CN112681374A - 一种复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，包括以下步骤：紧贴通道两侧预设点位间隔布置灌注桩，在通道中间间隔设置钻孔灌注桩，并在每个中间灌注桩中插入格构柱；开挖出通道拱顶以上的土体，在两侧灌注桩顶部沿通道长度方向设置第一冠梁；在两侧的灌注桩内侧设置牛腿；铺设混凝土垫层，垫层的两端与两侧的牛腿连接，沿混凝土垫层上端面浇筑混凝土顶板，回填土体恢复道路；开挖通道顶板至通道底板之间的土体，拆除混凝土垫层；浇筑通道底板、通道侧墙和中隔墙。本发明缩短了施工工期，降低了成本，减小了施工对既有道路交通的阻断时间，隔断通道施工对邻近建筑结构的影响，减小通道施工对周边土体的扰动，提升施工安全性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法。
背景技术
在城市建筑密集建成区，地下空间的兴起，不仅仅面临支护问题还需要解决道路地面交通疏解难题。采用明挖施工工艺占地面积大，且会中断道路交通，将会面临巨大的交通压力；采用暗挖施工工艺，周边城市基础设施多，变形控制难度大，且会面临冒顶、垮塌的风险。常规的暗挖结构顶部采用大管棚支护、侧壁采用小导管、锚杆等注浆加固，支护结构刚度小，难以抵抗大的变形，且初支格栅、中隔墙等临时构件施工进度慢，拆除难度大，换撑风险高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，缩短了施工工期，降低了成本，减小了施工对既有道路交通的阻断时间，隔断通道施工对邻近建筑结构的影响，减小通道施工对周边土体的扰动，提升施工安全性。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，包括以下步骤：
1)在既有道路上紧贴通道两侧预设点位沿通道长度方向依次间隔钻孔设置多个灌注桩，沿通道中间线依次间隔设置多个钻孔灌注桩，并在通道中间的每个灌注桩中插入格构柱；
2)在既有道路上开挖出通道拱顶以上的土体，按照通道拱顶弧线对土体进行整平和碾压；
3)破除通道两侧灌注桩桩头，清除浮渣，在通道两侧的灌注桩顶部沿通道长度方向设置第一冠梁；
4)在通道两侧的灌注桩上部内侧设置牛腿；
5)沿通道拱顶弧线施工铺设混凝土垫层，混凝土垫层的两端与两侧灌注桩的牛腿连接，并将混凝土垫层与格构柱连接；
6)在格构柱顶部沿通道长度方向设置第二冠梁，沿混凝土垫层上端面浇筑混凝土，形成弧形通道顶板，顶板的弧顶与第二冠梁连接，顶板的两端分别与牛腿连接；
7)待顶板混凝土养护达到一定强度后，回填顶板以上土体，恢复道路；
8)从通道两端开挖通道顶板至通道底板之间的土体，拆除混凝土垫层；
9)浇筑通道底板，并沿通道两侧的灌注桩内侧设置通道的侧墙，沿中间格构柱设置通道的中隔墙。
按照上述技术方案，在所述的步骤6)中，沿混凝土垫层上端面浇筑混凝土之前，沿混凝土垫层上端面铺设隔水膜。
按照上述技术方案，在所述的步骤7)中，待顶板混凝土养护达到90％强度后，回填顶板以上土体。
按照上述技术方案，在所述的步骤6)中，弧形顶板与第二冠梁浇筑成一体。
按照上述技术方案，通道两侧的灌注桩的直径为1m，通道侧边的相邻两灌注桩之间的间隔距离为2m。
按照上述技术方案，中间的灌注桩的直径为1m，通道中间的相邻两灌注桩之间的间隔距离为3m。
按照上述技术方案，格构柱的截面长和宽为0.4m×0.4m。
按照上述技术方案，通道两侧的灌注桩的桩顶高于通道侧墙顶1～1.5m，通道两侧的灌注桩的桩底与通道底板之间的距离为通道净空高度的1.5～2倍。
按照上述技术方案，通道两侧的灌注桩的桩底与通道底板之间的距离为4～6m。
按照上述技术方案，牛腿包括钢筋混凝土和型钢，型钢通过螺栓与钢筋混凝土连接，钢筋混凝土与顶板之间和钢筋混凝土与侧墙之间连接有预留筋，钢筋混凝土通过植筋与侧边灌注桩连接。
按照上述技术方案，型钢为工字钢双拼。
按照上述技术方案，垫层下端面设有素土夯实层，垫层的厚度为10～15cm，夯实层的厚度为30～50cm，夯实层的压实度不小于93％。
本发明具有以下有益效果：
本发明利用钻孔灌注桩作为支护结构的受力体系，抵抗地下开挖引起的侧向变形，对周边临时建筑结构起到隔断作用；同时作为竖向受力体，承受顶部土体和结构自身的荷载，最大程度发挥灌注桩的特性；结构顶部土体采用明挖，顶板现浇的方式，实现了顶板一次浇筑成型，避免了施工顶板超前管棚和初支结构，在底部开挖时兼作顶板支护结构，缩短了施工工期，降低了成本，减小了施工对既有道路交通的阻断时间，隔断通道施工对邻近建筑结构的影响，减小通道施工对周边土体的扰动。
附图说明
图1是本发明实施例中开挖土体浇筑通道顶板时通道的截面示意图；
图2是本发明实施例中回填顶板上方土体后通道的截面示意图；
图3是本发明实施例中完成侧墙和中隔墙后通道的截面示意图；
图4是图2的A-A视图；
图5是图1的K局部示意图；
图6是图2的M局部示意图；
图中，1-既有道路，2-灌注桩，3-格构柱，4-牛腿，5-第一冠梁，6-垫层，7-夯实层，8-隔水膜，9-灌注桩加强段，10-顶板，11-第二冠梁，12-底板，13-侧墙，14-中隔墙，15-工字钢双拼，16-第一预留筋，17-第二预留筋，18-植筋，19-螺栓，20-承托板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图6所示，本发明提供的一个实施例中的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，包括以下步骤：
1)在既有道路1上紧贴通道预设位置两侧边线沿通道长度方向依次间隔钻孔设置多个灌注桩2，沿通道中间线依次间隔设置多个钻孔灌注桩2，并在通道中间的每个灌注桩2中插入格构柱3；
2)在既有道路1上开挖出通道拱顶结构以上的土体，按照通道拱顶弧线对土体进行整平和碾压；
3)破除通道两侧灌注桩2桩头，清除浮渣，在通道两侧的灌注桩2顶部沿通道长度方向设置第一冠梁5；
4)在通道两侧的灌注桩2上部内侧设置牛腿4；
5)沿通道拱顶弧线施工铺设混凝土垫层6，混凝土垫层6的两端与两侧灌注桩2的牛腿4连接，并将混凝土垫层6与格构柱3连接；
6)在格构柱3顶部沿通道长度方向设置第二冠梁11，沿混凝土垫层6上端面浇筑混凝土，形成弧形通道顶板10，顶板10的弧顶与第二冠梁11连接，顶板10的两端分别与牛腿4连接；
7)待顶板10混凝土养护达到一定强度后，回填顶板10以上土体，恢复道路；
8)从通道两端开挖通道顶板10至通道底板12之间的土体，拆除混凝土垫层6；
9)浇筑通道底板12，并沿通道两侧的灌注桩2内侧设置通道的侧墙13，沿中间格构柱3设置通道的中隔墙14。
进一步地，在所述的步骤6)中，沿混凝土垫层6上端面浇筑混凝土之前，沿混凝土垫层6上端面铺设隔水膜8。
进一步地，在所述的步骤7)中，待顶板10混凝土养护达到90％强度后，回填顶板10以上土体。
进一步地，在所述的步骤6)中，弧形顶板10与第二冠梁11浇筑成一体。
进一步地，通道两侧的灌注桩2的直径为1m，通道侧边的相邻两灌注桩2之间的间隔距离为2m。
进一步地，中间的灌注桩2的直径为1m，通道中间的相邻两灌注桩2之间的间隔距离为3m。
进一步地，格构柱3的截面长和宽为0.4m×0.4m。
进一步地，通道两侧的灌注桩2的桩顶高于通道侧墙13顶1～1.5m，通道两侧的灌注桩2的桩底与通道底板12之间的距离为通道净空高度的1.5～2倍。
进一步地，通道两侧的灌注桩2的桩底与通道底板12之间的距离为4～6m。
进一步地，牛腿4包括钢筋混凝土和型钢，型钢通过螺栓与钢筋混凝土连接，钢筋混凝土与顶板10之间和钢筋混凝土与侧墙13之间连接有预留筋，钢筋混凝土通过植筋与侧边灌注桩2连接。
进一步地，型钢为工字钢双拼15。
进一步地，垫层6下端面设有素土夯实层7，垫层6的厚度为10～15cm，夯实层7的厚度为30～50cm，夯实层7的压实度不小于93％。
本发明的工作原理：本发明综合了逆作法和盖挖法的施工优点，利用钻孔灌注桩2作为支护结构的受力体系，抵抗地下开挖引起的侧向变形，对周边临时建筑结构起到隔断作用；同时作为竖向受力体，承受顶部土体和结构自身的荷载，最大程度发挥灌注桩2的特性。结构顶部土体采用明挖，盖板现浇的方式，实现了顶板10一次浇筑成型，避免了施工顶板10超前管棚和初支结构，在底部开挖时兼作顶板支护结构。
本发明的优点：(1)本发明解决了通道施工长时间占道阻断交通的难题，通过明挖浅层土体，施工盖板并及时回填，恢复交通；暗挖从两侧实施对称开挖，对暗挖通道顶部的交通影响较小。(2)本发明解决了通道顶部超前支护时间长、质量难把控、刚度不足的难题，先施做结构顶板，将顶板作为上部土体的支承结构，节省了初支和超前支护的费用，同时结构刚度大，顶部变形小；(3)本发明解决了顶板施工模板和支撑搭设的问题，利用夯实后的土体和垫层6作为模板，无需设置支撑，简化了施工工序，缩短了施工工期，降低了工程造价。(4)本发明解决了通道开挖过程中邻近建筑结构侧向、竖向变形大的难题，利用刚度较大的钻孔灌注抵抗土体侧向挤压，隔断通道施工对邻近建筑结构的影响，减小通道施工对周边土体的扰动；同时灌注桩作为竖向受力体，承载通道顶部土体和结构的荷载，显著减小通道的竖向变形；(5)本发明解决了暗挖通道施工进度慢的难题，常规暗挖工艺需要逐榀开挖逐榀支护，本发明通过已施工完成的顶板和灌注桩将竖向荷载有效的传递至桩底和桩周土体，在开挖过程中已形成稳定的受力体。开挖过程中不需要逐榀开挖、逐榀支护，能够实现大开挖。两侧导洞不需要保持安全距离，能够实现同步开挖。(6)本发明解决了暗挖通道临时初支构件的施工和拆除问题，顶板无初支结构，一次性成型；侧壁为钻孔灌注桩与二衬结构融为一体，充分利用灌注桩的受力特性；中隔墙14采用格构柱3，无需拆除，不仅能够承载开挖过程中上部土体的荷载，还能与钢筋绑扎完成后形成永久性结构；(7)本发明解决了永久性结构与临时结构结合难的问题，通过牛腿4将顶板与灌注桩结合起来，利用拱顶的水平荷载抵抗灌注桩外侧土体的挤压，同时将上部荷载传递给灌注桩。将结构顶板与灌注桩有机的结合为一体。
为解决上述问题，本发明有针对性的制定相应的技术方案：复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工技术，技术包含以下步骤：
1.测量放线、管线调查：根据通道的布置情况，测出两侧和中间钻孔灌注桩的点位；调查周边管线情况、地下水位情况；调查周边建筑结构基础埋深和间距。
2.灌注桩施工：紧贴通道两侧结构边线设置两排Φ1000@2000mm的钻孔灌注桩，桩顶高于通道侧墙13顶1.0～1.5m，桩底距离通道结构底宜为6～10m(通道净空的1.5～2倍)；通道底和顶区间的灌注桩配筋需要加强，加强侧为通道侧。
通道中间设置一排Φ1000@3000mm钻孔灌注桩，桩中间插入平面尺寸为0.4*0.4m矩形格构柱3，桩顶与通道拱顶底标高齐平，混凝土仅浇筑至通道底板12标高。桩底距离通道结构底宜为4～6m，用来稳固格构柱3并承载一定的竖向荷载。当地下水位较高时，桩间设置搅拌桩作为止水帷幕。
3.面层浅挖：开挖出通道拱顶结构以上的土体，按照拱顶弧线对土体进行整平和碾压。土体轮廓线侵入拱顶结构，侵入深度为垫层10～15cm厚度和素土夯实厚度30～50cm之和。素土压实度不小于93％，夯实后的素土和混凝土垫层作为顶板的底模。
4.施工冠梁：破除两侧灌注桩桩头，清除浮渣。施工两侧冠梁1，截面尺寸1.2*0.8m。清理出格构柱3顶土体，四个方向焊接承托板(平面尺寸0.4*0.2m，2.5cm厚)，用来承托顶板结构和上部回填土体的荷载。
5.施工牛腿4：牛腿4由钢筋混凝土和型钢组成，牛腿4区域土体局部下挖留出作业面。破除灌注桩侧面部分混凝土，牛腿4侵入灌注桩内15～20cm，在灌注桩水平向和斜向(20°～30°)中植入22钢筋。
沿通道方向绑扎牛腿4钢筋，与植筋1、灌注桩主筋连接形成整体，支模浇筑牛腿4混凝土。牛腿4向下沿通道方向布置预留筋1，便于后续与侧墙13连接。牛腿4外端面预埋钢板和螺栓，与双拼工字钢2m/节(22a/b)通过螺栓连接，节与节之间采用螺栓连接便于拆卸。
6.施工垫层：垫层采用15～20cm厚C25混凝土，由两侧向中间施工，施工完成后对面层进行收光处理。垫层两端落在双拼型钢上，型钢上部与垫层混凝土浇筑在一起。养护至强度达到80％时，面层反复涂刷隔离剂。垫层沿通道方向1m每节，节与节之间进行完全切断，便于后期分节拆除。
清理出格构柱3内的土体，向格构柱3内灌入高标号的混凝土C35，振捣密实。增强格构柱3的刚度和竖向承载力。
7.绑扎钢筋、浇筑混凝土：在垫层面层铺设一层隔水薄膜，确保垫层与顶板结构彻底隔绝，便于后期拆卸。开始绑扎顶板钢筋网，横向主筋与预留筋2进行有效焊接。拱顶承托板和格构柱3区域钢筋进行加固，钢筋与格构柱3、承托板进行焊接。
承托板区域沿通道方向形成冠梁2，对拱顶起强化作用，同时将单个的格构柱3连接成整体，增强整体稳定性。对牛腿4顶部面层进行凿毛处理，浇筑顶板混凝土，由两端向中间施工。
8.土体回填：待顶板混凝土养护，强度达到90％后，开始回填顶板以上土体，分层回填密实，及时恢复路面、开放交通。
9.通道开挖：从通道两端同步施工，当通道高度较高时，先施工Ⅰ、Ⅱ区土体，再施工
Ⅲ、Ⅳ区土体，呈台阶式开挖。顶部Ⅰ区土体每开挖2m，拆除顶部混凝土垫层。开挖出的通道内桩间土，挂8，150*150mm钢筋网片，喷8cm厚混凝土填充。
10.结构施工：Ⅱ区土体每开挖5m及时施工垫层，开挖完成10～15m后开始施工结构，两侧通道底板12尽量同步浇筑。先浇筑底板12，侧墙13和边墙浇筑30cm高。待混凝土强度达到75％后，开始拆除边摸，施工侧墙13和中隔墙14。
本发明的优势在于简化施工工艺，利用灌注桩作为侧向和竖向受力体，实现了灌注桩的支护作用和抗压性能。通过浅挖盖挖的施工工艺，显著提高了项目的整体安全性，介绍了初支费用，降低了施工难度；逆作法施工技术，将支护结构和永久性结构融为一体，较少了施工工序，且支护效果更好。而盖挖法，能够避免长时间阻断交通，顶板施工完成后能够及时恢复交通，再实施地下开挖。结合逆作法和盖挖法两种施工工艺，不仅能够缩短交通占道时间，还能够提升施工安全性。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在既有道路上紧贴通道两侧预设点位沿通道长度方向依次间隔钻孔设置多个灌注桩，沿通道中间线依次间隔设置多个钻孔灌注桩，并在通道中间的每个灌注桩中插入格构柱；
2)在既有道路上开挖出通道拱顶以上的土体，按照通道拱顶弧线对土体进行整平和碾压；
3)破除通道两侧灌注桩桩头，清除浮渣，在通道两侧的灌注桩顶部沿通道长度方向设置第一冠梁；
4)在通道两侧的灌注桩上部设置牛腿；
5)沿通道拱顶弧线施工铺设混凝土垫层，混凝土垫层的两端与两侧灌注桩的牛腿连接，并将混凝土垫层与格构柱连接；
6)在格构柱顶部沿通道长度方向设置第二冠梁，沿混凝土垫层上端面浇筑混凝土，形成弧形通道顶板，顶板的弧顶与第二冠梁连接，顶板的两端分别与牛腿连接；
7)待顶板混凝土养护达到一定强度后，回填顶板以上土体，恢复道路；
8)从通道两端开挖通道顶板至通道底板之间的土体，拆除混凝土垫层；
9)浇筑通道底板，并沿通道两侧的灌注桩内侧设置通道的侧墙，沿中间格构柱设置通道的中隔墙。
2.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，在所述的步骤6)中，沿混凝土垫层上端面浇筑混凝土之前，沿混凝土垫层上端面铺设隔水膜。
3.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，在所述的步骤7)中，待顶板混凝土养护达到90％强度后，回填顶板以上土体。
4.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，在所述的步骤6)中，弧形顶板与第二冠梁浇筑成一体。
5.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，通道两侧的灌注桩的直径为1m，通道侧边的相邻两灌注桩之间的间隔距离为2m。
6.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，中间的灌注桩的直径为1m，通道中间的相邻两灌注桩之间的间隔距离为3m；格构柱截面的长和宽为0.4m×0.4m。
7.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，通道两侧的灌注桩的桩顶高于通道侧墙顶1～1.5m，通道两侧的灌注桩的桩底与通道底板之间的距离为通道净空高度的1.5～2倍。
8.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，牛腿包括钢筋混凝土和型钢，型钢通过螺栓与钢筋混凝土连接，钢筋混凝土与顶板之间和钢筋混凝土与侧墙之间连接有预留筋，钢筋混凝土通过植筋与侧边灌注桩连接。
9.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，垫层下端面设有素土夯实层，垫层的厚度为10～15cm，夯实层的厚度为30～50cm，夯实层的压实度不小于93％。
10.根据权利要求1所述的复杂条件下浅埋暗挖通道盖挖逆作法施工方法，其特征在于，地下水位较高时同列的相邻灌注桩之间设置搅拌桩。
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