计。
作为支撑的主梁4在设计中除了要考虑基坑施工阶段所承担的轴力，还要对使用过程中所承担的顶板14带来的横向力进行充分考虑，依此进行配筋设计。
在施工过程中，还应在斜角砼(牛腿梁10)主筋穿过处预留钢筋或管道，使斜角砼具有连续性；并充分考虑耐久性。
本申请充分利用围护桩1的竖向以及侧向刚度，在完成基坑开挖过程的支护功能后，还将其围护桩1作为地下管廊的外墙结构，直接承受使用阶段的全部侧向水土压力，并且将管廊的顶板4直接作用在围护桩1顶的压顶梁3上，借助支撑(主梁4)、斜角砼(牛腿梁10)、壁柱9等构件，使得围护桩1在承受水平侧向压力的同时，承担结构以及上覆填土所带来的竖向荷载。
本申请的另一种实施方式中，提供了一种支护与管廊结构一体化的体系的施工方法，包括以下步骤：
步骤(1)在施作围护桩1前，首先测放现场平面控制网；之后，施作围护桩1与止水帷幕2；
围护桩为1钻孔灌注桩或预制管桩，当为钻孔灌注桩时，在其下放的钢筋笼相应位置处预埋连接插筋；当为预制管桩时，在设定位置预埋钢板。
步骤(2)待围护桩1达到强度后，上部放坡开挖(可根据条件选择施加土钉墙等加固措施)，开挖至桩顶位置，施工围护桩的压桩梁3和主梁4，整体浇筑混凝土使压顶梁3与主梁4形成整体；
步骤(3)挖至垫层的设计标高时，对围护桩1进行凿毛处理使围护桩主筋16和围护桩箍筋17暴露；
步骤(4)施作垫层、防渗层以及底板防水层5，绑扎底板钢筋，使底板主筋与暴露出的围护桩箍筋17进行锚固处理，并在底板7与壁柱9的施工缝处放置止水钢板8，浇筑底板7；
底板主筋与围护桩1暴露处的主筋或箍筋可通过绑扎或焊接相连。
优选地，所述止水钢板8为镀锌止水钢板。
所述垫层可以为素砼或水泥土。
步骤(5)在暴露的围护桩箍筋17处悬挂挂网钢筋20，进行喷砼处理做找平层(挂网喷砼层11)；
步骤(6)待底板混凝土达到设计强度后，绑扎壁柱主筋18、壁柱箍筋19、牛腿梁10、顶板插筋13，并对压顶梁3、主梁4上表面进行凿毛处理(如有必要可以在压顶梁3以及主梁4施工时预留连接筋，使其与顶板筋连在一起)，浇筑壁柱9及顶板14混凝土，并通过牛腿梁10使顶板14与壁柱9及围护桩1形成整体；
牛腿梁主筋通过主梁4上预留的连接筋或钢筋管穿过主梁4形成整体。
步骤(7)待混凝土达到强度要求后，拆掉模板，在挂网喷砼层11、壁柱9以及顶板14外贴附防水层5和保护层6外贴附防水层和保护层，并进行回填。
本申请将围护结构兼做管廊的外墙部分，充分利用了围护结构的侧向以及竖向刚度，减少了因地下结构侧墙外模假设所需的施工空间，大幅减少了土方的开挖与回填量；不但解决了围护桩的施工空间问题，还具有施工简单，造价低的特点。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种支护与管廊结构一体化的体系，其特征在于，包括围护桩，围护桩兼作管廊的永久性外墙结构，用以承担使用阶段的水土压力与上覆填土荷载，所述围护桩顶部具有压顶梁，压顶梁一侧施做作为支撑的主梁，压顶梁和主梁的顶部搭接顶板，顶板与外墙结构通过浇筑牛腿梁形成一整体；所述牛腿梁底部连接壁柱，壁柱下端连接底板，所述顶板、底板、牛腿梁、壁柱表面从内至外依次设有防水层和保护层。
2.根据权利要求1所述的一种支护与管廊结构一体化的体系，其特征在于，所述围护桩的设计应满足如下要求：一是围护桩配筋应综合考虑围护桩在开挖阶段与使用阶段所承受的水土侧向压力；二是在使用阶段选取部分或全部围护桩按工程桩承压要求决定桩长。
3.根据权利要求1所述的一种支护与管廊结构一体化的体系，其特征在于，所述围护桩箍筋处悬挂喷砼层挂网钢筋以作喷砼层。
4.根据权利要求1所述的一种支护与管廊结构一体化的体系，其特征在于，所述防水层采用防水卷材，所述防水卷材包覆挂网喷砼层端部及顶板表面、底板底部；所述保护层为砂浆层。
5.根据权利要求1所述的一种支护与管廊结构一体化的体系，其特征在于，至少压顶梁和主梁采用防水混凝土制作。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种支护与管廊结构一体化的体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)施作围护桩与止水帷幕；
步骤(2)待围护桩达到强度后，上部放坡开挖，开挖至桩顶位置，施工围护桩的压桩梁和主梁，整体浇筑混凝土使压顶梁与主梁形成整体；
步骤(3)挖至垫层的设计标高时，对围护桩进行凿毛处理使其主筋和箍筋暴露；
步骤(4)施作垫层、防渗层以及底板防水层，绑扎底板钢筋，使底板主筋与暴露出的围护桩箍筋进行锚固处理，并在底板与壁柱的施工缝处放置止水钢板，浇筑底板；
步骤(5)在暴露的围护桩箍筋处悬挂钢筋网，进行喷砼处理做找平层；
步骤(6)待底板混凝土达到设计强度后，绑扎壁柱、牛腿梁及顶板钢筋，并对压顶梁、主梁上表面进行凿毛处理，浇筑壁柱及顶板混凝土，并通过牛腿梁使顶板与壁柱及围护桩形成整体；
步骤(7)待混凝土达到强度要求后，拆掉模板，在挂网喷砼层、壁柱以及顶板外贴附防水层和保护层，并进行回填。
7.根据权利要求6所述的一种支护与管廊结构一体化的体系的施工方法，其特征在于，所述步骤(1)中，围护桩为钻孔灌注桩或预制管桩，当为钻孔灌注桩时，在其下放的钢筋笼相应位置处预埋连接插筋；当为预制管桩时，在设定位置预埋钢板。
8.根据权利要求6所述的一种支护与管廊结构一体化的体系的施工方法，其特征在于，所述步骤(4)中，底板主筋与围护桩暴露处的主筋或箍筋可通过绑扎或焊接相连。
9.根据权利要求6所述的一种支护与管廊结构一体化的体系的施工方法，其特征在于，所述步骤(6)中，壁柱与围护桩采用凿出桩箍筋锚入或另植筋锚固办法相连接，牛腿梁主筋通过主梁上预留的连接筋或钢筋管穿过主梁形成整体。
10.根据权利要求6所述的一种支护与管廊结构一体化的体系的施工方法，其特征在于，在施作围护桩前，首先测放现场平面控制网。
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