CN112901213A - 一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法 - Google Patents

一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，采用在地下车站的地连墙、钢管柱及支撑均已施工完毕的基础上，横穿地连墙施工管幕结构；之后在管幕结构的下方，划分不同尺寸的横向导洞进行暗挖施工；其中，不同尺寸的横向导洞间隔设置，且对不同尺寸的横向导洞采用间隔分步开挖；最后，完成地下顶板及纵梁施工；本发明在管幕结构的支护下，对地铁车站进行横向导洞的间隔分步暗挖，随后完成地下顶板和纵梁的施工；通过管幕结构隔绝地下水，并承担上覆土体荷载，进行不同尺寸的横向导洞间隔分步暗挖，以减小施工中土体坍塌和地表沉陷的风险，极大的提高了施工的安全性和可行性。

Description

一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法
技术领域
本发明属于地下工程施工技术领域，特别涉及一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法。
背景技术
目前，在城市地铁车站的盖挖法施工中，受施工场地限制，跨车站施工需要在地下进行顶板的暗筑施工；由于顶板的上覆土方量较大，且暗挖施工常常会受到地下水的影响；采用传统矿山法暗挖会给施工带来极大的安全风险，可能引起土体坍塌和地表沉陷，并危害周边建构筑物的结构安全。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，以解决采用传统矿山法进行地下顶板暗挖施工时，易引起土体坍塌及地表沉陷，危害周边建构筑物的结构安全，安全风险较高的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明公开了一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，在地下车站的地连墙、钢管柱及支撑均已施工完毕的基础上，横穿地连墙施工管幕结构；之后在管幕结构的下方，划分不同尺寸的横向导洞进行暗挖施工；其中，不同尺寸的横向导洞间隔设置，且对不同尺寸的横向导洞采用间隔分步开挖；最后，完成地下顶板及纵梁施工。
进一步的，所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，具体包括以下步骤：
步骤1、在地铁车站的地连墙、钢管柱及支撑均已施工完毕的基础上，横穿地连墙施工若干管幕结构；若干管幕结构均水平设置，且沿地连墙的延伸方向排布；
步骤2、在地连墙上，定位出A型导洞两侧的预留柱，并对应管幕结构与地连墙的连接处进行扩凿，得到柱顶节点凹槽；
步骤3、将柱顶节点凹槽处，施工柱顶节点；
步骤4、在每个钢管柱处，定位A型导洞的位置，破除A型导洞对应的地连墙；开挖A型导洞，并完成A型导洞的初支封闭；
步骤5、定位B型导洞的位置，破除B型导洞对应的地连墙；开挖B型导洞，并完成B型导洞的初支封闭；其中，B型导洞与A型导洞间隔设置；
步骤6、在A型导洞中，施作临时钢支撑；之后完成纵梁和A型导洞范围内的顶板施工；
步骤7、凿除A型导洞两侧预留柱；完成B型导洞范围内的顶板施工；拆除临时钢支撑，地下顶板施工完成。
进一步的，步骤1中，相邻管幕结构之间的空隙采用微膨胀混凝土进行充填。
进一步的，步骤3中，施工柱顶节点时，采用在柱顶节点凹槽范围，将地连墙上下钢筋加筋焊接连接，并浇筑混凝土，填充密实，得到柱顶节点。
进一步的，步骤4中，具体包括以下步骤：
步骤41、在每个钢管柱处，定位A型导洞的位置；
步骤42、破除A型导洞上半部分对应的地连墙，并开挖A型导洞的上半部分土体，并施作A型导洞的顶部初期支护和初支隔壁的上半部分；
步骤43、破除A型导洞下半部分对应的地连墙，并开挖A型导洞的下半部分土体，并施作A型导洞的底部初期支护和初支隔壁的下半部分。
进一步的，凿除A型导洞两侧的预留柱的同时，对A型导洞的初支隔壁进行拆除。
进一步的，步骤5中，具体包括以下步骤：
步骤51、在相邻两个A型导洞之间，定位B型导洞的位置；
步骤52、破除B型导洞上半部分对应的地连墙，并开挖B型导洞的上半部分土体；并施作B型导洞的顶部初期支护；
步骤53、破除B型导洞下半部分对应的地连墙，并开挖B型导洞的下半部分土体；并施作B型导洞的底部初期支护；
其中，破除B型导洞对应的地连墙时，保留A型导洞与B型导洞之间的预留柱。
进一步的，A型导洞的竖向中心线与钢管柱的中心线重合，A型导洞横穿待施工地下顶板下方土体。
进一步的，B型导洞横穿待施工地下顶板下方土体，且B型导洞的宽度小于A型导洞的宽度。
进一步的，步骤7中，待纵梁与A型导洞范围内的顶板达到设计强度后，凿除A型导洞两侧的预留柱。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，通过设置管幕结构，实现对地下水的隔绝；同时，管幕结构与导洞的初期支护共同承担上覆土体荷载，并采用划分A型导洞和B型导洞间隔分步暗挖，有效减小了施工过程土体坍塌和地表沉陷的风险，极大提高了施工的安全性和可行性；本发明适用于在城市地铁车站的盖挖法施工中，当施工场地受限，一跨车站需要在地下进行顶板暗筑；本发明中，采用在管幕支护下，通过暗挖横向导洞施工地下顶板及纵梁，有效隔绝地下水，减小土体坍塌的风险，同时减小地表沉降，极大地提升了施工的安全性。
进一步的，相邻管幕结构之间采用微膨胀混凝土进行充填，微膨胀混凝土在水化期间会有一定的自由膨胀量，可防治由于收缩引起的混凝土裂缝，同时有助于将相邻管幕结构间的空隙填充密实，有效防止地下水的侵入。
进一步的，通过在柱顶节点凹槽处，施工柱顶节点；施工管幕结构时地连墙被凿穿，后续施工导洞时需保留部分地连墙作为预留柱；此时预留柱柱顶节点处会成为薄弱部位，通过设置柱顶节点，有效提高了预留柱柱顶节点的强度，提高了施工安全性。
进一步的，A型导洞和B型导洞开挖过程，采用上下分步开挖支护，有效减小了单次开挖的掌子面暴露面积，减小掌子面坍塌风险；同时，上下分步开挖，有效控制导洞下方土体的回弹量和上覆土体的沉降量。
进一步的，通过每根钢管柱所在位置定位A型导洞的位置，确保了每根钢管柱位于A型导洞的中间位置，有助于在A型导洞范围内顶板施工完毕后，且B型导洞范围内顶板施工完成前，实现将部分覆土荷载能够有效传递至钢管柱，提高了顶板施工的安全性。
附图说明
图1为地下顶板施作完毕但导洞初期支护尚未拆除的地铁车站横剖面示意图；
图2为实施例所述的施工方法中步骤1的结构示意图；
图3为实施例所述的施工方法中步骤2的结构示意图；
图4为实施例所述的施工方法中步骤3的结构示意图；
图5为实施例所述的施工方法中步骤4的结构示意图；
图6为实施例所述的施工方法中步骤5的结构示意图；
图7为实施例所述的施工方法中步骤6的结构示意图；
图8为实施例所述的施工方法中步骤7的结构示意图；
图9为实施例所述的施工方法中步骤8的结构示意图；
图10为实施例所述的施工方法中步骤9的结构示意图；
图11为实施例所述的施工方法中步骤10的结构示意图；
图12为实施例所述的施工方法中步骤11的结构示意图。
其中，1地连墙，2钢管柱，3支撑，4管幕结构，5导洞初期支护，6横向导洞，7顶板，8纵梁，9柱顶节点，10A型导洞，11A型导洞顶部初期支护，12初支隔壁，13A型导洞底部初期支护，14B型导洞，15预留柱，16B型导洞顶部初期支护，17B型导洞底部初期支护，18临时钢支撑。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，采用在地下车站的地连墙、钢管柱及支撑均已施工完毕的基础上，横穿地连墙施工管幕结构；之后在管幕结构的下方，划分不同尺寸的横向导洞进行暗挖施工；其中，不同尺寸的横向导洞间隔设置，且对不同尺寸的横向导洞采用间隔分步开挖；最后，完成地下顶板及纵梁施工。
本发明所述的地下顶板施工方法，具体包括以下步骤：
步骤1、在地铁车站的地连墙1、钢管柱2及支撑3均已施工完毕的基础上，横穿地连墙1施工若干管幕结构4，若干管幕结构4均水平设置，且沿地连墙1的延伸方向排布；其中，相邻管幕结构4之间的空隙采用微膨胀混凝土进行充填，以起到隔绝地下水的作用，避免了地下水进入地下顶板施工区域。
步骤2、在地连墙1上，定位出A型导洞10两侧的预留柱15，并对应管幕结构4与地连墙1的连接处进行扩凿，得到柱顶节点凹槽。
步骤3、将柱顶节点凹槽处，施工柱顶节点9；其中，施工柱顶节点9时，采用在柱顶节点凹槽范围，将地连墙上下钢筋加筋焊接连接，并浇筑混凝土，填充密实，得到柱顶节点9；本发明中，施工管幕结构时地连墙将被凿穿，而后续施工导洞时需保留部分地连墙作为预留柱，此时预留柱柱顶节点处会成为薄弱部位，因此，将凿出的柱顶节点凹槽处地连墙上下钢筋加筋焊接连接，然后浇筑混凝土完成柱顶节点的施工，有效提高了预留柱柱顶节点的强度。
步骤4、在每个钢管柱2处，定位A型导洞10的位置，破除A型导洞10对应的地连墙；开挖A型导洞10，并完成A型导洞10的初支封闭；本发明中，A型导洞10的竖向中心线与钢管柱2的中心线重合，A型导洞10横穿待施工地下顶板下方土体；根据每根钢管柱所在位置定位A型导洞位置，且每根钢管柱位于A型导洞中间位置。根据实际施工中钢管柱的间距，使B型导洞位于两钢管柱之间，且A型导洞横截面宽度尺寸稍大于B型导洞；A型导洞左右侧壁及底部平整，顶壁预设弧度，有助于将上部荷载作为水平力传递至两侧预留柱。A型导洞横截面方向与地连墙延伸方向平行，A型导洞纵向延伸至对侧地连墙。
具体包括以下步骤：
步骤41、在每个钢管柱2处，定位A型导洞10的位置；
步骤42、破除A型导洞10上半部分对应的地连墙，并开挖A型导洞10的上半部分土体，并施作A型导洞10的顶部初期支护和初支隔壁12的上半部分；
步骤43、破除A型导洞10下半部分对应的地连墙，并开挖A型导洞10的下半部分土体，并施作A型导洞10的底部初期支护和初支隔壁12的下半部分。
步骤5、定位B型导洞14的位置，破除B型导洞14对应的地连墙；开挖B型导洞14，并完成B型导洞14的初支封闭；其中，B型导洞14与A型导洞10间隔设置；根据实际施工中钢管柱2的间距，B型导洞14位于相邻两钢管柱之间，且B型导洞14横截面宽度尺寸稍小于A型导洞；B型导洞14左右侧壁及底部平整，顶壁预设弧度，有助于将上部荷载作为水平力传递至两侧预留柱；B型导洞横纵向方向与A型导洞一致，B型导洞横截面方向与地连墙延伸方向一致，B型导洞纵向延伸至对侧地连墙。
具体包括以下步骤：
步骤51、在相邻两个A型导洞10之间，定位B型导洞14的位置；
步骤52、破除B型导洞14上半部分对应的地连墙，并开挖B型导洞14的上半部分土体；并施作B型导洞14的顶部初期支护；
步骤53、破除B型导洞14下半部分对应的地连墙，并开挖B型导洞14的下半部分土体；并施作B型导洞14的底部初期支护；其中，破除B型导洞14对应的地连墙时，保留A型导洞10与B型导洞14之间的预留柱15。
步骤6、在A型导洞10中，施作临时钢支撑18；之后完成纵梁8和A型导洞10范围内的顶板7施工；
步骤7、待纵梁8与A型导洞10范围内的顶板7达到设计强度后，凿除A型导洞10两侧的预留柱15，并对A型导洞10的初支隔壁12进行拆除；完成B型导洞14范围内的顶板7施工；待A型导洞10B型和导洞14范围内的顶板7全部达到设计强度后，拆除临时钢支撑18，地下顶板施工完成。
本发明所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，在管幕结构的支护下，根据钢管柱位置定位尺寸不同的A型导洞和B型导洞，并对地铁车站进行A型导洞和B型导洞的间隔分步暗挖，随后完成地下顶板和纵梁的施工；本发明所述的施工方法有效解决了盖挖法施工地铁车站中，地下顶板暗筑施工的难题；有效减小了施工中土体坍塌和地表沉陷的风险，极大的提高了施工的安全性和可行性。
实施例
以某地铁车站为例，该地铁车站采用盖挖法施工，由于车站上覆土体中埋设既有地下管线，施工场地受限，一跨车站需要在地下进行顶板暗筑；如附图1-12所示，本实施例提供了一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，具体包括以下步骤：
步骤1、在地铁车站的地连墙1、钢管柱2以及支撑3均已施工完毕的基础上，穿透地连墙1施工若干管幕结构4，若干管幕结构4均水平设置，且沿地连墙1的延伸方向排布；其中，相邻管幕结构4之间的空隙采用微膨胀混凝土进行充填，以起到隔绝地下水的作用，避免了地下水进入地下顶板施工区域。
步骤2、在地连墙1上，定位出A型导洞10两侧的预留柱15的位置，并在其管幕断墙处扩凿出柱顶节点9的范围，将柱顶节点处上下地连墙钢筋凿出留好，得到柱顶节点凹槽；
步骤3、将凿出的柱顶节点凹槽范围地连墙上下钢筋加筋焊接连接，然后浇筑混凝土，填充密实，完成柱顶节点9的施工；
步骤4、定位出钢管柱2节点范围内的A型导洞10，其中，根据每根钢管柱所在位置定位A型导洞位置，且每根钢管柱位于A型导洞中间位置；根据实际施工中钢管柱的间距，使B型导洞位于两钢管柱之间，且A型导洞横截面宽度尺寸稍大于B型导洞；A型导洞左右侧壁及底部平整，顶壁则有一定弧度，有助于将上部荷载作为水平力传递至两侧预留柱；A型导洞横截面方向与地连墙延伸方向一致，A型导洞纵向延伸至对侧地连墙；破除A型导洞10的上半部分对应的地连墙1，开挖A型导洞10的上半部分土体，施作A型导洞顶部初期支护11和初支隔壁12上部；
步骤5、开槽开挖至A型导洞10底部，具体的，在A型导洞上半部分的洞口紧贴地连墙处进行开槽开挖，开槽目的是破除A型导洞的下半部分对应的地连墙，以便进行下半部分A型导洞的后续开挖和初支封闭；破除A型导洞10的下半部分对应的地连墙，开挖A型导洞10的下半部分土体，施作A型导洞底部初期支护13和初支隔壁12的下半部分，完成A型导洞10的初支封闭；
步骤6、定位出B型导洞14的位置，根据实际施工中钢管柱的间距，B型导洞位于两钢管柱之间，且B型导洞横截面宽度尺寸稍小于A型导洞。B型导洞左右侧壁及底部平整，顶壁则有一定弧度，有助于将上部荷载作为水平力传递至两侧预留柱。B型导洞横纵向方向与A型导洞一致，B型导洞横截面方向与地连墙延伸方向一致，B型导洞纵向延伸至对侧地连墙；破除B型导洞14的上半部分对应的地连墙，保留好相邻横向导洞6上半部分之间地连墙上的预留柱15；其中，横向导洞6包括A型导洞10和B型导洞14；开挖B型导洞14的上半部分土体，施作B型导洞顶部初期支护16；
步骤7、破除B型导洞14的下半部分对应的地连墙，保留好相邻横向导洞6下半部分之间地连墙上的预留柱15，开挖B型导洞14的下半部分土体，施作B型导洞底部初期支护17，完成B型导洞14的初支封闭；
步骤8、施作A型导洞范围内的临时钢支撑18和模板，然后完成全部纵梁8和A型导洞10范围内的顶板7施工；临时钢支撑18在全部顶板达到设计强度前，起到将顶板自重和上部土体荷载传递至下部土体的作用；纵梁8采用钢筋混凝土结构，其纵向与车站纵向一致，其位于钢管柱2的正上方，宽度根据设计要求确定，高度需足够连接上方支撑3和下方钢管柱2。
步骤9、待纵梁8和A型导洞10范围内的顶板7达到设计强度后，拆除初支隔壁12并凿除地连墙预留柱15；
步骤10、完成B型导洞14范围内的顶板7施工；
步骤11、待全部完成的顶板7达到设计强度后，拆除临时钢支撑18，地下顶板施工完毕。
本实施例所述的地下顶板施工方法，在管幕支护下，通过暗挖横向导洞施工地下顶板及纵梁，可以隔绝地下水，有效减小土体坍塌的风险，同时减小地表沉降，极大地提升了施工的安全性。
本发明所述的地下顶板施工方法，在管幕支护下，根据钢管柱位置定位尺寸不同的A型导洞和B型导洞，对地铁车站进行A型导洞和B型导洞的间隔分步暗挖，随后完成地下顶板和纵梁的施工；通过管幕结构隔绝地下水，且和导洞内初期支护共同承担上覆土体荷载，来进行两种尺寸的横向导洞间隔分步暗挖，以减小施工中土体坍塌和地表沉陷的风险，极大的提高了施工的安全性和可行性。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，在地下车站的地连墙、钢管柱及支撑均已施工完毕的基础上，横穿地连墙施工管幕结构；之后在管幕结构的下方，划分不同尺寸的横向导洞进行暗挖施工；其中，不同尺寸的横向导洞间隔设置，且对不同尺寸的横向导洞采用间隔分步开挖；最后，完成地下顶板及纵梁施工。
2.根据权利要求1所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、在地铁车站的地连墙(1)、钢管柱(2)及支撑(3)均已施工完毕的基础上，横穿地连墙(1)施工若干管幕结构(4)；若干管幕结构(4)均水平设置，且沿地连墙(1)的延伸方向排布；
步骤2、在地连墙(1)上，定位出A型导洞(10)两侧的预留柱(15)，并对应管幕结构(4)与地连墙(1)的连接处进行扩凿，得到柱顶节点凹槽；
步骤3、将柱顶节点凹槽处，施工柱顶节点(9)；
步骤4、在每个钢管柱(2)处，定位A型导洞(10)的位置，破除A型导洞(10)对应的地连墙；开挖A型导洞(10)，并完成A型导洞(10)的初支封闭；
步骤5、定位B型导洞(14)的位置，破除B型导洞(14)对应的地连墙；开挖B型导洞(14)，并完成B型导洞(14)的初支封闭；其中，B型导洞(14)与A型导洞(10)间隔设置；
步骤6、在A型导洞(10)中，施作临时钢支撑(18)；之后完成纵梁(8)和A型导洞(10)范围内的顶板(7)施工；
步骤7、凿除A型导洞(10)两侧预留柱(15)；完成B型导洞(14)范围内的顶板(7)施工；拆除临时钢支撑(18)，地下顶板施工完成。
3.根据权利要求2所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，步骤1中，相邻管幕结构(4)之间的空隙采用微膨胀混凝土进行充填。
4.根据权利要求2所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，步骤3中，施工柱顶节点(9)时，采用在柱顶节点凹槽范围，将地连墙上下钢筋加筋焊接连接，并浇筑混凝土，填充密实，得到柱顶节点(9)。
5.根据权利要求2所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，步骤4中，具体包括以下步骤：
步骤41、在每个钢管柱(2)处，定位A型导洞(10)的位置；
步骤42、破除A型导洞(10)上半部分对应的地连墙，并开挖A型导洞(10)的上半部分土体，并施作A型导洞(10)的顶部初期支护和初支隔壁(12)的上半部分；
步骤43、破除A型导洞(10)下半部分对应的地连墙，并开挖A型导洞(10)的下半部分土体，并施作A型导洞(10)的底部初期支护和初支隔壁(12)的下半部分。
6.根据权利要求5所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，凿除A型导洞(10)两侧的预留柱(15)的同时，对A型导洞(10)的初支隔壁(12)进行拆除。
7.根据权利要求2所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，步骤5中，具体包括以下步骤：
步骤51、在相邻两个A型导洞(10)之间，定位B型导洞(14)的位置；
步骤52、破除B型导洞(14)上半部分对应的地连墙，并开挖B型导洞(14)的上半部分土体；并施作B型导洞(14)的顶部初期支护；
步骤53、破除B型导洞(14)下半部分对应的地连墙，并开挖B型导洞(14)的下半部分土体；并施作B型导洞(14)的底部初期支护；
其中，破除B型导洞(14)对应的地连墙时，保留A型导洞(10)与B型导洞(14)之间的预留柱(15)。
8.根据权利要求2所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，A型导洞(10)的竖向中心线与钢管柱(2)的中心线重合，A型导洞(10)横穿待施工地下顶板下方土体。
9.根据权利要求2所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，B型导洞(14)横穿待施工地下顶板下方土体，且B型导洞(14)的宽度小于A型导洞(10)的宽度。
10.根据权利要求1所述的一种基于管幕支护下的地下顶板施工方法，其特征在于，步骤7中，待纵梁(8)与A型导洞(10)范围内的顶板(7)达到设计强度后，凿除A型导洞(10)两侧的预留柱(15)。
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