CN112031021A - 一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法，包括：a.浅基处理；b.将预制的第一筒体纵向安置就位；c.在第一筒体的外侧壁上周向对称安装若干个增阻装置，其中，增阻装置适于与地基配合，调节地基对第一筒体向上的阻力；d.从第一筒体的内部，且沿第一筒体内侧壁向外挖运土体，使得第一筒体通过破土结构与第一筒体的重力配合实现破土和下沉；施工方法在执行上述步骤d的过程中还包括以下步骤：e.对第一筒体的下沉速度进行检测，若第一筒体的当前下沉速度高于预定下沉速度，通过调节机构调节增阻部件与安装结构的相对位置，以增大地基通过增阻部件施加对第一筒体向上的阻力；从而减缓第一筒体的下沉速度，直至第一预定深度，形成挡墙。

Description

一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法

技术领域

本发明涉及一种地下空间结构的施工方法，特别涉及一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法。

背景技术

地下建筑施工难度过大、造价过高，尤其涉及软土地基时的“基坑支护”工程量比重过大，常常出现“支护造价”比主体建筑造价高的情况。另外，地下工程施工复杂，导致工序环节多、衔接难度大，所需工期过长，对周边环境影响过大，比如会产生噪声、震动、废气、泥浆等，尤其是人口密集区域影响更大。现有技术中在对深基坑进行支护时，主要是采用打桩的形式形成挡墙，如中国专利文献CN108708382A公开了一种深基坑连续挡墙，其中，连续咬合部，由至少一层桩体相互连续咬合构成，且环形布置于基坑周围；还包括阻水部件，纵向插设于至少两根相邻布置的桩体的咬合处，用于阻止地下水由所述连续咬合部的基坑外侧向基坑内侧渗透；所述阻水部件为槽钢或钢板。以上结构，可以通过所述阻水部件有效地阻止地下水从两根相邻的桩体的咬合处渗透入基坑内部，从而提高了深基坑连续挡墙的止水能力。中国专利文献CN209308039U公开了一种深基坑地下空间结构，其特征在于包括：基坑，所述基坑为圆桶形；若干根水泥土桩体，沿所述基坑的内壁环形布置，且相互咬合在一起，形成封闭的挡墙；若干道内撑环梁，沿所述挡墙的内壁环形固定设置，从所述基坑的内部向土体对所述挡墙形成支撑，其中，所述内撑环梁的间距自所述基坑顶部到底部逐渐减少。以上两种基坑挡墙为目前现有技术中主要的两种挡墙形式，均为采用打桩的形式施工得到。

虽然上面两种挡墙可以根据施工需求将桩体打至设计深度，但是，打桩施工本身会导致如施工工序较多，施工噪声较大，工期较长，对周边环境带来的污染比较大等缺点。

另外，由于施工现场的土体条件不一致，如，不同深度土体的含水量不一，导致深基坑挡墙结构下沉到不同深度所遇到的摩阻力不同，从而影响下沉的速度，如在某一深度下沉速度过快，进而影响工程质量。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题在于如何提供一种施工工序较少，产生施工噪声较小，工期较短，且对周边环境带来的污染较小的筒型自沉式地下空间结构的施工方法。

本发明公开了一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法，包括以下步骤：

a.浅基处理；

b.将预制的第一筒体纵向安置就位；其中，所述第一筒体的底部设置或成型有破土结构；所述破土结构是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，其中，所述破土结构具有相对于所述第一筒体的主体的外侧壁向外突出的突出结构，所述突出结构处的圆周直径大于所述第一筒体的其它部分的圆周直径，且所述突出结构的外侧面为竖直设置或成型；

c.在所述第一筒体的外侧壁上周向对称安装若干个增阻装置，其中，所述增阻装置适于与地基配合，调节所述地基对所述第一筒体向上的阻力；所述增阻装置包括安装结构，设于在所述第一筒体的所述外侧壁上；增阻部件；以及调节机构，分别与所述安装结构和所述增阻部件连接，用于调节所述增阻部件与所述安装结构的相对位置，以调节所述地基通过所述增阻部件施加对所述第一筒体向上的所述阻力；所述增阻部件在竖直方向上的位置低于所述安装结构的位置，或与所述安装结构齐平设置；

d.从所述第一筒体的内部，且沿所述第一筒体内侧壁向外挖运土体，使得所述第一筒体通过所述破土结构与所述第一筒体的重力配合实现破土和下沉；

所述施工方法在执行上述步骤d的过程中还包括以下步骤：

e.对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度高于预定下沉速度，通过调节机构调节所述增阻部件与所述安装结构的相对位置，以增大所述地基通过所述增阻部件施加对所述第一筒体向上的所述阻力；从而减缓所述第一筒体的下沉速度，直至第一预定深度，形成挡墙。

上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述第一筒体内部安装有第一纵向水管，所述第一纵向水管具有位于所述破土结构的所述斜边上的第一出水口，和位于所述第一筒体的上端面的第一进水口，所述第一出水口的出水方向为竖向向下，或沿所述斜边向下；所述施工方法在执行上述步骤d的过程中还包括以下步骤：f.对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度低于预定下沉速度，通过所述第一纵向水管的所述第一进水口向所述第一筒体内进行高压注水，使得从所述第一出水口射出的高压水流将位于所述第一筒体的下端的土体向所述第一筒体内冲刷，从而促使所述第一筒体受自身重力的作用进行下沉。

上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，还包括在所述第一筒体上方对应安装第二筒体的步骤，其中，所述第一筒体与所述第二筒体为密封连接；以及沿所述第一筒体和所述第二筒体的内壁向外挖运土体，直至所述第一筒体和所述第二筒体下沉至第二预定深度的步骤。

上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述第一筒体和/或所述第二筒体为钢筋混凝土筒型结构。

上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述第一筒体和所述第二筒体内还安装有相互连通的第一注浆管和第二注浆管，其中所述第一注浆管的出浆口位于所述破土结构的所述斜边上，所述第二注浆管的注浆口位于所述第二筒体的上端面上。

上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述钢筋混凝土筒型结构内部还包括铁矿砂石。

上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述第一筒体的上端面具有第一周向环形凹槽，所述第二筒体的下端面具有与所述第一周向环形凹槽配合的第二周向环形凹槽，所述第一周向环形凹槽和所述第二周向环形凹槽内安装有周向密封部件。

本发明的上述技术方案相对于现有技术具有如下技术效果：

1.第一筒体为预制的，这样可以减少现场施工的工序；所述筒型挡墙本体的底部成型有破土结构，所述破土结构是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，有利于对土体进行切割，实现快速下沉的，加快了施工进度；所述破土结构具有相对于所述第一筒体的主体的外侧壁向外突出的突出结构，所述突出结构处的圆周直径大于第一筒体其它部分的圆周直径，这种设计可以减少土体对第一筒体外侧壁的接触面积，从而减少摩阻力，利于实现快速下沉，进而加快了施工进度；所述突出结构的外侧面为竖直设置或成型，减少了土体对第一筒体外侧壁的端阻力，竖直设置与刃脚结构配合，有利于实现快速下沉，进而能够加快施工进度。

在所述第一筒体的外侧壁上周向对称安装若干个所述增阻装置，以及对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度高于预定下沉速度，通过所述增阻装置对所述第一筒体的下沉进行减速，可以确保工程的质量，又可以实现根据不同的土体条件来控制自沉式深基坑挡墙结构下沉的速度，使得本发明的自沉式深基坑挡墙结构在各种综合土体条件下进行施工，进而使得本发明施工环境适用性较强。

综上所述本发明的上述技术手段采用筒体自沉的方法，施工工序少，有利于提高施工进度，节约施工成本、减少了施工噪声及对周边的环境污染，又提高了对施工环境的适用性。

2.所述第一筒体的内部安装有第一纵向水管，且所述第一纵向水管具有位于所述破土结构的所述斜边上的第一出水口，和位于所述第一筒体的上端面的第一进水口，所述第一出水口的出水方向为竖向向下，或沿所述斜边向下；通过向所述第一纵向水管内部进行高压注水，使高压水流对将位于所述第一筒体的下端的土体进行向所述第一筒体内冲刷，可以有助于筒体的下沉，尤其是当所述第一出水口的出水方向为沿所述斜边向下时，高压水流如同切刀一样将刃脚处的土体掀开，更加有利于去土助沉；另外，对土体进行注水也利于土体的软化，从而有利于挖掘。

3.当所述第一筒体下沉至第一预定深度后在所述第一筒体上方安装预制的第二筒体，可以延伸基坑挡墙的深度。

4.所述钢筋混凝土筒型结构内部还包括铁矿砂石，一方面可以增加第一筒体的自重，有利于下沉；另一方面，由于铁矿砂石具有良好的导热性能，对收集与利用地下热能、冷能及进行储藏、循环、利用，可以起到良好的被动节能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的筒型地下空间结构的第一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明实施例的筒型地下空间结构的第二种实施方式的结构示意图；

图3为本发明实施例的筒型地下空间结构的第三种实施方式的结构示意图；

图4为图3的A处的放大图。

附图标记：

1-第一筒体；2-第一纵向水管；3-破土结构；4-突出结构；5-外侧面；6-斜边；7-第一出水口；8-上端面；9-第一进水口；10-第二筒体；11-第二纵向水管；12-第二进水口；21-第一周向环形凹槽；22-第二周向环形凹槽；23-周向密封部件；29-地基；30-增阻装置；301-安装结构；302-增阻部件；303-调节机构。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法，包括以下步骤：

a.浅基处理；

b.将预制的第一筒体1纵向安置就位；

c.在所述第一筒体的外侧壁上周向对称安装若干个增阻装置30，其中，所述增阻装置与所述外侧壁为可拆卸连接，所述增阻装置30适于与地基29配合，调节所述地基29对所述第一筒体1向上的阻力；所述增阻装置30包括安装结构301，设于在所述第一筒体1的所述外侧壁上；增阻部件302；以及调节机构303，分别与所述安装结构301和所述增阻部件302连接，用于调节所述增阻部件302与所述安装结构301的相对位置，以调节所述地基29通过所述增阻部件302施加对所述第一筒体1向上的所述阻力；所述增阻部件302在竖直方向上的位置低于所述安装结构301的位置，或与所述安装结构301齐平设置，比如，所述增阻装置可以设置于所述第一筒体的所述外侧壁与基坑的内侧壁的土体之间(此处未示出)；

d.从所述第一筒体的内部，且沿所述第一筒体内侧壁向外挖运土体，使得所述第一筒体通过所述破土结构与其重力配合实现破土和下沉；

所述第一筒体1的底部设置或成型有破土结构3；其中，所述破土结构3是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，其中，所述破土结构3具有相对于所述第一筒体1的主体的外侧壁向外突出的突出结构4，所述突出结构4处的圆周直径大于所述第一筒体1的其它部分的圆周直径，且所述突出结构4的外侧面5为竖直设置或成型；

所述施工方法在执行上述步骤d的过程中还包括以下步骤：

e.对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度高于预定下沉速度，通过调节机构调节所述增阻部件与所述安装结构的相对位置，以增大所述地基通过所述增阻部件施加对所述第一筒体向上的所述阻力；从而减缓所述第一筒体的下沉速度，直至第一预定深度，形成挡墙。

作为一种优选实施方式，如图2所示，所述第一筒体1内安装有第一纵向水管2，且所述第一纵向水管2具有位于所述破土结构3的所述斜边6上的第一出水口7，和位于所述第一筒体1的上端面8的第一进水口9，所述第一出水口7的出水方向为竖向向下，或沿所述斜边6向下(此处未标出)。

所述施工方法在执行上述步骤d的过程中还包括以下步骤：

对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度低于预定下沉速度，则通过所述第一纵向水管的所述第一进水口向所述第一筒体内进行高压注水，使得从所述第一出水口射出的高压水流将位于所述第一筒体的下端的土体向所述第一筒体内冲刷，从而促使所述第一筒体受自身重力的作用进行下沉。

所述第一筒体的外侧面上设置有参考标记物(此处未示处)，用于判断所述第一筒体的下沉速度。

所述调节机构为油缸机构或螺纹旋进机构，所述油缸机构或所述螺纹旋进机构一端可拆卸连接在所述安装结构上，另一端与所述增阻部件连接。

如图3所示，上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，还包括以下步骤：

f.当所述第一筒体下沉至第一预定深度后，在所述第一筒体的上方安装预制的第二筒体10，其中，所述第一筒体1的上端面与所述第二筒体10的下端面配合连接；其中，所述第二筒体10内安装有第二纵向水管11，所述第二纵向水管11与所述第一纵向水管2连通，其中，所述第二纵向水管11具有位于所述第二筒体10的上端面的第二进水口12；

g.从所述第一筒体1和所述第二筒体10的内部，且沿所述第一筒体1和所述第二筒体10的内侧壁向外挖运土体。并根据检测到的所述第一筒体和所述第二筒体下沉的速度，选择采用增阻装置进行减速，或是通过所述第二纵向水管11的所述第二进水口12向内进行高压注水，使得从所述第一出水口7射出的高压水流将位于所述第一筒体1的下端部的土体向所述第一筒体1内冲刷，从而促使所述第一筒体1和所述第二筒体10受自身重力的作用进行下沉，直至第二预定深度。

第一筒体为预制的，这样可以减少现场施工的工序；所述筒型挡墙本体的底部成型有破土结构，所述破土结构是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，有利于对土体进行切割，实现快速下沉的，加快了施工进度；所述破土结构具有相对于所述第一筒体的主体的外侧壁向外突出的突出结构，所述突出结构处的圆周直径大于第一筒体其它部分的圆周直径，这种设计可以减少土体对第一筒体外侧壁的接触面积，从而减少摩阻力，利于实现快速下沉，进而加快了施工进度；所述突出结构的外侧面为竖直设置或成型，减少了土体对第一筒体外侧壁的端阻力，竖直设置与刃脚结构配合，有利于实现快速下沉，进而能够加快施工进度。

在所述第一筒体的外侧壁上周向对称安装若干个所述增阻装置，以及对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度高于预定下沉速度，通过所述增阻装置对所述第一筒体的下沉进行减速，可以确保工程的质量，又可以实现根据不同的土体条件来控制自沉式深基坑挡墙结构下沉的速度，使得本发明的自沉式深基坑挡墙结构在各种综合土体条件下进行施工，进而使得本发明施工环境适用性较强。

综上所述本发明的上述技术手段采用筒体自沉的方法，施工工序少，有利于提高施工进度，节约施工成本、减少了施工噪声及对周边的环境污染，又提高了对施工环境的适用性。

作为优选实施例，如图4所示，所述第一筒体1与所述第二筒体10为密封连接；具体为：所述第一筒体1的上端面具有第一周向环形凹槽21，所述第二筒体10的下端面具有与所述第一周向环形凹槽21配合的第二周向环形凹槽22，所述第一周向环形凹槽21和所述第二周向环形凹槽22内安装有周向密封部件23。

所述第一筒体1和/或所述第二筒体10可以为钢筋混凝土筒型结构。

所述第一筒体和所述第二筒体内还安装有相互连通的第一注浆管和第二注浆管，其中所述第一注浆管的出浆口位于所述破土结构的所述斜边上，所述第二注浆管的注浆口位于所述第二筒体的上端面上。通过对所述第一注浆管和第二注浆管注入混凝土浆液，有助于加强基坑底部土体承载能力。

所述钢筋混凝土筒型结构内部还包括铁矿砂石，一方面可以增加第一筒体的自重，有利于下沉；另一方面，由于铁矿砂石具有良好的导热性能，对收集与利用地下热能、冷能及进行储藏、循环、利用，可以起到良好的被动节能效果。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法，包括以下步骤：

a.浅基处理；

其特征在于，还包括以下步骤：

b.将预制的第一筒体纵向安置就位；其中，所述第一筒体的底部设置或成型有破土结构；所述破土结构是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，其中，所述破土结构具有相对于所述第一筒体的主体的外侧壁向外突出的突出结构，所述突出结构处的圆周直径大于所述第一筒体的其它部分的圆周直径，且所述突出结构的外侧面为竖直设置或成型；

c.在所述第一筒体的外侧壁上周向对称安装若干个增阻装置，其中，所述增阻装置适于与地基配合，调节所述地基对所述第一筒体向上的阻力；所述增阻装置包括安装结构，设于在所述第一筒体的所述外侧壁上；增阻部件；以及调节机构，分别与所述安装结构和所述增阻部件连接，用于调节所述增阻部件与所述安装结构的相对位置，以调节所述地基通过所述增阻部件施加对所述第一筒体向上的所述阻力；所述增阻部件在竖直方向上的位置低于所述安装结构的位置，或与所述安装结构齐平设置；

d.从所述第一筒体的内部，且沿所述第一筒体内侧壁向外挖运土体，使得所述第一筒体通过所述破土结构与所述第一筒体的重力配合实现破土和下沉；

所述施工方法在执行上述步骤d的过程中还包括以下步骤：

e.对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度高于预定下沉速度，通过调节机构调节所述增阻部件与所述安装结构的相对位置，以增大所述地基通过所述增阻部件施加对所述第一筒体向上的所述阻力；从而减缓所述第一筒体的下沉速度，直至第一预定深度，形成挡墙。

2.根据权利要求1所述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其特征在于，

所述第一筒体内部安装有第一纵向水管，所述第一纵向水管具有位于所述破土结构的所述斜边上的第一出水口，和位于所述第一筒体的上端面的第一进水口，所述第一出水口的出水方向为竖向向下，或沿所述斜边向下；

所述施工方法在执行上述步骤d的过程中还包括以下步骤：

f.对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度低于预定下沉速度，通过所述第一纵向水管的所述第一进水口向所述第一筒体内进行高压注水，使得从所述第一出水口射出的高压水流将位于所述第一筒体的下端的土体向所述第一筒体内冲刷，从而促使所述第一筒体受自身重力的作用进行下沉。

3.根据权利要求2所述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其特征在于：还包括在所述第一筒体上方对应安装第二筒体的步骤，其中，所述第一筒体与所述第二筒体为密封连接；以及沿所述第一筒体和所述第二筒体的内壁向外挖运土体，直至所述第一筒体和所述第二筒体下沉至第二预定深度的步骤。

4.根据权利要求3所述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其特征在于：

所述第一筒体和/或所述第二筒体为钢筋混凝土筒型结构。

5.根据权利要求4所述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其特征在于：

所述第一筒体和所述第二筒体内还安装有相互连通的第一注浆管和第二注浆管，其中所述第一注浆管的出浆口位于所述破土结构的所述斜边上，所述第二注浆管的注浆口位于所述第二筒体的上端面上。

6.根据权利要求5所述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其特征在于：

所述钢筋混凝土筒型结构内部还包括铁矿砂石。

7.根据权利要求6所述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其特征在于：

所述第一筒体的上端面具有第一周向环形凹槽，所述第二筒体的下端面具有与所述第一周向环形凹槽配合的第二周向环形凹槽，所述第一周向环形凹槽和所述第二周向环形凹槽内安装有周向密封部件。

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