CN115182383B - 软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构及其建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构及其建造方法,包括顶板、底板,及两侧地下连续墙和内衬墙;两侧的内衬墙的外侧均与在建造过程中作为围护结构的地下连续墙凿毛连接;顶板为向上拱起的弧形结构的型钢混凝土组合结构,内部预埋有多根沿水平方向延伸的顶板型钢;每一地下连续墙与顶板连接的位置均对应每一顶板型钢设有沿竖直方向延伸的地墙型钢;每一顶板型钢的两端均与相应的地墙型钢焊接固定;底板下设有多根呈矩形阵列布置的工程桩。建造时,先建造地下连续墙,然后开挖基坑,在基坑内从下向上依次建造隧道,最后恢复路面。本发明的应用能够减少钢筋使用量,提高混凝土浇筑质量,减少渗漏;减少底板和地下墙的配筋。
Description
技术领域
本发明涉及隧道技术领域,特别涉及软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构及其建造方法。
背景技术
随着隧道建设规模越来越大,断面从两车道到四车道,甚至在有些进出匝道口处做到了五或六车道。伴随城市地下空间资源越发紧张,浅部主要留给城市生命线工程,如雨污水干管、电力综合管廊等,道路隧道的埋置深度也就越来越深。
在明挖工法下,现有技术中的设计和建造方法,主要缺点如下:
1、埋深结构跨度大,顶底板的厚度很大,混凝土方量较高;
2、埋深结构跨度大,顶底板配筋数量极高,较密的钢筋难以保证混凝土的振捣效果,混凝土不密实易产生渗漏等质量缺陷;
3、地下连续墙体在顶板和底板处预埋钢筋和接驳器数量巨大,加大了钢筋笼的沉放难度和降低了混凝土的密实度,从而容易产生围护渗漏。
4、钢筋需求量巨大,作业效率低下。
因此,如何减少钢筋使用量,提高混凝土浇筑质量,并确保不会发生渗漏成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明提供软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构及其建造方法,实现的目的是减少钢筋使用量,提高混凝土浇筑质量,并降低渗漏风险。
为实现上述目的,本发明公开了软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构,包括顶板、底板、地下连续墙和内衬墙。
其中,所述顶板和所述底板两侧对应隧道两侧位置均设有地下连续墙和内衬墙;
两侧的所述内衬墙的外侧均与相应一侧在建造过程中作为围护结构的地下连续墙凿毛连接;
所述顶板朝内的一面为向上拱起的弧形结构,内部预埋有多根顶板型钢;
每一所述地下连续墙与所述顶板连接的位置均对应每一所述顶板型钢设有地墙型钢;
每一所述顶板型钢的两端均与相应的所述地墙型钢固定;
所述底板下设有多根呈矩形阵列布置的工程桩。
优选的,所述顶板内,多根所述顶板型钢的上方和下方均设有包括多根分布筋和多根主受力筋的钢筋网;
每一所述分布筋均与所有所述顶板型钢的长度方向垂直设置;
每一所述主受力筋均与所有所述顶板型钢的长度方向平行设置。
更优选的,位于多根所述顶板型钢的上方和下方的两片所述钢筋网的多根所述分布筋均紧贴多根所述顶板型钢设置。
本发明还提供软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构的建造方法,包括:
步骤1、在两面所述内衬墙外侧位置施工所述地下连续墙;
步骤2、施工所有所述工程桩;
步骤3、分层施工所述隧道的基坑围檩及支撑,并同步依次开挖至坑底;
步骤4、浇筑素砼垫层,并完成所述底板的施工;
步骤5、在所述底板的混凝土强度达到设计要求后,拆除所述隧道的基坑中最下道的支撑;
步骤6、完成所述内衬墙和所述顶板的施工;
步骤7、施工所述顶板的防水层;
步骤8、所述隧道的基坑位于所述顶板以上的部分边回填泡沫混凝土并拆除支撑;恢复路面,所述隧道建造完毕。
本发明的有益效果:
本发明通过型钢组合和弧面结构改善隧道顶部受力,通过工程桩改善底板受力,通过地下墙与内衬墙叠合改善侧墙受力。
本发明的应用能够减少钢筋使用量,提高混凝土浇筑质量,减少渗漏;减少底板和地下墙的配筋;减少地下连续墙因混凝土不密实带来的渗漏风险,并进一步提高工作效率。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本发明一实施例的横截面结构示意图。
图2示出本发明一实施例中带有双向通道的横截面结构示意图。
图3示出本发明一实施例中顶板型钢和侧墙型钢连接的结构示意图。
图4示出本发明一实施例中顶板与永久受力结构连接的俯视方向局部结构示意图。
图5示出本发明一实施例中顶板型钢侧面结构示意图。
图6示出本发明一实施例中多根顶板型横截面结构示意图。
图7示出本发明一实施例中完成浇筑素砼垫层的结构示意图。
图8示出本发明一实施例中完成浇筑底板的结构示意图。
图9示出本发明一实施例中完成浇筑顶板的结构示意图。
图10示出本发明一实施例中完成所有步骤的结构示意图。
实施方式
实施例
如图1至图6所示,软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构,包括顶板1、底板2。
其中,顶板1和底板2两侧对应隧道两侧位置均设有地下连续墙4和内衬墙3;
两侧的内衬墙3的外侧均与相应一侧在建造过程中作为围护结构的地下连续墙4凿毛连接;
顶板1为型钢混凝土组合结构,内部沿隧道长度方向预埋有多根沿水平方向延伸的顶板型钢5,朝内的一面为向上拱起的弧形结构;
每一地下连续墙4与顶板1连接的位置均对应每一顶板型钢5设有沿竖直方向延伸的地墙型钢6;
每一顶板型钢5的两端均与相应的地墙型钢6焊接固定;
底板2下设有多根呈矩形阵列布置的工程桩7。
本发明通过型钢的利用和弧形构造的顶板1改善顶板受力条件,减少钢筋使用量,提高混凝土浇筑质量,减少渗漏。
本发明通过呈矩形阵列布置的工程桩7调节底板2受力,减少底板2和地下连续墙4的配筋。
本发明通过减少地下连续墙4内的预埋的钢筋接驳器,减少地下连续墙4因混凝土不密实带来的渗漏风险;通过钢筋量的减少进一步提高工作效率。
在某些实施例中,顶板1内,多根顶板型钢5的上方和下方均设有包括多根分布筋8和多根主受力筋9的钢筋网;
每一分布筋8均与所有顶板型钢5的长度方向垂直设置;
每一主受力筋9均与所有顶板型钢5的长度方向平行设置。
在某些实施例中,位于多根顶板型钢5的上方和下方的两片钢筋网的多根分布筋8均紧贴多根顶板型钢5设置。
在某些实施例中,每一地墙型钢6的上端均超出顶板13米以上,下端均位于顶板1以下3米。
在某些实施例中,每一顶板型钢5和每一地墙型钢6均为H型钢。
如图6至图10所示,本发明还提供软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构的建造方法,包括如下步骤:
步骤1、在两面内衬墙3外侧位置施工地下连续墙4;
步骤2、施工所有工程桩7;
步骤3、分层施工隧道的基坑围檩及支撑11,并同步依次开挖至坑底;
步骤4、浇筑素砼垫层10,并完成底板2的施工;
步骤5、在底板2的混凝土强度达到设计要求后,拆除隧道的基坑中最下道的支撑11;
步骤6、完成内衬墙3和顶板1的施工;
步骤7、施工顶板1的防水层;
步骤8、隧道的基坑位于顶板1以上的部分边回填泡沫混凝土12并拆除支撑11;恢复路面,隧道建造完毕。
在某些实施例中,在步骤2中,每一工程桩7均超灌1.5米高度,即每一工程桩7的上端均高于底板2底面1.5米。
在某些实施例中,底板2的施工步骤如下:
在步骤1施工地下连续墙4时,在每一地下连续墙4与底板2连接的位置埋设多个钢筋接驳器;
每一钢筋接驳器均与相应的地下连续墙4的钢筋笼固定连接;
埋设的多个钢筋接驳器能够满足接驳钢筋锚固要求;
在步骤4完成浇筑素砼垫层10后还包括如下步骤:
步骤4.1、凿除每一工程桩7高于底板2上面100毫米以上的部分,使每一工程桩7的钢筋均伸入底板2达到满足锚固的要求;
步骤4.2、铺设底板2的钢筋;底板2的钢筋中外层钢筋与两侧地下连续墙4相应位置的钢筋接驳器进行连接;
步骤4.3、浇筑底板2的混凝土至腋角以上300毫米。
在某些实施例中,施工内衬墙3和顶板1的步骤如下:
在步骤1施工地下连续墙4时,在每一地下连续墙4与顶板1连接的位置埋设多个钢筋接驳器和多根地墙型钢6;
每一钢筋接驳器和每一地墙型钢6均与相应的地下连续墙4的钢筋笼固定连接;
埋设的多个钢筋接驳器能够满足接驳钢筋锚固要求;
在步骤6中还包括如下步骤:
步骤6.1、绑扎每一内衬墙3的钢筋,并安装每一内衬墙3的模板,浇筑每一内衬墙3的混凝土至顶板1以下300毫米;
步骤6.2、待已经浇筑的每一内衬墙3的混凝土达到设计要求后,拆除模板,并进行养护;
步骤6.3、在底板2上搭设满堂盘扣式支架,并安装顶板1的底模;
顶板1的底模通过小块模板拼接出弧面;
步骤6.4、绑扎顶板1内位于多根顶板型钢5下方的下层钢筋;
步骤6.5、剥离每一地下连续墙4,即地下连续墙4内侧面每一地墙型钢6处的混凝土,使每一地墙型钢6均露出;然后将每一顶板型钢5的两端均与相应的地墙型钢6焊接固定;
步骤6.6、绑扎顶板1内位于多根顶板型钢5上方的上层钢筋,并将上层钢筋中的每一主受力筋9均与相应位置的钢筋接驳器连接;
步骤6.7、浇筑顶板1的混凝土;
步骤6.8、待顶板1的混凝土强度达到设计强度,拆除满堂盘扣式支架,以及顶板1的底模。
在某些实施例中,对于包括中墙的隧道,在步骤6.1绑扎每一内衬墙3的钢筋时,同时绑扎中墙的钢筋;且中墙与每一内衬墙3同步浇筑至顶板1相同高度。
在安装每一内衬墙3的模板时,同时安装中墙的模板;在浇筑每一内衬墙3的混凝土时,同时浇筑中墙的混凝土。
在步骤6.2中,待已经浇筑的每一内衬墙3和中墙的混凝土达到设计要求后,拆除模板,并进行养护。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构,包括顶板(1)、底板(2),其特征在于:所述顶板(1)和所述底板(2)两侧对应隧道两侧位置均设有地下连续墙(4)和内衬墙(3);
两侧的所述内衬墙(3)的外侧均与相应一侧在建造过程中作为围护结构的地下连续墙(4)凿毛连接;
所述顶板(1)朝内的一面为向上拱起的弧形结构,内部预埋有多根顶板型钢(5);
每一所述地下连续墙(4)与所述顶板(1)连接的位置均对应每一所述顶板型钢(5)设有地墙型钢(6);
每一所述顶板型钢(5)的两端均与相应的所述地墙型钢(6)固定;
所述底板(2)下设有多根呈矩形阵列布置的工程桩(7)。
2.根据权利要求1所述的软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构,其特征在于,所述顶板(1)内,多根所述顶板型钢(5)的上方和下方均设有包括多根分布筋(8)和多根主受力筋(9)的钢筋网;
每一所述分布筋(8)均与所有所述顶板型钢(5)的长度方向垂直设置;
每一所述主受力筋(9)均与所有所述顶板型钢(5)的长度方向平行设置。
3.根据权利要求2所述的软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构,其特征在于,位于多根所述顶板型钢(5)的上方和下方的两片所述钢筋网的多根所述分布筋(8)均紧贴多根所述顶板型钢(5)设置。
4.根据权利要求3所述的软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构的建造方法,包括如下步骤:
步骤1、在两面所述内衬墙(3)外侧位置施工所述地下连续墙(4);
步骤2、施工所有所述工程桩(7);
步骤3、分层施工所述隧道的基坑围檩及支撑(11),并同步依次开挖至坑底;
步骤4、浇筑素砼垫层(10),并完成所述底板(2)的施工;
步骤5、在所述底板(2)的混凝土强度达到设计要求后,拆除所述隧道的基坑中最下道的支撑(11);
步骤6、完成所述内衬墙(3)和所述顶板(1)的施工;
步骤7、施工所述顶板(1)的防水层;
步骤8、所述隧道的基坑位于所述顶板(1)以上的部分边回填泡沫混凝土(12)并拆除支撑(11);恢复路面,所述隧道建造完毕。
5.根据权利要求4所述的软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构的建造方法,其特征在于,所述底板(2)的施工步骤为:在步骤1施工所述地下连续墙(4)时,在每一所述地下连续墙(4)与所述底板(2)连接的位置埋设多个钢筋接驳器;
每一所述钢筋接驳器均与相应的所述地下连续墙(4)的钢筋笼固定连接。
6.根据权利要求5所述的软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构的建造方法,其特征在于,在步骤4完成浇筑素砼垫层(10)后还包括如下步骤:
步骤4.1、凿除每一所述工程桩(7)高于所述底板(2)上面100毫米以上的部分,使每一所述工程桩(7)的钢筋均伸入所述底板(2)达到满足锚固的要求;
步骤4.2、铺设所述底板(2)的钢筋;所述底板(2)的钢筋中外层钢筋与两侧所述地下连续墙(4)相应位置的所述钢筋接驳器进行连接;
步骤4.3、浇筑所述底板(2)的混凝土至腋角以上。
7.根据权利要求4所述的软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构的建造方法,其特征在于,施工所述内衬墙(3)和所述顶板(1)的步骤如下:
在步骤1施工所述地下连续墙(4)时,在每一所述地下连续墙(4)与所述顶板(1)连接的位置埋设多个钢筋接驳器和多根所述地墙型钢(6);
每一所述钢筋接驳器和每一所述地墙型钢(6)均与相应的所述地下连续墙(4)的钢筋笼固定连接。
8.根据权利要求7所述的软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构的建造方法,其特征在于,在步骤6中,还包括如下步骤:
步骤6.1、绑扎每一所述内衬墙(3)的钢筋,并安装每一所述内衬墙(3)的模板,浇筑每一所述内衬墙(3)的混凝土至所述顶板(1)以下;
步骤6.2、待已经浇筑的每一所述内衬墙(3)的混凝土达到设计要求后,拆除所述模板,并进行养护;
步骤6.3、在所述底板(2)上搭设满堂盘扣式支架,并安装所述顶板(1)的底模;所述顶板(1)的底模通过小块模板拼接出弧面;
步骤6.4、绑扎所述顶板(1)内位于多根所述顶板型钢(5)下方的下层钢筋;
步骤6.5、剥离每一所述地下连续墙(4),即所述地下连续墙(4)内侧面每一所述地墙型钢(6)处的混凝土,使每一所述地墙型钢(6)均露出;然后将每一所述顶板型钢(5)的两端均与相应的所述地墙型钢(6)固定;
步骤6.6、绑扎所述顶板(1)内位于多根所述顶板型钢(5)上方的上层钢筋,并将所述上层钢筋中的每一所述主受力筋(9)均与相应位置的所述钢筋接驳器连接;
步骤6.7、浇筑所述顶板(1)的混凝土;待所述顶板(1)的混凝土强度达到设计强度,拆除所述满堂盘扣式支架,以及所述顶板(1)的底模。
9.根据权利要求8所述的软土富水区深埋大跨度明挖隧道结构的建造方法,其特征在于,对于包括中墙的所述隧道,在所述步骤6.1绑扎每一所述内衬墙(3)的钢筋时,同时绑扎所述中墙的钢筋;所述中墙与每一所述内衬墙(3)同步浇筑至所述顶板(1)相同高度。
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