CN113404073A - 一种预埋式地铁车站框架结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预埋式地铁车站框架结构及其施工方法，底部沉箱位于基坑底部紧贴于侧墙布置，中间沉箱和顶部沉箱紧贴于侧墙通过浮动柱安装于底部沉箱上方，浮动柱贯穿底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱并固定，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱之间填充有夯土层；分体侧板包括底部侧板和中间侧板；底部侧板上垂直连接有端部阀板，端部阀板侧面通过连接筋固定到底部沉箱上，底部侧板通过连接筋连接到最底部的中间沉箱上，中间侧板连接到其余中间沉箱的侧壁上；底部侧板和中间侧板背向侧墙的一侧设置有挤压面，挤压面为倾斜结构；在顶部沉箱之间设置支撑架组件；施工时，首先开挖小基坑埋入各沉箱并夯实土层，安装完支撑架组件后，再完全开挖夯土层。

Description

一种预埋式地铁车站框架结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种预埋式地铁车站框架结构及其施工方法，属于地铁建筑领域。

背景技术

地铁车站挖掘一般是先进行基坑挖掘，随后在基坑侧墙面上设置钢结构挡板，并在钢结构挡板之间通过法兰连接横梁实现挡板的横向支撑以防止基坑的侧墙塌方；此钢结构虽然可以对基坑进行支撑，但是基坑挖掘完成后，钢结构放置之前，依旧容易存在基坑的局部塌方或者是土壤的局部滑移；虽然现在新型建筑都为整体钢结构建筑，利用基坑配合阀板的结构；但在地铁开挖线路上依旧有较多的传统砖混房，而且其地基仅为桩结构，很容易在基坑挖掘时，发生地基土壤滑移发生地桩弯曲或者是建筑局部沉降的情况，进而导致基坑附近建筑的开裂，影响居住安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中基坑开挖工艺容易导致周围建筑开裂的技术问题，提供一种预埋式地铁车站框架结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种预埋式地铁车站框架结构，包括：

沉箱组件，底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱；底部沉箱位于基坑底部紧贴于侧墙布置，中间沉箱和顶部沉箱紧贴于侧墙通过浮动柱安装于底部沉箱上方，浮动柱贯穿底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱并固定，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱之间填充有夯土层；

侧墙板组件，包括分体侧板、隔离板；

分体侧板包括底部侧板和中间侧板；底部侧板上垂直连接有端部阀板，端部阀板侧面通过连接筋固定到底部沉箱上，底部侧板通过连接筋连接到最底部的中间沉箱上，中间侧板连接到其余中间沉箱的侧壁上；其底部侧板和中间侧板背向侧墙的一侧设置有挤压面，挤压面为相对水平线倾斜结构，其中倾斜角为α，90°＜α＜180°；隔离板包括用于与底部侧板和中间侧板表面接触的接触面，接触面紧贴于挤压面，隔离板外侧为内墙固定面；

支撑架组件，包括端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁和支撑柱；其中在顶部沉箱上设置有一个朝向基坑外侧延伸的延伸部，端部连接箱固定于延伸部顶端；端部浮动梁包括一个浮动连接部，在浮动连接部上垂直连接有分体横梁连接部，其中浮动连接部内贯穿连接有一个浮动孔，浮动孔为盲孔结构，所述浮动柱的顶端穿入到浮动孔内，浮动柱的端部与浮动孔的端部之间填充弹性介质；端部连接箱侧壁与端部浮动梁的浮动连接部之间浮动连接，分体横梁连接部上通过法兰固定分体横梁；在部分分体横梁上固定有分体竖梁；支撑柱通过法兰固定到分体竖梁上，支撑柱底端插入到基坑底部内；

阀板组件，包括若干阀板箱，阀板箱焊接固定于支撑柱底端，阀板箱底部与基坑底部接触；阀板箱内设置钢筋混凝土结构，相邻阀板箱之间通过钢筋互相连接，位于基坑外侧的阀板箱通过钢筋连接到端部阀板上。

作为本发明的进一步改进，内墙固定面与水平线垂直设置，其中内墙固定面与接触面之间布置钢筋混凝土，其中钢筋与内墙固定面、接触面焊接固定；焊接固定可以提升内墙的结合强度，防止隔离板因为下沉与内墙发生分离，导致内墙的稳定性变差。

作为本发明的进一步改进，端部连接箱朝向基坑内的一侧设置有一个浮动接触端A，端部浮动梁的浮动连接部的侧壁上设置有浮动接触端B，浮动接触端A与浮动接触端B之间通过减震垫块A固定连接；通过减震垫块进行浮动连接，可以防止基坑侧墙结构下沉或者是局部振动对车站内墙的影响。

作为本发明的进一步改进，还包括混凝土组件，混凝土组件包括侧墙、顶板、顶墙、主体柱和底板，其中底板浇筑于各阀板箱上部，顶板通过钢筋结构与端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁一体浇筑；在顶板的下方浇筑顶墙，侧墙设置于隔离板的内墙固定面对应顶墙与底板之间。

作为本发明的进一步改进，在浮动连接部的浮动孔盲端还设置有一个观察孔，在浮动梁的顶端同轴固定有一个插入到观察孔中的观察杆，观察杆端部设置观察块，观察杆的端部外露于地面；观察孔可以实现对浮动柱也就是各个沉箱下沉量的观测，以便提前做出预警。

作为本发明的进一步改进，端部浮动梁包括与端部连接箱浮动连接的端部连接端和与分体横梁固定连接的分体连接端；端部连接端和分体连接端之间通过滑动杆滑动连接，浮动柱两端分别同轴插入到端部连接端和分体连接端内，在滑动柱上同轴套接有减震垫块B，端部连接端与分体连接端压紧于减震垫块B的两侧；横梁结构边缘设计成减震浮动结构，可以降低地铁车站上部地面冲击对地铁车站内墙的影响。

作为本发明的进一步改进，所述底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱均为空心结构，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱侧壁预设浮动柱连接孔，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱内部填充有混凝土；沉箱采用后灌浆结构，可以在沉箱安装时，降低沉箱自重，安装后利用混凝土提升强度。

预埋式地铁车站框架结构的施工方法,包括如下步骤：

侧墙基坑的开挖和回填，各个侧墙位置的基坑依次进行开挖和回填，在地铁的车站基坑设置位置对应侧墙的位置开挖出沉箱沟槽，在沟槽内首先放入底部沉箱，并在底部沉箱上通过混凝土固定浮动柱，随后放入第一个中间沉箱，随后回填部分土壤并夯实，再依次放入其余中间沉箱，将中间沉箱组合到浮动柱上，最后放入顶部沉箱；

各侧墙基坑回填完工后，在基坑中对应支撑柱的位置进行打桩，将支撑柱压入到基坑底部，支撑柱压装完成后对基坑位置的地表进行开挖，并在顶部沉箱上通过法兰连接端部连接箱，随后在端部连接箱的侧壁通过减震垫块A连接端部浮动梁，在各个顶部沉箱上连接的端部浮动梁之间连接分体横梁实现顶端框架的组装，顶端框架组装完成后同时将分体横梁的部分三通管与支撑柱顶端进行固定连接；

对基坑主体进行开挖，由侧墙朝向中部进行开挖，在侧墙位置基坑开挖的过程中在底部沉箱和底部第一个中间沉箱上通过钢筋焊接一体的底部侧板和端部阀板，在其余中间沉箱上通过钢筋连接中间侧板；

基坑开挖完成后，在中间侧板、底部侧板构成的侧墙支撑结构上放置隔离板，同时在支撑柱对应基坑底部的位置安装钢筋结构的阀板箱，同时利用钢筋将各个阀板箱与端部阀板进行连接，连接完成后首先进行底部的混凝土灌浆制成底板，随后在隔离板表面进行混凝土灌浆制成侧墙，随后进行顶端布置顶部钢筋结构，顶部钢筋结构连接于分体横梁之间，对钢筋结构与端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁一体浇筑形成顶板，顶板完成后，在支撑柱和顶板下方设置一体的内钢筋结构，一体浇筑出主体柱和顶墙。

本发明的有益效果是：

1、本发明首先通过对基坑的小范围开挖，可以降低大范围基坑开挖导致土壤滑动导致周围建筑破损的问题；同时设置沉箱、浮动柱和夯土可以预先以较小的开挖实现基坑周围支撑围栏的布局，以消除后期基坑整体开挖时，基坑侧墙土壤的滑动；顶端预先布置的横梁可以在基坑完成后放置基坑侧墙的滑移；沉箱可以在整个地下建筑完成后，提供额外的侧墙与基坑内壁面的滑动摩擦力和结合强度；沉箱侧端设置的挤压面以及隔离板的接触面为倾斜结构，在基坑内地铁车站结构局部下沉时，可以通过挤压面和接触面的相对挤压提供对地铁车站侧墙在竖直方向的挤压支撑，而整体下沉时对车站的挤压可以将挤压力提供给结构强度更为稳定的横梁，提升整体的建筑寿命；当与车站整体混凝土结构一体的顶部横梁框架与基坑侧墙一体的沉箱之间发生相对滑动时，可以通过观察孔观察到浮动柱相对顶部横梁框架的移动量，以便于对支撑柱的顶升结构做出调整。

2、本施工过程可以降低单词开挖基坑的强度，同时实时埋入沉箱并回填夯土，可以防止因为大范围开挖基坑导致的周遭土层结构受损，进而发生周遭建筑的下沉和破损。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是中间沉降的局部剖面示意图。

图中：1、中间沉箱；2、底部沉箱；3、沉箱内腔；4、顶部沉箱；5、浮动柱；6、延伸部；7、端部连接箱；8、浮动接触端A；9、浮动接触端B；10、减震垫块A；11、端部浮动梁；12、浮动孔；13、观察孔；14、观察杆；15、观察块；16、端部连接端；17、分体连接端；18、滑动杆；19、减震垫块B；20、分体横梁；21、法兰；22、三通管；23、支撑柱；24、端部阀板；25、底部侧板；26、中间侧板；27、隔离板；28、接触面；29、夯土层；30、阀板箱；31、钢筋结构；32、底板；33、侧墙；34、主体柱；35、顶板；36、顶墙；37、延伸耳；38、浮动柱连接孔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明为一种预埋式地铁车站框架结构，包括：

沉箱组件，底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱；底部沉箱位于基坑底部紧贴于侧墙布置，中间沉箱和顶部沉箱紧贴于侧墙通过浮动柱安装于底部沉箱上方，浮动柱贯穿底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱并固定，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱之间填充有夯土层；

侧墙板组件，包括分体侧板、隔离板；

分体侧板包括底部侧板和中间侧板；底部侧板上垂直连接有端部阀板，端部阀板侧面通过连接筋固定到底部沉箱上，底部侧板通过连接筋连接到最底部的中间沉箱上，中间侧板连接到其余中间沉箱的侧壁上；其底部侧板和中间侧板背向侧墙的一侧设置有挤压面，挤压面为相对水平线倾斜结构，其中倾斜角为α，90°＜α＜180°；隔离板包括用于与底部侧板和中间侧板表面接触的接触面，接触面紧贴于挤压面，隔离板外侧为内墙固定面；

支撑架组件，包括端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁和支撑柱；其中在顶部沉箱上设置有一个朝向基坑外侧延伸的延伸部，端部连接箱固定于延伸部顶端；端部浮动梁包括一个浮动连接部，在浮动连接部上垂直连接有分体横梁连接部，其中浮动连接部内贯穿连接有一个浮动孔，浮动孔为盲孔结构，所述浮动柱的顶端穿入到浮动孔内，浮动柱的端部与浮动孔的端部之间填充弹性介质；端部连接箱侧壁与端部浮动梁的浮动连接部之间浮动连接，分体横梁连接部上通过法兰固定分体横梁；在部分分体横梁上固定有分体竖梁；支撑柱通过法兰固定到分体竖梁上，支撑柱底端插入到基坑底部内；

阀板组件，包括若干阀板箱，阀板箱焊接固定于支撑柱底端，阀板箱底部与基坑底部接触；阀板箱内设置钢筋混凝土结构，相邻阀板箱之间通过钢筋互相连接，位于基坑外侧的阀板箱通过钢筋连接到端部阀板上。

进一步的，内墙固定面与水平线垂直设置，其中内墙固定面与接触面之间布置钢筋混凝土，其中钢筋与内墙固定面、接触面焊接固定。

进一步的，端部连接箱朝向基坑内的一侧设置有一个浮动接触端A，端部浮动梁的浮动连接部的侧壁上设置有浮动接触端B，浮动接触端A与浮动接触端B之间通过减震垫块A固定连接。

进一步的，还包括混凝土组件，混凝土组件包括侧墙、顶板、顶墙、主体柱和底板，其中底板浇筑于各阀板箱上部，顶板通过钢筋结构与端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁一体浇筑；在顶板的下方浇筑顶墙，侧墙设置于隔离板的内墙固定面对应顶墙与底板之间。

进一步的，在浮动连接部的浮动孔盲端还设置有一个观察孔，在浮动梁的顶端同轴固定有一个插入到观察孔中的观察杆，观察杆端部设置观察块，观察杆的端部外露于地面。

进一步的，端部浮动梁包括与端部连接箱浮动连接的端部连接端和与分体横梁固定连接的分体连接端；端部连接端和分体连接端之间通过滑动杆滑动连接，浮动柱两端分别同轴插入到端部连接端和分体连接端内，在滑动柱上同轴套接有减震垫块B，端部连接端与分体连接端压紧于减震垫块B的两侧。

如图2，进一步的，所述底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱均为空心结构，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱侧壁预设浮动柱连接孔，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱内部填充有混凝土；为了提升强度，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱表面还均设置有钢筋制成的延伸耳。

预埋式地铁车站框架结构的施工方法,包括如下步骤：

侧墙基坑的开挖和回填，各个侧墙位置的基坑依次进行开挖和回填，在地铁的车站基坑设置位置对应侧墙的位置开挖出沉箱沟槽，在沟槽内首先放入底部沉箱，并在底部沉箱上通过混凝土固定浮动柱，随后放入第一个中间沉箱，随后回填部分土壤并夯实，再依次放入其余中间沉箱，将中间沉箱组合到浮动柱上，最后放入顶部沉箱；

各侧墙基坑回填完工后，在基坑中对应支撑柱的位置进行打桩，将支撑柱压入到基坑底部，支撑柱压装完成后对基坑位置的地表进行开挖，并在顶部沉箱上通过法兰连接端部连接箱，随后在端部连接箱的侧壁通过减震垫块A连接端部浮动梁，在各个顶部沉箱上连接的端部浮动梁之间连接分体横梁实现顶端框架的组装，顶端框架组装完成后同时将分体横梁的部分三通管与支撑柱顶端进行固定连接；

对基坑主体进行开挖，由侧墙朝向中部进行开挖，在侧墙位置基坑开挖的过程中在底部沉箱和底部第一个中间沉箱上通过钢筋焊接一体的底部侧板和端部阀板，在其余中间沉箱上通过钢筋连接中间侧板；

基坑开挖完成后，在中间侧板、底部侧板构成的侧墙支撑结构上放置隔离板，同时在支撑柱对应基坑底部的位置安装钢筋结构的阀板箱，同时利用钢筋将各个阀板箱与端部阀板进行连接，连接完成后首先进行底部的混凝土灌浆制成底板，随后在隔离板表面进行混凝土灌浆制成侧墙，随后进行顶端布置顶部钢筋结构，顶部钢筋结构连接于分体横梁之间，对钢筋结构与端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁一体浇筑形成顶板，顶板完成后，在支撑柱和顶板下方设置一体的内钢筋结构，一体浇筑出主体柱和顶墙；

因为顶板与地面为一体固定结构，所以地铁车站和各沉箱会发生不同步的下沉或者振动，而当地铁车站整体下沉时，因为沉箱通过夯土层与土壤层之间结合固定，所以地铁混凝土结构下沉时，会通过隔离板挤压各个沉箱上的侧板结构，通过斜面利用侧板对隔离板进行挤压，挤压的应力则会通过顶部沉箱上部的端部连接箱将挤压应力传递给浮动减震垫块A和减震垫块B，进而传递给结构强度较大的横梁结构，以分散挤压应力，同时横梁的反向作用力会提供给隔离板支撑力，所以可以沉箱可以防止地铁车站的混凝土结构下沉，同时沉箱也提供了地铁车站基坑侧墙的摩擦力和浮力；除此之外，因为沉箱的侧板与隔离板之间为局部滑动接触，配合以横梁结构的减震垫块，可以降低地铁运行时，土地振动对地铁车站的传递或者是地铁车站振动对边缘土壤层的传递；在车站沉降时，地铁车站上部的混凝土层会与沉箱一体的浮动柱之间差异移动，而移动量则会通过观察杆的移动体现，而观察杆的移动则可以通过测量观察块相对地面的落差实现检测。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种预埋式地铁车站框架结构，其特征是，包括：

沉箱组件，底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱；底部沉箱位于基坑底部紧贴于侧墙布置，中间沉箱和顶部沉箱紧贴于侧墙通过浮动柱安装于底部沉箱上方，浮动柱贯穿底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱并固定，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱之间填充有夯土层；

侧墙板组件，包括分体侧板、隔离板；

分体侧板包括底部侧板和中间侧板；底部侧板上垂直连接有端部阀板，端部阀板侧面通过连接筋固定到底部沉箱上，底部侧板通过连接筋连接到最底部的中间沉箱上，中间侧板连接到其余中间沉箱的侧壁上；其底部侧板和中间侧板背向侧墙的一侧设置有挤压面，挤压面为相对水平线倾斜结构，其中倾斜角为α，90°＜α＜180°；隔离板包括用于与底部侧板和中间侧板表面接触的接触面，接触面紧贴于挤压面，隔离板外侧为内墙固定面；支撑架组件，包括端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁和支撑柱；其中在顶部沉箱上设置有一个朝向基坑外侧延伸的延伸部，端部连接箱固定于延伸部顶端；端部浮动梁包括一个浮动连接部，在浮动连接部上垂直连接有分体横梁连接部，其中浮动连接部内贯穿连接有一个浮动孔，浮动孔为盲孔结构，所述浮动柱的顶端穿入到浮动孔内，浮动柱的端部与浮动孔的端部之间填充弹性介质；端部连接箱侧壁与端部浮动梁的浮动连接部之间浮动连接，分体横梁连接部上通过法兰固定分体横梁；在部分分体横梁上固定有分体竖梁；支撑柱通过法兰固定到分体竖梁上，支撑柱底端插入到基坑底部内；

阀板组件，包括若干阀板箱，阀板箱焊接固定于支撑柱底端，阀板箱底部与基坑底部接触；阀板箱内设置钢筋混凝土结构，相邻阀板箱之间通过钢筋互相连接，位于基坑外侧的阀板箱通过钢筋连接到端部阀板上。

2.如权利要求1所述的一种预埋式地铁车站框架结构，其特征是：内墙固定面与水平线垂直设置，其中内墙固定面与接触面之间布置钢筋混凝土，其中钢筋与内墙固定面、接触面焊接固定。

3.如权利要求1所述的一种预埋式地铁车站框架结构，其特征是：端部连接箱朝向基坑内的一侧设置有一个浮动接触端A，端部浮动梁的浮动连接部的侧壁上设置有浮动接触端B，浮动接触端A与浮动接触端B之间通过减震垫块A固定连接。

4.如权利要求1所述的一种预埋式地铁车站框架结构，其特征是：还包括混凝土组件，混凝土组件包括侧墙、顶板、顶墙、主体柱和底板，其中底板浇筑于各阀板箱上部，顶板通过钢筋结构与端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁一体浇筑；在顶板的下方浇筑顶墙，侧墙设置于隔离板的内墙固定面对应顶墙与底板之间。

5.如权利要求1所述的一种预埋式地铁车站框架结构，其特征是：在浮动连接部的浮动孔盲端还设置有一个观察孔，在浮动梁的顶端同轴固定有一个插入到观察孔中的观察杆，观察杆端部设置观察块，观察杆的端部外露于地面。

6.如权利要求1所述的一种预埋式地铁车站框架结构，其特征是：端部浮动梁包括与端部连接箱浮动连接的端部连接端和与分体横梁固定连接的分体连接端；端部连接端和分体连接端之间通过滑动杆滑动连接，浮动柱两端分别同轴插入到端部连接端和分体连接端内，在滑动柱上同轴套接有减震垫块B，端部连接端与分体连接端压紧于减震垫块B的两侧。

7.如权利要求1所述的一种预埋式地铁车站框架结构，其特征是：所述底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱均为空心结构，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱侧壁预设浮动柱连接孔，在底部沉箱、顶部沉箱和中间沉箱内部填充有混凝土。

8.一种如权利要求1所述的预埋式地铁车站框架结构的施工方法,其特征是，包括如下步骤：

侧墙基坑的开挖和回填，各个侧墙位置的基坑依次进行开挖和回填，在地铁的车站基坑设置位置对应侧墙的位置开挖出沉箱沟槽，在沟槽内首先放入底部沉箱，并在底部沉箱上通过混凝土固定浮动柱，随后放入第一个中间沉箱，随后回填部分土壤并夯实，再依次放入其余中间沉箱，将中间沉箱组合到浮动柱上，最后放入顶部沉箱；

各侧墙基坑回填完工后，在基坑中对应支撑柱的位置进行打桩，将支撑柱压入到基坑底部，支撑柱压装完成后对基坑位置的地表进行开挖，并在顶部沉箱上通过法兰连接端部连接箱，随后在端部连接箱的侧壁通过减震垫块A连接端部浮动梁，在各个顶部沉箱上连接的端部浮动梁之间连接分体横梁实现顶端框架的组装，顶端框架组装完成后同时将分体横梁的部分三通管与支撑柱顶端进行固定连接；

对基坑主体进行开挖，由侧墙朝向中部进行开挖，在侧墙位置基坑开挖的过程中在底部沉箱和底部第一个中间沉箱上通过钢筋焊接一体的底部侧板和端部阀板，在其余中间沉箱上通过钢筋连接中间侧板；

基坑开挖完成后，在中间侧板、底部侧板构成的侧墙支撑结构上放置隔离板，同时在支撑柱对应基坑底部的位置安装钢筋结构的阀板箱，同时利用钢筋将各个阀板箱与端部阀板进行连接，连接完成后首先进行底部的混凝土灌浆制成底板，随后在隔离板表面进行混凝土灌浆制成侧墙，随后进行顶端布置顶部钢筋结构，顶部钢筋结构连接于分体横梁之间，对钢筋结构与端部连接箱、端部浮动梁、分体横梁一体浇筑形成顶板，顶板完成后，在支撑柱和顶板下方设置一体的内钢筋结构，一体浇筑出主体柱和顶墙。

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