CN112031809B - 一种满足双零条件的地下工程结构与施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种满足双零条件的地下工程结构,包括既有建筑物和地下结构,还包括可调支撑体、气压监测装置、变形监测装置和建筑底板;既有建筑物建设在建筑底板上,地下结构设置在既有建筑物下方,在建筑底板上设置有变形监测装置;地下结构包括地下空间、支撑围护和桩基,地下空间位于既有建筑物下方,在地下空间相对设置有两个支撑围护,在地下空间设置有桩基,桩基位于两个支撑围护之间;在支撑围护和桩基的顶部均设置有可调支撑体,可调支撑体的上端抵接在建筑底板上。充气气囊和单向排气阀门可以在工厂提前预制和安装,在后行建造结构物施工过程中采用充气机对气囊本体充气方便,整个施工过程简便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及隧道技术领域,具体涉及一种满足双零条件的地下工程结构与施工方法。
背景技术
我国国民经济迅速发展,城市化水平不断提高。城市的发展使得城市人口也急剧的增长,人口的增长使得公共交通愈发拥堵,且城市用地紧张。开发城市地下空间,可以有效的改善城市拥堵的现状,可以充分利用土地。而地下工程的发展,不可避免的会遇到许多地下近接工程,近接工程的施工过程中势必会对周围地层造成扰动,进而对既有建筑物造成影响。特别是暗挖隧道零距离下穿既有建筑物时,隧道施工方法和控制措施不当时会对既有建筑物造成不可恢复的影响。
目前,在实际工程中,针对暗挖隧道近距离下穿既有建筑物时,常通过地面注浆、缩短开挖间距、增大超前小导管布设范围、掌子面背后注浆等措施来减小对地层的扰动,减小隧道的施工对既有建筑物的影响。针对暗挖隧道零距离下穿既有建筑物时,实际工程中常常采用竖向混凝土桩等来控制既有建筑物的沉降变形。采用钢筋混凝土桩在地下施工较为困难,且钢筋混凝土桩发挥作用需要一定的时间,施工工期长,工程造价高;且钢筋混凝土桩只是被动限制既有建筑物的沉降变形,并不能主动控制既有建筑物的沉降变形。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提出一种满足双零条件的地下工程结构与施工方法,其中,一种满足双零条件的地下工程结构,具体技术方案如下:
一种满足双零条件的地下工程结构,包括既有建筑物(8)和地下结构,其特征在于:还包括可调支撑体、气压监测装置(4)、变形监测装置(5)和建筑底板(7);
所述既有建筑物(8)建设在所述建筑底板(7)上,所述地下结构设置在所述既有建筑物(8)下方,在所述建筑底板(7)上设置有变形监测装置(5);
所述地下结构包括地下空间、支撑围护(9)和桩基(11),所述地下空间位于所述既有建筑物(8)下方,在所述地下空间相对设置有两个支撑围护(9),在所述地下空间设置有桩基(11),所述桩基(11)位于所述两个支撑围护(9)之间;
在所述支撑围护(9)和所述桩基(11)的顶部均设置有可调支撑体,所述可调支撑体的上端抵接在所述建筑底板(7)上。
进一步地:所述可调支撑体包括气囊本体(1)、单向排气阀门(2)和充气阀门(3);
在所述气囊本体(1)的内部分别与所述单向排气阀门(2)和所述充气阀门(3)连通;
所述充气阀门(3)位于所述气囊本体(1)下部,所述单向排气阀门(2)位于所述气囊本体(1)上部。
进一步地:在所述气囊本体(1)内部设置有气压监测装置(4),所述气压监测装置(4)通过无线连接与外部的采集设备相连。
进一步地:所述气囊本体(1)的气压值参考范围为0.005~0.7MPa。
其中,一种满足双零条件的地下工程结构的施工方法具体采用如下方案:
一种满足双零条件的地下工程结构的施工方法,其特征在于:
其中,在施工顺序上,既有建筑物(8)为在先施工建造,地下结构为在后施工建造;
包括如下步骤:
S1:既有建筑物(8)与地下结构同步规划与设计,结合既有建筑物(8)与地下结构,确定所述气囊本体(1)的规格,预先在工厂制作做好所需气囊本体(1);
S2:将所述气压监测装置(4)安装固定在气囊本体(1)内部,将所述单向排气阀门(2)和所述充气阀门(3)分别与所述气囊本体(1)连通;
S3:将所述变形监测装置(5)安装在建筑底板(7),以监测既有建筑物(8)在地下结构施工过程中的沉降变形;
S4:在地下空间安装有支撑围护(9)结构,同时将所述气囊本体(1)充气后安置在支撑围护(9)结构和建筑底板(7)之间;
S5:在建造底板上先行建造既有建筑物(8);
S6:在地下空间设置桩基(11),在桩基(11)和建筑底板(7)之间也设置气囊本体(1),根据所述变形监测装置(5)采集到的既有建筑物(8)沉降调节气囊本体(1)内的气压值,以保证既有建筑物(8)在地下结构的整个施工过程中的零沉降;
S7:当地下空间施工完成后,保持所述气囊本体(1)内的气压值不变,通过充气阀门(3)往气囊本体(1)内注入水泥浆,打开单向排气阀门(2),随着水泥浆的增多,气囊本体内的气压达到一定数值后,气囊本体内的气体可以通过单向排气阀门(2)逐渐排出,最终水泥浆注满整个气囊本体。
本发明的有益效果为:第一,充气气囊和单向排气阀门可以在工厂提前预制和安装,在后行建造结构物施工过程中采用充气机对气囊本体充气方便,整个施工过程简便快捷,大大缩短了施工工期。
第二,根据变形监测装置实时监测数据,气囊本体在施工过程中可以通过调节气囊中的气压,从而调节气囊在竖向上的伸缩变形,进而主动地控制既有建筑物沉降变形;
同时,在后期向气囊本体注水泥浆时保持气囊本体气压不变,最终实现既有建筑物零沉降。
第三,充气气囊在支撑既有建筑物、控制既有建筑物变形的同时还可以大大的减少混凝土的用量,减小工程造价;
同时,充气气囊自身成本较低,施工时所需人力物力较少。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为可调支撑体的结构示意图;
图中对应的附图标记为,气囊本体1、单向排气阀门2、充气阀门3、气压监测装置4、变形监测装置5、地下结构-隧道6、建筑底板7、既有建筑物8、支撑围护9、岩土体10、桩基11。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
首先给出双零条件的定义,第一为后行建造结构物零距离下穿先行建造既有建筑物;
第二为既有建筑物在既有建筑物与后行建造结构物的整个施工过程中满足零沉降。
如图1所示为本发明实施例结构具体结构描述如下:
一种满足双零条件的地下工程结构,包括既有建筑物8、地下结构、包括可调支撑体、气压监测装置4、变形监测装置5和建筑底板7,在本实施例中,地下结构为隧道6,所述既有建筑物8位于岩土地10上,在该岩土地10开挖有隧道6,该隧道6位于既有建造物8正下方;
既有建筑物8建设在建筑底板7上,地下结构设置在既有建筑物8下方,在建筑底板7上设置有变形监测装置5;
地下结构包括地下空间、支撑围护9和桩基11,地下空间位于既有建筑物8下方,在地下空间相对设置有两个支撑围护9,在地下空间设置有桩基11,桩基11位于两个支撑围护9之间;
在支撑围护9和桩基11的顶部均设置有可调支撑体,可调支撑体的上端抵接在建筑底板7上。
进如图2所示为可调支撑体的结构示意图,具体结构描述如下:
可调支撑体包括气囊本体1、单向排气阀门2和充气阀门3,气囊本体1的气压值参考范围为0.005~0.7MPa。
在气囊本体1的内部分别与单向排气阀门2和充气阀门3连通;
充气阀门3位于气囊本体1下部,单向排气阀门2位于气囊本体1上部。
在气囊本体1内部设置有气压监测装置4,气压监测装置4通过无线连接与外部的采集设备相连。
本发明工作原理,后行建造的隧道结构与先行建造的既有建筑物呈X型立体交叉,且隧道结构零距离下穿既有建筑物时,隧道结构的开挖施工对地层的扰动势必会对上部既有建筑物造成影响,通过所述气囊本体充气后安装固定于既有建筑物下部可承载的构件上,控制气囊本体内气压调节既有建筑物沉降,从而实现既有建构筑的零沉降。
根据变形监测装置4采集到的既有建筑物沉降调节气囊本体的气压值,以保证既有建筑物在后行建造结构物的整个施工过程中的零沉降。
在地下结构施工完成后,保持所述气囊本体内的气压值不变,通过充气阀门往气囊本体内注入所述水泥浆,打开单向排气阀门,随着水泥浆的增多,气囊本体内的气压达到一定数值后,气囊本体内的气体可以通过单向排气阀门逐渐排出,最终水泥浆注满整个气囊本体。
一种满足双零条件的地下工程结构的施工方法具体采用如下方案:
一种满足双零条件的地下工程结构的施工方法,
其中,在施工顺序上,既有建筑物8为在先施工建造,地下结构为在后施工建造;
包括如下步骤:
S1:既有建筑物8与地下结构同步规划与设计,结合既有建筑物8与地下结构,确定气囊本体1的规格,预先在工厂制作做好所需气囊本体1;
S2:将气压监测装置4安装固定在气囊本体1内部,将单向排气阀门2和充气阀门3分别与气囊本体1连通;
S3:将变形监测装置5安装在建筑底板7,以监测既有建筑物8在地下结构施工过程中的沉降变形;
S4:在地下空间安装有支撑围护9结构,同时将气囊本体1充气后安置在支撑围护9结构和建筑底板7之间;
S5:在建造底板上先行建造既有建筑物8;
S6:在地下空间设置桩基11,在桩基11和建筑底板7之间也设置气囊本体1,根据变形监测装置5采集到的既有建筑物8沉降调节气囊本体1内的气压值,以保证既有建筑物8在地下结构的整个施工过程中的零沉降;
S7:当地下空间施工完成后,保持气囊本体1内的气压值不变,通过充气阀门3往气囊本体1内注入水泥浆,打开单向排气阀门2,随着水泥浆的增多,气囊内的气压达到一定数值后,气囊内的气体可以通过高压单向排气阀门2逐渐排出,最终水泥浆注满整个气囊。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节(例如,收放机构不限于采用齿轮传动,而是其它传动;调节机构不限于采用丝杆螺母传动,而是其它传动),而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种满足双零条件的地下工程结构,包括既有建筑物(8)和地下结构,其特征在于:还包括可调支撑体、气压监测装置(4)、变形监测装置(5)和建筑底板(7);
所述既有建筑物(8)建设在所述建筑底板(7)上,所述地下结构设置在所述既有建筑物(8)下方,在所述建筑底板(7)上设置有变形监测装置(5);
所述地下结构包括地下空间、支撑围护(9)和桩基(11),所述地下空间位于所述既有建筑物(8)下方,在所述地下空间相对设置有两个支撑围护(9),在所述地下空间设置有桩基(11),所述桩基(11)位于所述两个支撑围护(9)之间;
在所述支撑围护(9)和所述桩基(11)的顶部均设置有可调支撑体,所述可调支撑体的上端抵接在所述建筑底板(7)上;
所述可调支撑体包括气囊本体(1)、单向排气阀门(2)和充气阀门(3);
在所述气囊本体(1)的内部分别与所述单向排气阀门(2)和所述充气阀门(3)连通;
所述充气阀门(3)位于所述气囊本体(1)下部,所述单向排气阀门(2)位于所述气囊本体(1)上部。
2.根据权利要求1所述一种满足双零条件的地下工程结构,其特征在于:在所述气囊本体(1)内部设置有气压监测装置(4),所述气压监测装置(4)通过无线连接与外部的采集设备相连。
3.根据权利要求2所述一种满足双零条件的地下工程结构与施工方法,其特征在于:所述气囊本体(1)的气压值参考范围为0.005~0.7MPa。
4.一种满足双零条件的地下工程结构的施工方法,其特征在于:
其中,在施工顺序上,既有建筑物(8)为在先施工建造,地下结构为在后施工建造;
包括如下步骤:
S1:既有建筑物(8)与地下结构同步规划与设计,结合既有建筑物(8)与地下结构,确定气囊本体(1)的规格,预先在工厂制作做好所需气囊本体(1);
S2:将气压监测装置(4)安装固定在气囊本体(1)内部,将单向排气阀门(2)和充气阀门(3)分别与所述气囊本体(1)连通;
S3:将变形监测装置(5)安装在建筑底板(7),以监测既有建筑物(8)在地下结构施工过程中的沉降变形;
S4:在地下空间安装有支撑围护(9)结构,同时将所述气囊本体(1)充气后安置在支撑围护(9)结构和建筑底板(7)之间;
S5:在建造底板上先行建造既有建筑物(8);
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