CN111980064A - 一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构及其施工方法，涉及轨道交通施工领域，包括箱涵和分布在箱涵两侧的预制桩，预制桩内部第一纵筋与箱涵内的第二纵筋共同配合圆柱螺旋线形连接筋；连接筋的螺旋结构内，第一纵筋远离第二纵筋的一侧设有垂直第一纵筋分布的第一横筋，第二纵筋远离第一纵筋的一侧设有垂直第二纵筋分布的第二横筋通过将围护结构和区间主体结构进行工厂化预制，临时围护结构在完成围护工作后，能够作为永久结构与箱涵进行结合，实现预制方桩围护与区间主体的永临叠合，在满足支撑强度的同时，可以减薄箱涵主体结构的侧墙厚度，并提高施工速度。

Description

一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构及其施工方法

技术领域

本公开涉及轨道交通施工领域，特别涉及一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构及其施工方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着基础交通事业的高速发展，城市轨道交通工程成为了公共交通发展的主导。在其线路敷设方式为浅埋或超浅埋的区段，通常采用明挖法施工，现有施工方法一般采用现浇钢筋混凝土结构或预制箱涵拼装结构。

发明人发现，目前在进行现浇混凝土结构施工时，需进行基底垫层施工、钢筋现场布设绑扎、架设模板、混凝土浇筑及振捣、养护、拆模等过程，施工工序较为繁琐，劳动力强度大，施工工期较长，其环保性较差；在进行预制箱涵拼装结构施工时，施工步序一般为施做钻孔灌注桩作为围护结构，待混凝土养护达到设计强度后进行基坑开挖，基坑开挖完成后施做垫层，进行预制箱涵拼装施工。其弊端表现为钻孔灌注桩成桩质量难以保证，易出现径缩和夹泥问题，施工对环境造成一定污染，等待龄期强度需耗费工期，基坑围护结构仅作为临时支护结构，在箱涵完成后废弃，造成资源严重浪费，不利于可持续发展。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构及其施工方法，通过将围护结构和区间主体结构进行工厂化预制，临时围护结构在完成围护工作后，能够作为永久结构与箱涵进行结合，实现预制方桩围护与区间主体的永临叠合，在满足支撑强度的同时，可以减薄箱涵主体结构的侧墙厚度，并提高施工速度。

本公开的第一目的是提供一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构，采用以下技术方案：

包括箱涵和分布在箱涵两侧的预制桩，预制桩内部第一纵筋与箱涵内的第二纵筋共同配合圆柱螺旋线形连接筋；

连接筋的螺旋结构内，第一纵筋远离第二纵筋的一侧设有垂直第一纵筋分布的第一横筋，第二纵筋远离第一纵筋的一侧设有垂直第二纵筋分布的第二横筋。

进一步地，所述预制桩沿箱涵侧壁间隔布置有多个，沿预制桩轴向，每个预制桩与箱涵均配合有多个连接筋，每个连接筋均配合有对应的第一横筋和第二横筋。

进一步地，所述连接筋对应的圆柱螺旋线的轴线垂直于第二纵筋分布，连接筋配合有至少一个第一横筋和至少一个第二横筋。

本公开的第二目的是提供一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构的施工方法，包括以下步骤：

依据施工位置将预制桩置入设计位置，结合预制桩施做桩间止水帷幕；

对浅埋区间开挖至冠梁底部标高，施做混凝土护坡，然后施做冠梁；

进行基坑分层逐步开挖，直至基底设计标高处，施作垫层，期间施作混凝土支撑；

吊装预制箱涵至基坑底部设计位置，其侧面预留槽与预制桩的预留槽对应，施加箱涵的纵向预应力张拉结构并锚固；

在箱涵预留槽和预制桩预留槽内分别安装横筋，圆柱螺旋线形连接筋与预留槽内的纵筋和横筋共同配合，浇注混凝土填充预制桩与箱涵之间的槽道，使预制桩与箱涵形成连接；

对每一预制桩对应的横筋和连接筋进行安装施工并浇筑，在预制桩和箱涵之间形成混凝土槽；

待混凝土达到设计强度后，拆除混凝土支撑，进行箱涵顶板以上回填覆土并压实。

进一步地，预制桩之间采用三重管高压旋喷施做高压旋喷桩止水帷幕。

进一步地，在安装连接筋时，预制桩预留槽内为第一纵筋，箱涵预留槽内为第二纵筋，第一横筋紧贴第一纵筋远离第二纵筋的一侧，第二横筋紧贴第二纵筋远离第一纵筋的一侧；从预留槽的一端旋转安装连接筋，使得连接筋环箍在横筋的外部，横筋位于连接筋的内部。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)通过将围护结构和区间主体结构进行工厂化预制，临时围护结构在完成围护工作后，能够作为永久结构与箱涵进行结合，实现预制方桩围护与区间主体的永临叠合，在满足支撑强度的同时，可以减薄箱涵主体结构的侧墙厚度，并提高施工速度；

(2)浅埋区间结构采用预制方形桩与预制矩形箱涵构件，实现工厂化、产业化、精细化，克服了传统钻孔灌注桩等围护结构施工易产生桩基缩颈夹泥、扩孔侵限、蜂窝麻面、桩底沉渣过厚等质量缺陷，确保了工程质量；

(3)预制构件工厂化生产与现场装配施工平行开展，避免了现浇结构的养护时间，提高了产业化效率与施工速度，缩短了工期；

(4)基坑围护结构通过预制方形桩、桩间高压旋喷桩咬合形成连续止水帷幕，承担外侧水土压力；基坑开挖完成后，通过预制方形桩与预制矩形箱涵结构预留槽中的螺旋形连接钢筋连接形成叠合结构，共同抵抗外部荷载；该预制叠合结构实现了临时支护结构与永久结构的合一，避免了临时支护结构的浪费，结构刚度显著增大，减小了预制矩形箱涵结构侧墙厚度，节省工程造价；

(5)传统钻孔灌注桩等围护结构在基坑开挖过程中，需人工凿除桩顶浮浆，而本公开中预制方形桩定位精准，桩顶预留钢筋接驳器连接冠梁，不需凿除桩头，施工工序简化，施工效率提高，避免了产生建筑垃圾，有利于城市地下空间绿色可持续发展。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中叠合结构的整体结构示意图；

图2为本公开实施例1、2中叠合结构的正视示意图；

图3为本公开实施例1、2中叠合结构的俯视示意图；

图4为本公开实施例1、2中箱涵的结构示意图；

图5为图2中A处的局部放大示意图；

图6为本公开实施例1、2中圆柱螺旋线形连接筋的结构示意图。

图中：1-预制方形桩；2-预制矩形箱涵结构；3-高压旋喷桩；4-后浇混凝土槽；5-预留槽；6-纵向受力钢筋；7-螺旋形连接钢筋；8-混凝土结构；9-横向受力钢筋；10-张拉槽口；11-预应力钢绞线；12-弹性橡胶密封条；13-冠梁；14-第一道混凝土支撑；15-垫层；16-轴向分布钢筋。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开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公开的示例性实施方式。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；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中对浅埋区间施工时，现浇混凝土结构和预制箱涵拼装结构均存在较多弊端，难以满足在目前的需求；针对上述问题，本公开提出了一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构及其施工方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图6所示，提出了一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构。

主要包括箱涵和预制桩，预制桩分布在箱涵两侧，箱涵的每一侧均配合有多个间隔设置的预制桩，相邻的预制桩之间设置高压旋喷桩，能够形成围护结构，箱涵为区间主体结构；

在本实施例中，所述箱涵为预制矩形箱涵结构，预制桩为预制方形桩；围护结构包括按照设计位置布设的预制方形桩1，和相邻预制方形桩1之间布设的高压旋喷桩3，两者相互咬合形成连续的围护结构；

浅埋区间结构采用预制方形桩与预制矩形箱涵构件，实现工厂化、产业化、精细化，克服了传统钻孔灌注桩等围护结构施工易产生桩基缩颈夹泥、扩孔侵限、蜂窝麻面、桩底沉渣过厚等质量缺陷，确保了工程质量；

区间主体结构包括预制矩形箱涵结构2，预制矩形箱涵结构2位于基坑两侧围护结构的中央，通过后浇混凝土槽4与围护结构连接。

预制桩与箱涵结构之间配合有连接筋，箱涵内部和预制桩内部的纵筋配合连接筋、横筋形成连接结构，将箱涵、预制桩连接在一起。

所述预制方形桩1既作为基坑开挖围护结构的一部分，又作为区间主体结构支护的一部分，实现临时围护结构与永久主体结构的叠合连接。

具体的，预制桩内部第一纵筋与箱涵内的第二纵筋共同配合圆柱螺旋线形连接筋，连接筋的螺旋结构内，第一纵筋远离第二纵筋的一侧设有垂直第一纵筋分布的第一横筋，第二纵筋远离第一纵筋的一侧设有垂直第二纵筋分布的第二横筋；

沿预制桩轴向，每个预制桩与箱涵均配合有多个连接筋，每个连接筋均配合有对应的第一横筋和第二横筋；

在本实施例中，所述的连接筋对应箱涵的顶部和底部布置，箱涵从底部和顶部连接对应的预制桩。

所述预制方形桩1在沿基坑内侧方向预留一定长度的预留槽5，预留槽5通过定制钢模板在预制方形桩1工厂化生产过程中预留，预留槽5中为第一纵筋，在本实施例中，第一纵筋为纵向受力钢筋6且通长布置；

所述预制矩形箱涵结构2在沿基坑外侧方向预留一定长度的预留槽5，预留槽5位于预制矩形箱涵结构2侧面的顶部和底部，预留槽5通过定制钢模板在预制矩形箱涵结构2工厂化生产过程中预留，箱涵预留槽5中为第二纵筋，第二纵筋为纵向受力钢筋6且通长布置；箱涵内的纵筋与其内部的横向受力钢筋9固连，共同包裹在混凝土结构8内。

需要指出的是，预制方形桩1纵向预留槽5长度大于预制矩形箱涵结构2预留槽5长度，提高其容差能力，在深度偏差在一定范围内时，仍能够形成稳定的连接关系，避免预制方形桩1沉桩定位误差对两者结构连接的不良影响。

所述连接筋对应的圆柱螺旋线的轴线垂直于第二纵筋分布，连接筋配合有至少一个第一横筋和至少一个第二横筋；

所述预制方形桩1与预制矩形箱涵结构2在预留槽5中通过安装螺旋形连接钢筋7连接，位于连接筋内部的横筋作为销钉结构对连接筋和纵筋的配合进行锚定，为了提高连接筋探入预留槽内部分的体积，可以增加横筋的数目；在本实施例中，第一横筋和第二横筋均设置有两个，并间隔布置，共同对连接筋和纵筋的配合状态进行约束。

所述箱涵和预制桩的间隙内填充混凝土，配合底部垫层形成混凝土槽，在本实施例中，在后浇混凝土槽4浇筑混凝土填充后，实现预制矩形箱涵结构2、后浇混凝土槽结构4、预制方形桩1结构三者的剪力与弯矩传递。

通过将围护结构和区间主体结构进行工厂化预制，临时围护结构在完成围护工作后，能够作为永久结构与箱涵进行结合，实现预制方桩围护与区间主体的永临叠合，在满足支撑强度的同时，可以减薄箱涵主体结构的侧墙厚度，并提高施工速度。

所述箱涵通道开口周围设有张拉槽口，张拉槽口配合张拉元件，以实现张拉锚固；

在本实施例中，所述预制矩形箱涵结构2的四周均匀设有多个张拉槽口10，在张拉槽口10中安装预应力钢绞线11或预应力钢棒进行预应力纵向张拉锚固，紧固连接预制矩形箱涵结构2纵向；

所述张拉槽口10预埋注浆管，待预应力纵向张拉锚固完成后，进行张拉槽口10注浆施工；

所述预制矩形箱涵结构2每节段采用12处张拉槽口，其中顶板、底板各4处，两侧侧墙各2处。

在预制桩配置时，预制桩沿箱涵侧壁间隔布置有多个，预制方形桩1沿区间隧道纵向的布设间距为预制矩形箱涵结构2长度的2～4整数倍，便于两者排列设计与连接。

所述预制方形桩1、预制矩形箱涵结构2采用相同强度等级的混凝土预制；所述后浇混凝土槽4采用与预制方形桩1、预制矩形箱涵结构2相同强度等级的混凝土浇筑；

优选的，所述后浇混凝土槽4采用微膨胀混凝土浇筑。

所述预制矩形箱涵结构2沿区间隧道横断面的四周结构壁上设有弹性橡胶密封条12作为防水结构，预制矩形箱涵结构2拼装完成后，在环向接缝处注入防水密封胶补充防水。

在本实施中，所述预制矩形箱涵结构2四周结构壁上的弹性橡胶密封条12采用凹凸榫嵌缝形式；

所述弹性橡胶密封条12采用遇水膨胀三元乙丙橡胶。

实施例2

本公开的另一典型实施方式中，如图1-图6所示，提出了一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构的施工方法。

包括以下步骤：

进行场地平整和测量定位，钻孔并注入水泥土泥浆护壁，将预制桩定位于设计位置；

依据施工位置将预制桩置入设计位置，预制桩之间采用三重管高压旋喷施做高压旋喷桩止水帷幕；

对浅埋区间开挖至冠梁底部标高，施做混凝土护坡，然后施做冠梁；

进行基坑分层逐步开挖，直至基底设计标高处，施作垫层，期间施作混凝土支撑；

吊装预制箱涵至基坑底部设计位置，其侧面预留槽与预制桩的预留槽对应，施加箱涵的纵向预应力张拉结构并锚固；

在箱涵预留槽和预制桩预留槽内分别安装横筋，圆柱螺旋线形连接筋与预留槽内的纵筋和横筋共同配合，浇注混凝土填充预制桩与箱涵之间的槽道，使预制桩与箱涵形成连接；

对每一预制桩对应的横筋和连接筋进行安装施工并浇筑，在预制桩和箱涵之间形成混凝土槽；

待混凝土达到设计强度后，拆除混凝土支撑，进行箱涵顶板以上回填覆土并压实。

进一步地，预制桩预留槽内为第一纵筋，箱涵预留槽内为第二纵筋，第一横筋紧贴第一纵筋远离第二纵筋的一侧，第二横筋紧贴第二纵筋远离第一纵筋的一侧；从预留槽的一端旋转安装连接筋，使得连接筋环箍在横筋的外部，横筋位于连接筋的内部。

结合附图及实施例1，对施工方法进行详细描述：

步骤一：场地平整，测量定位，钻机对中就位；

步骤二：钻进成孔至设计深度，注入水泥土泥浆护壁，将预制方形桩1定位于设计位置；

步骤三：依次进行预制方形桩1施工，施工完成后施做桩间高压旋喷桩3止水帷幕；所述桩间高压旋喷桩3止水帷幕采用三重管高压旋喷施做；

步骤四：进行轨道交通浅埋区间基坑开挖，开挖至冠梁13底部标高，同步施做喷射混凝土护坡，然后施做冠梁13；

步骤五：进行基坑分层逐步开挖，开挖至第一道混凝土支撑14下0.5m处，施做第一道混凝土支撑14；开挖至基底设计标高处,施做垫层15；

步骤六：在预制方形桩1的预留槽5位置破除混凝土保护层，取出定制钢模板，形成预留槽5孔洞；

步骤七：在预制矩形箱涵结构2的预留槽5位置破除混凝土保护层，取出定制钢模板，形成预留槽5孔洞；吊装预制矩形箱涵结构2至基坑底部设计位置，其预留槽5与预制方形桩1预留槽5对中；

步骤八：进行预制矩形箱涵结构2纵向预应力钢绞线11张拉至设计值，并最终锚固；

步骤九：在预制方形桩1、预制矩形箱涵结构2的预留槽5中分别安装2根轴向分布钢筋16，轴向分布钢筋16紧贴在纵向受力钢筋6的内侧；然后，从预留槽5的一端旋转安装螺旋形连接钢筋7，使螺旋形连接钢筋7环箍在纵向受力钢筋6与4根轴向分布钢筋16的外圈；然后，进行后浇混凝土槽4灌注混凝土施工，密实填充预制方形桩1与预制矩形箱涵结构2之间的槽道，完成预制方形桩1与预制矩形箱涵结构2连接；

步骤十：重复步骤五至步骤十，直至完成全部长度的浅埋区间预制叠合结构施工；

步骤十一：待后浇混凝土槽4中混凝土强度达到85％设计强度，拆除第一道混凝土支撑14，进行顶板以上回填覆土，压实填土。

进一步的，预制矩形箱涵结构2工厂化预制采用专用钢模具，通过液压系统和定位系统实现精准快速开合模板施工；

优选的，所述预制方形桩1、预制矩形箱涵结构2采用C50混凝土、抗渗等级P10。

进一步的，预制矩形箱涵结构2的预应力钢绞线11纵向张拉采用两阶段张拉连接，先进行相邻两节段构件的临时预应力钢绞线11连接，待临时连接完毕后，再以5环构件为一大节段，进行纵向永久预应力钢绞线11连接；

预应力钢绞线11穿孔、张拉并锚固后，及时通过预埋注浆管进行注浆，注浆应在48小时内完成，确保压浆密实。

基坑围护结构通过预制方形桩、桩间高压旋喷桩咬合形成连续止水帷幕，承担外侧水土压力；基坑开挖完成后，通过预制方形桩与预制矩形箱涵结构预留槽中的螺旋形连接钢筋连接形成叠合结构，共同抵抗外部荷载；

该预制叠合结构实现了临时支护结构与永久结构的合一，避免了临时支护结构的浪费，结构刚度显著增大，减小了预制矩形箱涵结构侧墙厚度，节省工程造价。

相较于传统钻孔灌注桩等围护结构在基坑开挖过程中，需人工凿除桩顶浮浆，而本公开中预制方形桩定位精准，桩顶预留钢筋接驳器连接冠梁，不需凿除桩头，施工工序简化，施工效率提高，避免了产生建筑垃圾，有利于城市地下空间绿色可持续发展。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构，其特征在于，包括箱涵和分布在箱涵两侧的预制桩，预制桩内部第一纵筋与箱涵内的第二纵筋共同配合圆柱螺旋线形连接筋；

连接筋的螺旋结构内，第一纵筋远离第二纵筋的一侧设有垂直第一纵筋分布的第一横筋，第二纵筋远离第一纵筋的一侧设有垂直第二纵筋分布的第二横筋。

2.如权利要求1所述的轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构，其特征在于，所述预制桩沿箱涵侧壁间隔布置有多个，沿预制桩轴向，每个预制桩与箱涵均配合有多个连接筋，每个连接筋均配合有对应的第一横筋和第二横筋。

3.如权利要求2所述的轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构，其特征在于，所述连接筋对应的圆柱螺旋线的轴线垂直于第二纵筋分布，连接筋配合有至少一个第一横筋和至少一个第二横筋。

4.如权利要求1所述的轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构，其特征在于，所述箱涵和预制桩的间隙内填充混凝土，配合底部垫层形成混凝土槽。

5.如权利要求1所述的轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构，其特征在于，所述箱涵通道开口周围设有张拉槽口，张拉槽口配合张拉元件，以实现张拉锚固。

6.一种轨道交通工程浅埋区间预制叠合结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

依据施工位置将预制桩置入设计位置，结合预制桩施做桩间止水帷幕；

对浅埋区间开挖至冠梁底部标高，施做混凝土护坡，然后施做冠梁；

进行基坑分层逐步开挖，直至基底设计标高处，施作垫层，期间施作混凝土支撑；吊装预制箱涵至基坑底部设计位置，其侧面预留槽与预制桩的预留槽对应，施加箱涵的纵向预应力张拉结构并锚固；

在箱涵预留槽和预制桩预留槽内分别安装横筋，圆柱螺旋线形连接筋与预留槽内的纵筋和横筋共同配合，浇注混凝土填充预制桩与箱涵之间的槽道，使预制桩与箱涵形成连接；

对每一预制桩对应的横筋和连接筋进行安装施工并浇筑，在预制桩和箱涵之间形成混凝土槽；

待混凝土达到设计强度后，拆除混凝土支撑，进行箱涵顶板以上回填覆土并压实。

7.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在预制桩施工前，进行场地平整和测量定位，钻孔并注入水泥土泥浆护壁，将预制桩定位于设计位置。

8.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，预制桩之间采用三重管高压旋喷施做高压旋喷桩止水帷幕。

9.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在安装连接筋时，预制桩预留槽内为第一纵筋，箱涵预留槽内为第二纵筋，第一横筋紧贴第一纵筋远离第二纵筋的一侧，第二横筋紧贴第二纵筋远离第一纵筋的一侧；从预留槽的一端旋转安装连接筋，使得连接筋环箍在横筋的外部，横筋位于连接筋的内部。

10.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，箱涵进行张拉时，其预应力钢绞线纵向张拉采用两阶段张拉连接，先进行两节段箱涵的临时预应力钢绞线连接，待临时连接完毕后，再以环构件为一大节段，进行纵向永久预应力钢绞线的连接。

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