CN111997089B - 一种基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法：顶推施工是下穿立交的常用施工方法，顶推施工时立交结构预制工作坑由工作坑底板，底板锚梁、导向墩、后备墙构成，顶推作业时立交结构前移推进系统由千斤顶、钢横梁、传力柱构成。整个顶推立交的施工工序为工作坑底板安置、结构预制、安装传力推进系统、顶推作业使结构前移、工作坑底板接长、重复顶推作业周期直至结构就位。本发明具有组合灵活，可根据立交结构工程规模拼装工作坑底板、安装简便的特点。顶进施工时工作坑底板沿前进方向通过采用底板标准构件拼接延长，具有施工方便、快捷的特点。

Description

一种基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法

技术领域

本发明涉及顶推立交施工时的施工方法和采用的工程设备，具体涉及顶推立交结构预制时使用的顶进工作坑，立交顶推作业时使用的顶推推进系统及施工方法。

背景技术

顶推施工是下穿立交的常用施工方法，顶推施工时立交结构预制工作坑由工作坑底板，底板锚梁、导向墩、后备墙构成，顶推作业时立交结构前移推进系统由千斤顶、钢横梁、传力柱构成。整个顶推立交的施工工序为工作坑底板安置、结构预制、安装传力推进系统、顶推作业使结构前移、工作坑底板接长、重复顶推作业周期直至结构就位。

目前顶推施工的一般方法为先开挖基坑至设计标高后在基底设置钢筋混凝土现浇工作坑底板结构，底板下设置锚梁，锚梁两端设置导向墩，在工作坑底板后端现浇钢筋混凝土后背梁，后背梁后利用基坑土体或堆土来平衡顶推施工时的水平推力。后背梁前设置钢横梁和千斤顶，顶推作业时千斤顶通过传立柱传力推动立交结构前移。工程施工顺序为：首先在工作坑底板顶预制立交结构，结构预制完成后安装顶推设备开始顶推作业，顶推施工时通过传立柱将千斤顶推力传至立交结构上。将结构推至预定每段顶程位置后，将工作坑前底板接长或设置前滑道，安装传力柱循环顶推周期，直至立交结构顶推至设计位置，结构顶推就位后将整个顶推工作坑体系拆除。

现有传统施工方法对以下工程情况存在问题或可以优化，包括：

传统顶推施工需在基底设置钢筋混凝土现浇工作坑底板结构，底板下设置锚梁，锚梁两端设置导向墩，现浇钢筋混凝土底板施工周期长，结构为临时工程，后期需拆除并将弃渣外运，造成投资浪费。

传统顶推施工需在工作坑底板后端现浇钢筋混凝土后背墙，后背墙后利用基坑土体或堆土来平衡顶推施工时的水平推力。如工作坑底板标高在原始地面，后背墙后需要夯填土来平衡水平推力，当有场地限制无法填土时需要做抗推力桩，顶推施工完毕后需对后背墙及抗推力桩进行拆除，施工工期长且浪费投资。

传统顶推施工时在顶推作业时需将工作坑底板沿前进方向接长或设置前滑道，底板接长现浇混凝土施工速度慢，需采用速凝混凝土并达到一定强度后方可再次顶推施工影响工程进度。

传统顶推施工时在顶推作业时如立交设计位置距离工作坑预制位置较远，顶推作业时需接长传力柱，距离过远时易造成传力柱崩解，危及施工安全。

综上，凾需一种新的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，根据顶进预制结构尺寸开挖基坑至基底，基底整平后铺设底板标准构件，铺设宽度为预制结构+两侧各一米，长度为顶进预制结构长度+顶进设备+后背墙；其中，底板标准构件顶板、底板、边板均预留有锚栓孔，底板标准构件连接通过锚栓固结。

步骤2，用锚栓将底板标准构件通过锚栓孔固结为一体；

步骤3，在底板标准构件之间的预留锚固孔内打入锚固桩，将底板标准构件组合成的工作坑底板与工作坑基底土体锚固为一体；

步骤4，在底板标准构件顶板预留位置肋板上铺设底板上盖板，将工作坑底板顶面形成顶进施工工作平台，预制结构在施工工作平台顶现浇预制；

步骤5，根据顶力要求在工作坑底板安装顶推设备一侧分层拼装底板标准构件，作为后备墙，后背墙高度及水平长度根据顶力计算确定；

步骤6，在后备墙前设钢横梁，钢横梁可将千斤顶的水平顶力均匀的传递到后备墙上；

步骤7，在钢横梁前安装千斤顶及传立柱；千斤顶顶力通过传立柱推动预制结构前移；传立柱通过底板标准构件顶板上的锚栓栓孔采用螺栓固定；

步骤8，顶进作业时，工作坑底板在前进方向，按每次顶进长度采用底板标准构件拼接接长，并按前述步骤拼装铺设延长工作坑底板，在延长的工作坑底板上顶推预制结构，直至预制结构顶推至设计位置；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系在步骤1时可根据顶进预制结构尺寸拼装成型，可适用各种形状结构顶推施工类型；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系与基底土体锚固后形成为自平衡形式，可适用多种地形条件，工作坑基底在原地面或下挖基坑形式均可适用；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系在步骤2时，通过底板标准构件上锚栓孔采用锚栓将每个底板标准构件固结为一体，形成完整的工作坑底板；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系在步骤3时，通过锚固桩，将底板标准构件组合成的工作坑底板与基底土体锚固为一体，以抵抗顶推施工的水平推力，形成自平衡体系；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系在步骤4时，底板标准构件在预留位置铺设顶钢板形成顶面工作平台，可作为预制顶进结构底模板，无需另行设置结构底模板；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系在步骤5时，后背墙采用底板标准构件组成，后背墙与工作坑底板通过锚栓孔采用锚栓将后背墙与工作坑底板固结为一体，顶推的水平推力通过工作坑底板及锚固桩传到土体中平衡顶推推力，无需在后背墙后填土或做止推桩抵抗顶推水平推力；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系在步骤6时，后背墙前设钢横梁，将千斤顶产生的水平推力平均分布在后背墙上；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系在步骤7时，与工作坑底板通过锚栓孔将传立柱采用锚栓固定在工作坑底板上，防止顶推施工期间传立柱崩解；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系在步骤8时，工作坑底板在前进方向，按每次顶进长度采用底板标准构件拼接接长，并按前述步骤拼装铺设延长工作坑底板，在延长的工作坑底板上顶推预制结构，直至预制结构顶推至设计位置；

拼装式自平衡型顶推工作坑体系底板标准构件不限于本图所示八角形构件，工字型构件或方格型构件等各种形式的拼装构件均在本体系的构成形式内；

工作坑底板采用底板标准构件组成，构件间通过螺栓连接成整体。标准构件间预留孔洞，通过预留孔洞打入锚固桩，工作坑底板通过锚固桩与土体固结，替代传统现浇钢筋混凝土底板及底板防滑移的锚梁。工作坑底板顶两侧通过底板标准构件顶预留螺栓固定导工钢，替代传统现浇结构导向墩作为顶推结构的导向装置。

后背墙采用底板标准构件拼装并通过锚栓与工作坑底板栓结为一体，工作坑底板通过在底板标准构件间的预留孔洞打入锚固桩与土体锚固，工作坑底板、后背墙、锚固桩形成自平衡体系，顶推的水平推力均通过自平衡系平衡，不需传统施工方法在后背墙后填土或做抗推力桩平衡水平推力，解决了后背墙后无基坑土体承受水平推力，或受场地条件限制无法施做抗滑措施的工况。

顶推施工作业时工作坑底板前进端接长通过底板标准构件拼接，具有施工方便、快捷的特点。替代传统方法工作坑前底板接长或设置前滑道混凝土浇筑时间长，施工繁琐的工况。

顶推施工作业时，传力柱可通过扣件固定在工作坑底板上，后背墙为拼装式构件，可根据顶进距离拆解后前移，替代传统顶推施工时在顶推作业时如立交设计位置距离工作坑预制位置较远，顶推作业时需接长传力柱，距离过远时易造成传力柱崩解，危及施工安全的工况。

附图说明

图1为本发明的标准构件图之一；

图2为本发明的标准构件图之二；

图3为本发明的工作坑底板拼装图之三；

图4为本发明的顶进纵断面图之四；

图5为本发明的顶进横断面图之五；

图中：1底板标准构件，2底板上盖板，3肋板，4锚栓孔，5锚固柱，6后背墙，7千斤顶，8传力柱、9预制结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

本发明所述一种基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，拼装式自平衡型顶推工作坑体系安装使用分为以下几个步骤：

第一步(参见图1)：采用厂制将底板标准构件加工成型，底板标准构件上按要求安装肋板和锚栓孔；

第二步(参见图2)采用厂制将底板上盖板、锚固柱加工成型；

第三步(参见图3)：基底开挖至设计高程后，对基底整平夯实，按照顶推立交结构尺寸及顶进施工要求将底板标准构件按工作坑底板尺寸拼装成型，各构件间通过锚栓孔采用锚栓锚固为一体；

第四步(参见图3)：工作坑底板成型后，在底板预留孔洞内打入锚固柱，通过锚固柱将工作坑底板与基底土体锚固为一体，将底板上盖板吊装至肋板上形成工作坑底板平台；

第五步(参见图4)：在工作坑底板顶推设备端拼装后背墙，后背墙高度及厚度按计算顶力确定，后背墙采用底板标准构件拼装构成，后背墙通过锚栓孔采用螺栓与底板固结为一体；

第六步(参见图4)：在工作坑底板顶现浇预制结构；

第七步(参见图5)：安装千斤顶及传立柱，开始顶推施工，施工时底板顶进方向采用底板标准构件接长，顶进设备端后背墙前移可根据顶推距离调整；

本发明所述一种基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法优点在于：

1、采用拼装式自平衡型顶推工作坑体系，解决了工程通用性问题，工作坑底板采用底板标准构件预制拼装，可根据基底形状、大小任意拼装。

2、采用拼装式自平衡型顶推工作坑体系，解决了工作坑底板问题，工作坑底板通过对底板标准构件的拼装形成整体，底板与基底土体锚固通过锚固桩锚固，后背墙采用底板标准构件拼装并与工作坑底板通过螺栓栓结为一体。顶推的水平推力均通过工作坑底板自身锚固体系平衡，不需在后背墙后通过基坑土体或填土平衡水平推力，解决了工作坑基底在原地面情况下，需在后背墙后堆土或做抗推力桩平衡顶推水平推力的问题。

3、采用拼装式自平衡型顶推工作坑体系，解决了顶进工作坑底板顶进时的顶进方向工作坑底板接长问题，顶进施工时工作坑底板前进端根据结构顶推前移距离通过底板标准构件拼接接长，具有施工方便、快捷的特点。不需采用现浇速凝混凝土接长的方法，节省了工期和造价。

4、采用拼装式自平衡型顶推工作坑体系，解决了预制结构现浇模板问题，工作坑底板采用底板标准构件形成工作平台，可直接作为现浇预制结构的底模，不需另行设置底板垫层，节省了工期及造价。

5、采用拼装式自平衡型顶推工作坑体系，解决了导向定位问题，可通过底板标准件顶的锚栓孔设置锚栓固定定位型钢，控制结构顶推方向。

6、采用拼装式自平衡型顶推工作坑体系，解决了顶程长度问题，可根据顶程将底板标准构件拼装的后背墙沿底板前移，不需采用中继间的方式。

7、采用拼装式自平衡型顶推工作坑体系，解决了降低工程造价问题，传统顶推方式工作坑底板，后背墙为临时结构施工完毕后需拆除，采用底板标准构件拼装而成的顶推工作坑体系可重复使用，节约了工程造价。

Claims (10)

1.一种基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据顶进预制结构尺寸开挖基坑至基底，基底整平后铺设底板拼装标准钢构件，铺设宽度为预制结构加两侧各一米，长度为顶进预制结构长度加顶进设备加后背墙；

步骤2，将底板拼装标准钢构件通过预留锚栓固结为一体；

步骤3，在底板拼装标准钢构件之间的预留锚固孔内打入锚固桩，将标准钢构件组合成的底板与工作坑基底土体锚固为一体；

步骤4，在底板拼装标准钢构件预留位置上铺设顶面钢板，将工作坑底板顶面形成顶进施工工作平台；

步骤5，根据顶力要求在工作坑底板后端分层拼装底板拼装标准钢构件，作为后背墙，后背墙高度及水平长度根据顶力计算确定；

步骤6，在后背墙前设横向顶梁；

步骤7，在横向顶梁前安装千斤顶及传立柱，传立柱通过底板拼装标准钢构件顶板预留栓孔固定；

步骤8，顶进作业时工作坑底板前端按每次顶进长度采用底板拼装标准钢构件拼接接长，并按前述标准工序锚固形成顶进施工工作平台，直至顶进预制结构就位。

2.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，在步骤1时根据顶进预制结构尺寸拼装成型，适用各种形状结构顶推施工类型。

3.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，拼装式自平衡型顶推工作坑体系与基地土体为自锚形式，适用多种地形条件，基底在原地面或下挖基坑形式均可适用。

4.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，步骤2，通过底板拼装标准钢构件预留锚栓将每个标准钢构件固结为一体形成工作坑底板。

5.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，步骤3，通过锚固桩，将标准钢构件组合成的底板与工作坑基底锚固为一体抵抗顶推施工的水平推力。

6.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，步骤4，标准构件顶钢板作为预制顶进结构底模板。

7.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，步骤5，后背墙采用底板拼装标准钢构件组成，后背墙与工作坑底板通过预留锚栓将后背墙与工作坑底板固结为一体承受顶进推力。

8.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，步骤6和7，后背墙与工作坑底板通过预留锚栓将后背墙与工作坑底板固结为一体承受顶进推力，横向顶梁前及传立柱均通过预留锚栓与工作坑底板固结为一体。

9.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，步骤8，顶进作业时工作坑底板前端按每次顶进长度采用底板拼装标准钢构件拼接接长，并按前述标准工序锚固形成顶进施工工作平台，直至顶进预制结构就位。

10.根据权利要求1所述的基于拼装式自平衡型顶推工作坑体系的施工方法，其特征在于，底板拼装标准钢构件为八角形构件。

Images