CN115305966A - 一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，包括：在地铁车站外侧施作基坑围护结构，开挖基坑并在基坑围护结构靠近地铁车站的一侧预留反压土体，同时在基坑内部桩上方施作混凝土支墩；将斜向预制钢管桩两端分别同混凝土支墩和基坑围护结构顶部相连接，并在基坑围护结构顶部浇筑冠梁；开挖反压土体，形成施工作业面，从上至下依次安装预制钢管梁，使预制钢管梁两端分别同基坑围护结构和斜向预制钢管桩相连接，浇筑混凝土形成支护框架；在已有支护框架上布设组合式水箱压载系统，并在组合式水箱压载系统内注水形成反压；直至反压土体开挖完毕。本发明的优点是：避免了单侧基坑大面积开挖卸载对运营地铁车站结构安全的影响。

Description

一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法
技术领域
本发明涉及基坑支护的技术领域，尤其是一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法。
背景技术
随着城市建设的不断发展，城市轨道交通网络逐渐完善，地铁沿线往往成为商业、住宅建筑等开发的黄金地带，导致越来越多的基坑工程密贴运营地铁车站。单侧基坑大面积开挖卸载极易导致运营地铁车站产生过度的侧向变形，危及运营地铁车站结构安全，安全风险极高。传统的土锚杆支护因为保护范围原因无法采用，而采用围护桩加水平向内支撑的支护形式造价又比较高。因此，为减小单侧基坑大面积开挖卸载对运营地铁车站结构安全的影响，需要一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，通过设置支护框架以及在支护框架上安装组合式水箱压载系统，避免了单侧基坑大面积开挖卸载对运营地铁车站结构安全的影响，保证地铁车站正常运行不受影响。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：
（S1）在地铁车站外侧施作基坑围护结构，开挖基坑并在所述基坑围护结构靠近地铁车站的一侧预留反压土体，同时在基坑内部桩上方施作混凝土支墩；
（S2）将斜向预制钢管桩两端分别同所述混凝土支墩和所述基坑围护结构顶部相连接，并在所述基坑围护结构顶部浇筑冠梁以使所述斜向预制钢管桩顶端与所述冠梁连接在一起；
（S3）开挖所述反压土体，形成施工作业面，从上至下依次安装所述预制钢管梁，使所述预制钢管梁两端分别同所述基坑围护结构和所述斜向预制钢管桩相连接，浇筑混凝土形成支护框架；
（S4）在已有支护框架上布设组合式水箱压载系统，并在所述组合式水箱压载系统内注水形成反压；
（S5）重复上述步骤S3、S4，直至所述反压土体开挖完毕。
所述预制斜向钢管桩、所述预制钢管梁和所述基坑围护结构之间形成直角三菱柱结构且所述组合式水箱压载系统位于所述直角三菱柱结构内。
所述组合式水箱压载系统为直角梯形台结构，其由若干水箱组合而成，所述水箱之间通过水箱连接装置连通，所述水箱顶部开设有同供水装置连接的注水孔，通过所述供水装置往所述水箱内注水以增加所述组合式水箱压载系统的重量，所述注水孔旁设有同所述注水孔相适配的密封盖，用于封闭所述注水孔。
所述水箱的每一面均开设有连接孔，相邻所述水箱相对应连接孔之间通过所述水箱连接装置连接，所述水箱连接装置包括连接套筒和分别同所述连接套筒两端连通的两连接管，所述连接管上设有连接阀门且所述连接管安装在所述连接孔上；所述供水装置包括同所述注水孔连接的输水管线和同所述输水管线连接的水泵系统。
所述预制斜向钢管桩和所述预制钢管梁均由若干预制钢管拼装而成且所述预制钢管之间通过第一连接装置进行连接，所述第一连接装置包括法兰盘底板以及沿所述法兰盘底板周向设置的加劲肋和螺栓孔，所述法兰盘底板之间通过其上的螺栓孔和螺栓配合以进行连接。
所述预制斜向钢管桩与所述混凝土支墩、所述预制钢管梁与所述基坑围护结构之间均通过第二连接装置进行连接，所述第二连接装置包括连接座和安装在所述连接座上的两相对设置的限位板，两所述限位板之间的间距等于所述预制钢管的外径且所述预制钢管安装在两所述限位板的间隙空间内，所述连接座和所述限位板上均设有螺栓孔，所述连接座通过其上的螺栓孔和螺栓配合固定在所述混凝土支墩和所述基坑围护结构上，所述限位板通过其上的螺栓孔和螺栓配合以将所述预制钢管固定在两所述限位板的间隙空间内。
所述预制斜向钢管桩侧部开设有同所述预制钢管梁端部相适配的开口且所述预制钢管梁端部安装在所述预制斜向钢管桩的开口内，所述预制斜向钢管桩上开设有螺栓孔，所述预制斜向钢管桩通过其上的螺栓孔和螺栓配合以将所述预制钢管梁端部固定在所述预制斜向钢管桩的开口内。
所述预制斜向钢管桩之间通过加强梁进行连接加固。
所述地铁车站包括车站主体结构、设于所述车站主体结构周围的车站既有围护结构和覆盖于所述车站主体结构顶部的车站上部覆土，其中，所述基坑围护结构紧靠于所述既有围护结构的外侧设置。
本发明的优点是：解决了密贴运营地铁车站基坑支护问题，同时借助水箱压载系统对基坑进行反压，避免了单侧基坑大面积开挖卸载对运营地铁车站结构安全的影响，保证地铁车站正常运行不受影响，而且基坑内部不需要施工内支撑，显著提高了基坑开挖速率，有效缩短基坑开挖时间；支护体系整体为装配式施工，易于安装拆卸施工，充分利用了施工现场资源，加快了施工进度，明显降低了工程造价，同时，水箱压载系统及部分预制钢管可以回收再利用，大大提高了绿色施工水平。
附图说明
图1为本发明重力式支护体系立面示意图；
图2为图1中A-A剖面图；
图3为本发明组合式水箱压载系统示意图；
图4为本发明预制斜向钢管桩与预制钢管梁连接示意图；
图5为本发明第一连接装置示意图；
图6为本发明第二连接装置主视图；
图7为本发明第二连接装置侧视图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-7所示，图中标记1-17分别表示为: 预制斜向钢管桩1、冠梁2、组合式水箱压载系统3、水箱3-1、连接孔3-2、注水孔3-3、输水管线3-4、水泵系统3-5、水箱连接装置3-6、连接阀门3-6-1、连接套筒3-6-2、连接管3-6-3、密封盖3-7、基坑围护结构4、混凝土支墩5、第一连接装置6、法兰盘底板6-1、加劲肋6-2、第二连接装置7、连接座7-1、限位板7-2、反压土体8、预制钢管梁9、车站主体结构10、预制钢管11、螺栓12、螺栓孔13、车站上部覆土14、基坑内部桩15、车站既有围护结构16、加强梁17。
实施例：如图1-7所示，本实施例涉及一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其施工方法包括以下步骤：
S1：如图1和图2所示，在地铁车站外侧施作基坑围护结构4，开挖基坑并在基坑围护结构4靠近地铁车站的一侧预留反压土体8，同时在基坑内部桩15上方施作混凝土支墩5。其中，地铁车站包括车站主体结构10、设于车站主体结构10周围的车站既有围护结构16和覆盖于车站主体结构16顶部的车站上部覆土14，并且基坑围护结构4紧靠于既有围护结构16的外侧设置。
S2：如图1和图2所示，将斜向预制钢管桩1两端分别同混凝土支墩5和基坑围护结构4顶部相连接，并在基坑围护结构4顶部浇筑冠梁2以使斜向预制钢管桩1顶端与冠梁2连接在一起。其中，预制斜向钢管桩1沿基坑围护结构4（靠近地铁车站一侧）布置方向设置有若干个，预制斜向钢管桩1之间通过加强梁17进行连接加固。如图5所示，预制斜向钢管桩1由若干预制钢管11拼装而成且预制钢管11之间通过第一连接装置6进行连接，第一连接装置6包括法兰盘底板6-1以及沿法兰盘底板6-1周向设置的加劲肋6-2和螺栓孔13，法兰盘底板6-1之间通过其上的螺栓孔13和螺栓12配合以进行连接。如图6和图7所示，预制斜向钢管桩1与混凝土支墩5之间均通过第二连接装置7进行连接，第二连接装置7包括连接座7-1和安装在连接座7-1上的两块相对设置的限位板7-2，两块限位板7-2之间的间距等于预制钢管11的外径且预制钢管11安装在两块限位板7-2的间隙空间内，连接座7-1和限位板7-2上均设有螺栓孔13，连接座7-1通过其上的螺栓孔13和螺栓12配合固定在混凝土支墩5和基坑围护结构4上，限位板7-2通过其上的螺栓孔13和螺栓12配合以将预制钢管11固定在两块限位板7-2的间隙空间内。通过调整预制钢管11在两块限位板7-2的间隙空间内的位置，可以实现对预制钢管11方向的调整，以满足不同的安装要求。
S3：如图1和图2所示，开挖反压土体8，形成施工作业面，从上至下依次安装预制钢管梁9，使预制钢管梁9两端分别同基坑围护结构4和斜向预制钢管桩1相连接，浇筑混凝土形成支护框架。如图4所示，预制斜向钢管桩1侧部开设有同预制钢管梁9端部相适配的开口且预制钢管梁9端部安装在预制斜向钢管桩1的开口内，预制斜向钢管桩1上开设有螺栓孔13，预制斜向钢管桩1通过其上的螺栓孔13和螺栓12配合以将预制钢管梁9端部固定在预制斜向钢管桩1的开口内。预制钢管梁9也由若干预制钢管11拼装而成，其加长方式同预制斜向钢管桩1，故在此不作赘述。预制钢管梁9与基坑围护结构4之间也通过第二连接装置7进行连接，其连接方式同预制斜向钢管桩1与混凝土支墩5之间的连接方式，故在此不作赘述。
S4：如图1和图2所示，在已有支护框架上布设组合式水箱压载系统3，并在组合式水箱压载系统3内注水形成反压。预制斜向钢管桩1、预制钢管梁9和基坑围护结构4之间形成直角三菱柱结构且组合式水箱压载系统3位于直角三菱柱结构内，组合式水箱压载系统3可对支护框架施加荷载，以支撑基坑围护结构4，进而实现对地铁车站的保护。如图3所示，组合式水箱压载系统3为直角梯形台结构，其由若干水箱3-1组合而成，水箱3-1之间通过水箱连接装置3-6连通，水箱3-1顶部开设有同供水装置连接的注水孔3-3，通过供水装置往水箱内3-1注水以增加组合式水箱压载系统的重量，注水孔3-3旁设有同注水孔3-3相适配的密封盖3-7，用于封闭注水孔3-3。具体地，水箱3-1的每一面均开设有连接孔3-2，相邻水箱3-1相对应连接孔3-2之间通过水箱连接装置3-6连接，水箱连接装置3-6包括连接套筒3-6-2和分别同连接套筒3-6-2两端连通的两根连接管3-6-3，连接管3-6-3上设有连接阀门3-6-1且连接管3-6-3安装在连接孔3-2上；供水装置包括同注水孔3-3连接的输水管线3-4和同输水管线3-4连接的水泵系统3-5。
S5：重复上述步骤S3、S4，直至反压土体8开挖完毕。
此外，在施工前，应根据基坑稳定性验算、基坑围护结构4承载力及变形计算、构件承载力验算、降水要求、土方开挖技术要求、监测要求得到满足设计要求的预制斜向钢管桩1、预制钢管梁9、组合式水箱压载系统3的尺寸及数量。若组合式水箱压载系统3不能满足要求，可将部分水箱设为配重块，将符合要求的建材运输至施工现场。
本实施例还具有以下有益效果：解决了密贴运营地铁车站基坑支护问题，同时借助水箱压载系统对基坑进行反压，避免了单侧基坑大面积开挖卸载对运营地铁车站结构安全的影响，保证地铁车站正常运行不受影响，而且基坑内部不需要施工内支撑，显著提高了基坑开挖速率，有效缩短基坑开挖时间；支护体系整体为装配式施工，易于安装拆卸施工，充分利用了施工现场资源，加快了施工进度，明显降低了工程造价，同时，水箱压载系统及部分预制钢管可以回收再利用，大大提高了绿色施工水平。
虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (9)

1.一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：
（S1）在地铁车站外侧施作基坑围护结构，开挖基坑并在所述基坑围护结构靠近地铁车站的一侧预留反压土体，同时在基坑内部桩上方施作混凝土支墩；
（S2）将斜向预制钢管桩两端分别同所述混凝土支墩和所述基坑围护结构顶部相连接，并在所述基坑围护结构顶部浇筑冠梁以使所述斜向预制钢管桩顶端与所述冠梁连接在一起；
（S3）开挖所述反压土体，形成施工作业面，从上至下依次安装所述预制钢管梁，使所述预制钢管梁两端分别同所述基坑围护结构和所述斜向预制钢管桩相连接，浇筑混凝土形成支护框架；
（S4）在已有支护框架上布设组合式水箱压载系统，并在所述组合式水箱压载系统内注水形成反压；
（S5）重复上述步骤S3、S4，直至所述反压土体开挖完毕。
2.如权利要求1所述的一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于：所述预制斜向钢管桩、所述预制钢管梁和所述基坑围护结构之间形成直角三菱柱结构且所述组合式水箱压载系统位于所述直角三菱柱结构内。
3.如权利要求1所述的一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于：所述组合式水箱压载系统为直角梯形台结构，其由若干水箱组合而成，所述水箱之间通过水箱连接装置连通，所述水箱顶部开设有同供水装置连接的注水孔，通过所述供水装置往所述水箱内注水以增加所述组合式水箱压载系统的重量，所述注水孔旁设有同所述注水孔相适配的密封盖，用于封闭所述注水孔。
4.如权利要求3所述的一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于：所述水箱的每一面均开设有连接孔，相邻所述水箱相对应连接孔之间通过所述水箱连接装置连接，所述水箱连接装置包括连接套筒和分别同所述连接套筒两端连通的两连接管，所述连接管上设有连接阀门且所述连接管安装在所述连接孔上；所述供水装置包括同所述注水孔连接的输水管线和同所述输水管线连接的水泵系统。
5.如权利要求1所述的一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于：所述预制斜向钢管桩和所述预制钢管梁均由若干预制钢管拼装而成且所述预制钢管之间通过第一连接装置进行连接，所述第一连接装置包括法兰盘底板以及沿所述法兰盘底板周向设置的加劲肋和螺栓孔，所述法兰盘底板之间通过其上的螺栓孔和螺栓配合以进行连接。
6.如权利要求5所述的一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于：所述预制斜向钢管桩与所述混凝土支墩、所述预制钢管梁与所述基坑围护结构之间均通过第二连接装置进行连接，所述第二连接装置包括连接座和安装在所述连接座上的两相对设置的限位板，两所述限位板之间的间距等于所述预制钢管的外径且所述预制钢管安装在两所述限位板的间隙空间内，所述连接座和所述限位板上均设有螺栓孔，所述连接座通过其上的螺栓孔和螺栓配合固定在所述混凝土支墩和所述基坑围护结构上，所述限位板通过其上的螺栓孔和螺栓配合以将所述预制钢管固定在两所述限位板的间隙空间内。
7.如权利要求1所述的一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于：所述预制斜向钢管桩侧部开设有同所述预制钢管梁端部相适配的开口且所述预制钢管梁端部安装在所述预制斜向钢管桩的开口内，所述预制斜向钢管桩上开设有螺栓孔，所述预制斜向钢管桩通过其上的螺栓孔和螺栓配合以将所述预制钢管梁端部固定在所述预制斜向钢管桩的开口内。
8.如权利要求1所述的一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于：所述预制斜向钢管桩之间通过加强梁进行连接加固。
9.如权利要求1所述的一种用于保护密贴地铁车站的重力式支护体系施工方法，其特征在于：所述地铁车站包括车站主体结构、设于所述车站主体结构周围的车站既有围护结构和覆盖于所述车站主体结构顶部的车站上部覆土，其中，所述基坑围护结构紧靠于所述既有围护结构的外侧设置。
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