CN111877383A - 一种基于沉井法的预制装配式地下结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于地下工程技术领域，提供了一种基于沉井法的预制装配式地下结构，包括刃角、侧墙、中柱、牛腿、环向加强梁、预制板、现浇板和纵梁，预制部分为标准构件工厂化预制，且在地面组装完成形成沉井结构后安装到基坑中，现浇部分采用现场浇筑，避免了传统方式效率低且工程质量难以保证的问题，预制板端头与环向加强梁或纵梁连接，连接接头现浇固结，基坑开挖通过沉井结构下沉实现，侧墙在沉井下沉阶段通过环向加强梁及临时水平支撑体系支撑，不需要设置围护结构，避免了围护结构工程投资大、利用率低，造成了较大的资源浪费的问题，同时由于不需要设置围护结构，也避免了开设肥槽增大了基坑规模，且后期还需进行回填，增加工程投资的问题。

Description

一种基于沉井法的预制装配式地下结构及施工方法

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，尤其涉及一种基于沉井法的预制装配式地下结构及施工方法。

背景技术

目前地下工程领域基于明挖法的预制装配式结构主要有以下两种形式：

1、在明挖基坑中进行管片式拼装。

此类装配式结构全部由预制管片拼装而成，预制管片一般分为7块，管片采用工厂化预制，管片环向及纵向采用榫槽与榫头连接，并采用精轧螺纹钢张拉连接锁紧。施工时首先施工围护结构、开挖基坑(如遇地下水还需进行降水施工)，基坑开挖完成后，在基坑中进行预制装配式结构的拼装。由于在基坑中进行预制构件拼装，支撑体系需采用锚索，同时为便于锚索施工及管片拼装，围护结构与预制装配式结构间设置了肥槽，预制装配式结构拼装完成后进行回填。

2、在明挖基坑中进行构件式拼装+现浇。

此类装配式结构由预制部分和现浇部分两部分组成，结构侧墙、中柱全部采用预制构件，结构顶板、中板、顶纵梁、中纵梁采用叠合板、叠合梁结构(部分现浇、部分预制)，结构底板、底纵梁全部采用现浇，预制构件间均采用现浇接头。施工时首先施工围护结构、开挖基坑(如遇地下水还需进行降水施工)，基坑开挖完成后，首先施工现浇底板、底纵梁，后进行预制构件的拼装及其余现浇部分施工。由于在基坑中进行预制构件拼装，支撑体系需采用锚索，同时为便于锚索施工及预制构件的安装，围护结构与预制结构间设置了肥槽，预制装配式结构拼装完成后进行回填。

这两种方式在施工过程中，需单独设置围护结构，而围护结构通常只作为临时结构使用，预制装配式结构施工完成后，围护结构废弃，围护结构工程投资大、利用率低，造成了较大的资源浪费；且预制结构与围护结构间需设置肥槽、增大了基坑规模，且肥槽后期还需进行回填，进一步增加了工程投资，预制构件均需在基坑内部拼装完成，基坑内部空间狭小，拼装速度慢、效率低且拼装质量差。

发明内容

本发明提供一种基于沉井法的预制装配式地下结构及施工方法，旨在解决在施工过程中，需单独设置围护结构，而围护结构通常只作为临时结构使用，预制装配式结构施工完成后，围护结构废弃，围护结构工程投资大、利用率低，造成了较大的资源浪费；且预制结构与围护结构间需设置肥槽、增大了基坑规模，且肥槽后期还需进行回填，进一步增加了工程投资，预制构件均需在基坑内部拼装完成，基坑内部空间狭小，拼装速度慢、效率低且拼装质量差的问题。

本发明是这样实现的，一种基于沉井法的预制装配式地下结构，包括刃角、侧墙、中柱、牛腿、环向加强梁、预制板、现浇板和纵梁，所述刃角插入基坑底部，所述环向加强梁放置于所述刃角顶部和所述侧墙端部，所述侧墙可拆卸连接于所述环向加强梁之间，所述中柱可拆卸连接于所述纵梁之间，所述纵梁放置在所述中柱上，并与所述中柱固定连接，所述牛腿设置在所述环向加强梁和纵梁上，并与所述环向加强梁和所述纵梁固定连接，所述预制板安装在所述牛腿上，并与所述牛腿可拆卸连接，所述现浇板浇筑在所述预制板的顶部。

优选的，所述刃角的数量为多个，多个所述刃角分别插入基坑底部，并沿所述基坑底部等距分布。

优选的，所述侧墙呈矩形板状结构，所述侧墙的大小与基坑内壁大小相适配，并沿基坑四侧与基坑内壁贴合。

优选的，所述环向加强梁分为底部环向加强梁、中部环向加强梁和顶部环向加强梁，所述底部环向加强梁、中部环向加强梁和顶部环向加强梁从下向上依次排列，且两个相邻的所述环向加强梁之间均设有侧墙。

优选的，所述预制板呈矩形板状结构，所述预制板的两端分别搭设于所述环向加强梁和所述纵梁上设置的所述牛腿上。

优选的，所述纵梁分为底纵梁、中纵梁和顶纵梁，所述底纵梁、中纵梁和顶纵梁分别与底部环向加强梁、中部环向加强梁和顶部环向加强梁一一对应。

一种基于沉井法的预制装配式施工方法，还包括如下步骤：

步骤1、将预制结构在地面组装完成形成沉井结构后，将其安装在基坑内部。

步骤2、拆除垫层并抽水，待基坑沉降稳定后封底。

步骤3、拆除临时结构，绑扎底筋浇筑底板。

步骤4、底板凝固达标后，安装中板预制板，并与牛腿连接。

步骤5、绑扎中板钢筋，浇筑中板现浇板。

步骤6、中板凝固达标后，安装顶板预制板，并与牛腿连接。

步骤7、绑扎顶板钢筋，浇筑顶板现浇板。

步骤8、顶板凝固达标后，拆除顶板挡土墙，回填覆土。

优选的，所述预制结构包括施做沉井刃角下方的碎石垫层、素混凝土垫层及沉井刃角砖胎模、导向墙、刃角、侧墙、中柱、牛腿、纵梁、环向加强梁、顶板、中板、底板横撑及临时中隔墙、顶板挡土墙。

优选的，所述拆除垫层并抽水过程采用不排水吸泥排土法，通过水管将基坑内部的泥水和淤泥同步排除。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种基于沉井法的预制装配式地下结构及施工方法，通过设置侧墙、中柱、纵梁、环向加强梁、预制板、刃角、牛腿和现浇板，预制部分为标准构件工厂化预制，且在地面组装完成形成沉井结构后安装到基坑中，现浇部分采用现场浇筑，避免了传统方式在基坑中进行预制构件组装操作，效率低且工程质量难以保证的问题，预制板端头与环向加强梁或纵梁连接，连接接头现浇固结，基坑开挖通过沉井结构下沉实现，侧墙在沉井下沉阶段通过环向加强梁及临时水平支撑体系支撑，不需要设置围护结构，避免了围护结构工程投资大、利用率低，造成了较大的资源浪费的问题，同时由于不需要设置围护结构，也避免了开设肥槽增大了基坑规模，且后期还需进行回填，增加了工程投资的问题。

附图说明

图1为本发明的地下结构横断面示意图；

图2为本发明中的施工步骤图；

图中：11、刃角；12、侧墙；13、底部环向加强梁；14、中柱；15、中部环向加强梁；16、牛腿；17、顶部环向加强梁；18、预制板；19、现浇板；20、纵梁。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于沉井法的预制装配式地下结构，包括刃角11、侧墙12、中柱14、牛腿16、环向加强梁、预制板18、现浇板19和纵梁20，刃角11插入基坑底部，环向加强梁放置于刃角11顶部和侧墙12端部，侧墙12可拆卸连接于环向加强梁之间，中柱14可拆卸连接于纵梁20之间，纵梁20放置在中柱14上，并与中柱14固定连接，牛腿16设置在环向加强梁和纵梁20上，并与环向加强梁和纵梁20固定连接，预制板18安装在牛腿16上，并与牛腿16可拆卸连接，现浇板19浇筑在预制板18的顶部。

在本实施方式中，刃角11、侧墙12、底部环向加强梁13、中柱14、中部环向加强梁15、牛腿16、顶部环向加强梁17、纵梁20均在地面组装完成形成沉井结构，现浇板19现场浇筑在预制板18上，预制部分为标准构件工厂化预制，现浇部分采用现场浇筑，避免了传统方式在基坑中进行预制构件拼装操作，效率低且工程质量难以保证的问题，预制板18结构端头与中部环向加强梁15、顶部环向加强梁17及纵梁20连接，连接接头采用现浇固结接头，基坑开挖通过沉井结构下沉实现，侧墙在沉井下沉阶段通过环向加强梁及临时水平支撑体系支撑，不需要设置围护结构，避免了围护结构工程投资大、利用率低，造成了较大的资源浪费的问题，同时不需要设置围护结构，也避免了开设肥槽，避免了传统方式开设肥槽，增大了基坑规模，且后期还需进行回填，增加了工程投资的问题。

进一步的，刃角11的数量为多个，多个刃角11分别插入基坑底部，并沿基坑底部等距分布。

在本实施方式中，设置刃角11，且将刃角11插入基坑底部，用于支撑顶部的侧墙12和中柱14，避免侧墙12和中柱14产生下沉，设置多个刃角11，多个刃角11沿基坑底部等距分布，用于加大刃角11与地面的接触面积，降低下沉高度。

进一步的，侧墙12呈矩形板状结构，侧墙12的大小与基坑内壁大小相适配，并沿基坑四侧与基坑内壁贴合。

在本实施方式中，设置侧墙12用于贴合基坑侧壁，避免基坑侧壁的泥土滑落或掉落进入基坑内部，同时利用侧墙12套设在基坑的内壁上，能够避免地下水漫入基坑内部，对施工造成影响。

进一步的，环向加强梁分为底部环向加强梁13、中部环向加强梁15和顶部环向加强梁17，底部环向加强梁13、中部环向加强梁15和顶部环向加强梁17从下向上依次排列，且两个相邻的环向加强梁之间均设有侧墙12。

在本实施方式中，设置底部环向加强梁13、中部环向加强梁15和顶部环向加强梁17，用于对基坑的底部，中部和顶部进行加固，同时用于支撑侧墙，使侧墙12安置的更加稳固。

进一步的，预制板18呈矩形板状结构，预制板18的两端分别搭设于环向加强梁和纵梁20上设置的牛腿16上。

在本实施方式中，设置预制板18用于安装在牛腿16上，托住顶部的现浇板19，使用户能够在中柱14之间的空间浇筑现浇板19，封闭基坑。

进一步的，纵梁20分为底纵梁、中纵梁和顶纵梁，底纵梁、中纵梁和顶纵梁分别与底部环向加强梁13、中部环向加强梁15和顶部环向加强梁17一一对应。

在本实施方式中，将纵梁20分设为底纵梁、中纵梁和顶纵梁，分别用于对底部、中部和顶部的与预制板18和现浇板19进行支撑，通过纵梁20和环向加强梁支撑预制板18和现浇板19实现对基坑的密封。

一种基于沉井法的预制装配式施工方法，还包括如下步骤：

步骤1、将预制结构在地面组装完成形成沉井结构后，将其安装在基坑内部。

步骤2、拆除垫层并抽水，待基坑沉降稳定后封底。

步骤3、拆除临时结构，绑扎底筋浇筑底板。

步骤4、底板凝固达标后，安装中板预制板，并与牛腿连接。

步骤5、绑扎中板钢筋，浇筑中板现浇板。

步骤6、中板凝固达标后，安装顶板预制板，并与牛腿连接。

步骤7、绑扎顶板钢筋，浇筑顶板现浇板。

步骤8、顶板凝固达标后，拆除顶板挡土墙，回填覆土。

在本实施方式中，首先，放坡开挖基坑范围内表层部分土体，并在沉井刃角下方施做碎石垫层、素混凝土垫层及沉井刃角砖胎模和导向墙，对基坑底部进行加固，然后在地面将预制装配结构侧墙12、纵梁20、底部环向加强梁13、中柱14、中部环向加强梁15、顶部环向加强梁17、牛腿16、刃角11、临时中隔墙和顶板挡土墙制作并组装完成形成沉井结构，接下来分段对称的拆除砖胎模、破除刃角下方碎石垫层及素混凝土垫层，采用不排水吸泥的方式排土，使沉井下沉，待沉井结构下沉至设计标高且沉降稳定后，采用水下素混凝土封底；封底完成后，抽干结构范围内地下水，并拆除临时中隔墙等临时结构，然后绑扎底板钢筋、浇筑底板混凝土，待已浇筑的混凝土结构达到设计强度后，将中间的预制板18安装就位并与牛腿16连接，连接完成后，即可绑扎中板现浇部分钢筋，做好中部的预制板18与现浇部分的连接及现浇部分与环向加强梁或纵梁20接头的连接，浇筑中部现浇板19混凝土，待浇筑完成并且混凝土结构达到设计强度后将顶部的预制板18安装就位并与牛腿16连接，同理将顶部的预制板18和现浇板19进行浇筑和连接，当顶部的混凝土凝结达到设计强度后，即可拆除顶部的挡土墙，并回填覆土，由于预制部分为标准构件工厂化预制，现浇部分采用现场浇筑，避免了传统方式在基坑中进行预制构件拼装操作，效率低且工程质量难以保证的问题，预制板18结构端头与中部环向加强梁15、顶部环向加强梁17或纵梁20连接，连接接头采用现浇固结接头，基坑开挖通过沉井结构下沉实现，侧墙12在沉井下沉阶段通过环向加强梁及临时水平支撑体系支撑，不需要设置围护结构，避免了围护结构工程投资大、利用率低，造成了较大的资源浪费的问题，同时不需要设置围护结构，同时也避免了开设肥槽，避免了传统方式开设肥槽，增大了基坑规模，且后期还需进行回填，增加了工程投资的问题，同时侧墙12为整体结构，没有缝隙，能够阻挡地下水渗入基坑内部，当基坑处于有水地层中时，无需降水，保护了地下水资源，对周边环境影响小，有利于地下生态环境的保护。

进一步的，预制结构包括施做沉井刃角下方的碎石垫层、素混凝土垫层及沉井刃角砖胎模、导向墙、刃角11、侧墙12、中柱14、牛腿16、纵梁20、环向加强梁、顶板、中板、底板横撑及临时中隔墙、顶板挡土墙。

在本实施方式中，设置碎石垫层、素混凝土垫层及沉井刃角砖胎模、导向墙，用于紧固基坑底部，避免基坑底部过度下沉，设置中柱14和刃角11用于支撑中纵梁和底纵梁，设置牛腿16用于支撑预制板18，便于在预制板上浇筑现浇板19。

进一步的，拆除垫层并抽水过程采用不排水吸泥排土法，通过水管将基坑内部的泥水和淤泥同步排除。

在本实施方式中，拆除垫层并抽水过程采用不排水吸泥排土法，通过水管将基坑内部的泥水和淤泥同步排除，使基坑内部保持干燥，避免基坑内部设置的刃角11过度下沉。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于沉井法的预制装配式地下结构，包括刃角(11)、侧墙(12)、中柱(14)、牛腿(16)、环向加强梁、预制板(18)、现浇板(19)和纵梁(20)，其特征在于：所述刃角(11)插入基坑底部，所述环向加强梁放置于所述刃角(11)顶部和侧墙(12)端部，所述侧墙(12)可拆卸连接于所述环向加强梁之间，所述中柱(14)可拆卸连接于所述纵梁(20)之间，所述纵梁(20)放置在所述中柱(14)上，并与所述中柱(14)固定连接，所述牛腿(16)设置在所述环向加强梁和纵梁(20)上，并与所述环向加强梁和所述纵梁(20)固定连接，所述预制板(18)安装在所述牛腿(16)上，并与所述牛腿(16)可拆卸连接，所述现浇板(19)浇筑在所述预制板(18)的顶部。

2.如权利要求1所述的一种基于沉井法的预制装配式地下结构，其特征在于：所述刃角(11)的数量为多个，多个所述刃角(11)分别插入基坑底部，并沿所述基坑底部等距分布。

3.如权利要求1所述的一种基于沉井法的预制装配式地下结构，其特征在于：所述侧墙(12)呈矩形板状结构，所述侧墙(12)的大小与基坑内壁大小相适配，并沿基坑四侧与基坑内壁贴合。

4.如权利要求1所述的一种基于沉井法的预制装配式地下结构，其特征在于：所述环向加强梁分为底部环向加强梁(13)、中部环向加强梁(15)和顶部环向加强梁(17)，所述底部环向加强梁(13)、中部环向加强梁(15)和顶部环向加强梁(17)从下向上依次排列，且两个相邻的所述环向加强梁之间均设有侧墙(12)。

5.如权利要求1所述的一种基于沉井法的预制装配式地下结构，其特征在于：所述预制板(18)呈矩形板状结构，所述预制板(18)的两端分别搭设于所述环向加强梁和所述纵梁(20)上设置的所述牛腿(16)上。

6.如权利要求4所述的一种基于沉井法的预制装配式地下结构，其特征在于：所述纵梁(20)分为底纵梁、中纵梁和顶纵梁，所述底纵梁、中纵梁和顶纵梁分别与底部环向加强梁(13)、中部环向加强梁(15)和顶部环向加强梁(17)一一对应。

7.一种基于沉井法的预制装配式施工方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤1、将预制结构在地面组装完成形成沉井结构后，将其安装在基坑内部。

步骤2、拆除垫层并抽水，待基坑沉降稳定后封底。

步骤3、拆除临时结构，绑扎底筋浇筑底板。

步骤4、底板凝固达标后，安装中板预制板，并与牛腿连接。

步骤5、绑扎中板钢筋，浇筑中板现浇板。

步骤6、中板凝固达标后，安装顶板预制板，并与牛腿连接。

步骤7、绑扎顶板钢筋，浇筑顶板现浇板。

步骤8、顶板凝固达标后，拆除顶板挡土墙，回填覆土。

8.如权利要求7所述的一种基于沉井法的预制装配式施工方法，其特征在于：所述预制结构包括施做沉井刃角下方的碎石垫层、素混凝土垫层及沉井刃角砖胎模、导向墙、刃角(11)、侧墙(12)、中柱(14)、牛腿(16)、纵梁(20)、环向加强梁、顶板、中板、底板横撑及临时中隔墙、顶板挡土墙。

9.如权利要求7所述的一种基于沉井法的预制装配式施工方法，其特征在于：所述拆除垫层并抽水过程采用不排水吸泥排土法，通过水管将基坑内部的泥水和淤泥同步排除。

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