CN208870043U - 上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，包括水泥搅拌桩墙、预埋钢管、钢绞线a、钢绞线b、同轴组合滑轮、单滑轮、底层盖板a、底层盖板b、吊钩、预留孔道、仰拱梁、支架和H型钢；基坑上跨既有的隧道结构，基坑内壁设置水泥搅拌桩墙进行支护；基坑底部铺设底层盖板a和底层盖板b，底层盖板a和底层盖板b通过上企口和下企口相互拼接并采用螺栓进行加固，盖板两侧通过固定端插头插入到水泥搅拌桩墙上凿设的槽口内进行固定。本实用新型的有益效果是：拼装式盖板设计灵活，施工操作简单高效；零部件快速安装，现场实现快速反压；加固结构设计合理，安全稳定；提供动态安全储备，施工质量易保证；钢材可实现回收再利用，降低造价。

Description

上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构

技术领域

本实用新型属于基坑开挖工程支护技术领域，特别涉及一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，适用于对基坑底部隆起限制较高的基坑开挖工程，尤其是对上跨既有隧道管线的基坑底板防隆起变形特别适用。

背景技术

随着城市建设的高速发展，城市用地紧张和交通拥堵问题日趋严重，各大城市都加紧了对地下空间的开发和利用。地下轨道交通作为一种方便、快捷并且能有效缓解城市交通运输压力的出行方式已经在一大批的大型城市中得到了广泛的应用。与此同时，随着地下轨道交通建设的日趋完善，埋藏于地下的隧道管线也变得越来越密集、复杂。而这也不可避免地出现了大量邻近既有运营隧道的工程施工，例如上跨或侧方邻近隧道的基坑开挖工程。基坑开挖过程中土体的卸载会导致土层应力释放，使得土层出现水平和竖向的位移，从而影响邻近的隧道管线，损坏管片结构甚至造成隧道结构整体性的破坏。因此，在邻近地铁管线的基坑开挖工程中，需要严格控制土体的隆起变形，确保管线安全。

在工程界中，大量的专家学者也对土体的变形控制措施进行了大量的相关研究。常见的变形控制措施包括基坑土体分段分层开挖、堆载回压、设置中隔墙、土体加固、设置抗浮锚杆、设置门架式约束体系以及隧道本身结构加固等。其中，基坑土体分段分层开挖在土体变形控制上效果较好，但分段分层的开挖工序也使得基坑的开挖时间变长，使得施工组织的规划和实施更加复杂；堆载回压、设置门架式约束体系则需要基坑底部混凝土浇筑凝固到一定强度之后方可进行，无法及时进行加固稳定，这会加大基坑底部的时空效应，增加基坑隆起的风险；设置中隔墙、抗浮锚杆以及土体的加固，在控制土体变形上效果不一，且很大程度上会增加工程成本；而隧道本身结构的加固在控制隧道整体的位移上效果有限，无法作为主要的变形控制措施。

综上所述，现有的邻近运营地铁的基坑开挖变形控制措施总体研究内容较多，但或多或少存在着起效时间慢，拖慢工期、费用昂贵、控制效果不佳等缺点，亟需通过改进技术来进行解决。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构。

这种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，包括水泥搅拌桩墙、预埋钢管、钢绞线a、钢绞线b、同轴组合滑轮、单滑轮、引线孔、固定端插头、上企口、下企口、底层盖板a、底层盖板b、吊钩、预留孔道、仰拱梁、支架、隧道结构和H型钢；基坑上跨既有的隧道结构，基坑内壁设置水泥搅拌桩墙进行支护；基坑底部铺设底层盖板a和底层盖板b，底层盖板a 和底层盖板b通过上企口和下企口相互拼接并采用螺栓进行加固，盖板两侧通过固定端插头插入到水泥搅拌桩墙上凿设的槽口内进行固定；水泥搅拌桩墙内部设置H型钢和预埋钢管，预埋钢管紧贴H型钢并靠近基坑一侧设置；预埋钢管内设置钢绞线a或钢绞线b，预埋钢管底部安装单滑轮或同轴组合滑轮；钢绞线a从预埋钢管顶部接入，与单滑轮连接，并通过引线孔牵出且串联在底层盖板a的弧形的预留孔道内；钢绞线b从预埋钢管顶部接入，与同轴组合滑轮连接，并通过引线孔牵出且连接底层盖板a底部的吊钩；底层盖板b底部设置仰拱梁和支架。

作为优选：底层盖板b底部设置仰拱梁，仰拱梁跨度与底层盖板b长度相同，仰拱梁与底层盖板b之间通过支架连接加固；底层盖板b通过两端的固定端插头连接水泥搅拌桩墙。

作为优选：同轴组合滑轮安装在预埋钢管靠近底部位置的横杆上，钢绞线b分别连接在不同直径大小滑轮的沟槽内，并通过预埋钢管靠近基坑一侧预留的引线孔牵出，还未安装底层盖板a的状态下，钢绞线b沿着预埋钢管外侧表面竖直引到基坑顶部；单滑轮安装在预埋钢管靠近底部位置的横杆上，钢绞线a通过单滑轮后从预埋钢管靠近基坑一侧预留的引线孔牵出，还未安装底层盖板a的状态下，钢绞线a沿着预埋钢管外侧表面竖直引到基坑顶部。

作为优选：底层盖板包括底层盖板a和底层盖板b，底层盖板a较底层盖板b面积大，底层盖板a底面每隔一段距离设置一排吊钩或一道弧形的预留孔道，吊钩与预留孔道交替设置。

作为优选：钢绞线包括钢绞线a和钢绞线b，两者分别成股，分别设置在预埋钢管中。

作为优选：同轴组合滑轮由不同直径大小的滑轮组合而成，钢绞线b通过滑轮上不同大小的滑轮凹槽连接底层盖板a下端的吊钩，越大直径滑轮凹槽内的钢绞线连接越靠近底层盖板a中轴线的吊钩。

作为优选：企口为上下两级企口设计，底层盖板a两侧设置下企口，底层盖板b两侧设置上企口，企口彼此盖合后通过螺栓连接。

本实用新型的有益效果是：

1)拼装式盖板设计灵活，施工操作简单高效

本实用新型的加固结构主体采用可拼装的底层盖板式设计，所组成的部件包括底层盖板 a和底层盖板b，可以通过工厂预先生产定制。不同型号底层盖板之间通过企口和螺栓连接成整体。在基坑开挖到底部时快速铺盖、拼装、固定，在较快的时间内实现对刚开挖坑底的稳定加固，有效控制土体的回弹变形。相比较传统的邻近隧道基坑开挖变形控制措施，本实用新型操作过程简单高效。另外，不同型号盖板之间可以通过相互拼装连接，能够适用多种基坑形式，主要加固结构不仅仅适用于SMW工法桩围护的基坑工程，在其他围护结构下只需要采取措施稳定预埋钢管，确保结构稳定亦可发挥抗基坑隆起的作用。

2)零部件快速安装，现场实现快速反压

本实用新型的加固结构所使用的辅助加固零件均为工厂预制，其中H型钢、预埋钢管、钢绞线在开挖过程中预先埋入；两种不同型号的滑轮在施工前提前安装进预埋钢管内；底层盖板b整体结构为预制结构，与仰拱梁和支架为一体化设计；而底层盖板、斜拉索等均可以在基坑开挖到底部后实现快速的安装。本实用新型的加固方法可以有效减少基坑底部暴露的时间，防止时间效应带来的基坑隆起变形。

3)加固结构设计合理，安全稳定

底层盖板分为底层盖板a和底层盖板b，底层盖板a采用斜拉索式设计和预埋拉伸式设计进行加固，底层盖板b采用卧拱式设计进行加固。两种底层盖板两端都通过插头固定在挡墙上，而彼此之间通过上下的企口和螺栓连接。加固结构整体性好，合理协调受力，安全性能高。

4)提供动态安全储备，施工质量易保证

按照动态施工的理念，根据实际基坑开挖过程中基坑结构监测数据的反馈，本实用新型的加固结构在构件及结构设计上预留了两种底板支护的补强措施，可以根据实际基坑的隆起变形大小分别或同时采用斜拉索加固以及预埋钢索张拉加固。采用一种或多种应力补强措施进行加固，为基坑的底板结构提供了足量的安全储备，可有效应对开挖过程中的突发情况，进一步确保了邻近既有地铁的安全。

5)钢材可实现回收再利用，降低造价

基坑围护及变形加固所使用的工字钢、预留钢管、盖板和钢绞线等材料均可拆卸重复利用，很大程度上节省了金属的浪费，降低了工程成本。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是图1中a-a横断面结构示意图；

图3是图1中b-b横断面结构示意图；

图4是图1中c-c横断面结构示意图；

图5是底层盖板b整体预制结构示意图；

图6是滑轮安装位置结构示意图；

图7是预埋钢管插入位置平面示意图。

附图标记说明：水泥搅拌桩墙1；预埋钢管2；钢绞线a3；钢绞线b4；同轴组合滑轮5；单滑轮6；引线孔7；固定端插头8；上企口9；下企口10；底层盖板a11；底层盖板b12；吊钩13；预留孔道14；仰拱梁15；支架16；隧道结构17；H型钢18。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，包括水泥搅拌桩墙1、预埋钢管2、钢绞线a3、钢绞线b4、同轴组合滑轮5、单滑轮6、引线孔7、固定端插头8、上企口9、下企口10、底层盖板a11、底层盖板b12、吊钩13、预留孔道14、仰拱梁15、支架16、隧道结构 17、H型钢18。

基坑上跨既有隧道结构17，基坑主体采用水泥搅拌桩墙1进行支护；水泥搅拌桩墙1内壁插入预埋钢管2，预埋钢管2内侧埋入钢绞线a3或钢绞线b4，并分别在底部安装单滑轮6 或同轴组合滑轮5；钢绞线a3从预埋钢管2顶部接入，与底部单滑轮6连接，并通过引线孔7牵出，另一端串联在底层盖板a11的弧形的预留孔道14内；钢绞线b4从预埋钢管2顶部接入，与底部同轴组合滑轮5连接，并通过引线孔7牵出，另一端连接底层盖板a11底部的吊钩13；基坑底部由可以自由拼接的底层盖板a11和底层盖板b12拼接而成，底层盖板a11 和底层盖板b12通过上企口9和下企口10相互拼接，并采用螺栓进行加固；盖板两侧通过固定端插头8插入到水泥搅拌桩墙1上凿设的槽口内进行固定。

如图2所示，基坑上跨既有隧道结构17，基坑侧边采用水泥搅拌桩墙1进行支护，水泥搅拌桩墙1内打入预埋钢管2；钢绞线a3由预埋钢管2顶部接入，在底部连接于单滑轮6上，钢绞线a3另一端穿过底层盖板a11的弧形的预留孔道14，与另一侧钢绞线a3连接。

如图3所示，基坑上跨既有隧道结构17，基坑侧边采用水泥搅拌桩墙1进行支护，水泥搅拌桩墙1内打入预埋钢管2；钢绞线b4由预埋钢管2顶部接入，在底部连接在同轴组合滑轮5上，钢绞线b4另一端连接在底层盖板a11底部的吊钩13上。

如图4所示，基坑上跨既有隧道结构17，基坑侧边采用水泥搅拌桩墙1进行支护；基坑底部铺设底层盖板b12，底层盖板b12两端与水泥搅拌桩墙1连接固定，底部设置仰拱梁15，仰拱梁15与底层盖板b12之间设置支架16加固。

如图5所示，底层盖板b12两侧设置有上企口9，两端设置固定端插头8；底层盖板b12 底部设置仰拱梁15，仰拱梁15跨度与底层盖板b12长度相同，通过两端的固定端插头8连接在墙体内部；仰拱梁15与底层盖板b12之间通过支架16连接加固。

如图6所示，其中，左图同轴组合滑轮5安装在预埋钢管2靠近底部位置的横杆上，钢绞线b4分别连接在不同直径大小滑轮的沟槽内，并通过预埋钢管2靠近基坑一侧预留的引线孔7牵出，还未安装底层盖板a11时，可将钢绞线b4沿着预埋钢管2外侧表面竖直引到基坑顶部；右图单滑轮6安装在预埋钢管2靠近底部位置的横杆上，钢绞线a3通过单滑轮6后从一侧的引线孔7牵出，还未安装底层盖板a11时，可将钢绞线a3沿着预埋钢管2外侧表面竖直引到基坑顶部。

如图7所示，水泥搅拌桩墙1内部插入H型钢18和预埋钢管2，预埋钢管2沿着H型钢18靠近基坑一侧紧贴插入并沿着H型钢18间隔分布。

底层盖板分为底层盖板a11和底层盖板b12，底层盖板a11为主体部分，面积较大，底层盖板a11底面每隔一段距离设置一排吊钩13或一道弧形的预留孔道14，吊钩13与预留孔道14交替设置。

钢绞线分为钢绞线a3和钢绞线b4，两者分别成股，分别设置在预埋钢管2中。

同轴组合滑轮5由不同直径大小的滑轮组合而成，钢绞线b4通过滑轮上不同大小的滑轮凹槽连接底层盖板a11下端的吊钩13，越大直径滑轮凹槽内的钢绞线连接越靠近底层盖板a11 中轴线的吊钩13。

企口为上下两级企口设计，底层盖板a11两侧设置下企口10，底层盖板b12两侧设置上企口9，企口彼此盖合后通过螺栓连接。

所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构的施工方法，包括以下步骤：

1)水泥搅拌桩墙1施工：利用全站仪进行施工放线后，移动钻机到指定位置，依次进行制浆、预搅下沉、提升喷浆搅拌、重复上下搅拌等施工步骤，完成该处桩墙施工后，移动钻机进行下一处搅拌桩施工。

2)H型钢18和预埋钢管2的预处理：对H型钢18和预埋钢管2表面污垢及铁锈处理完毕后，为了便于后续拔出，其在使用前必须涂刷防腐剂和减摩剂，涂层宜为1-3mm，减摩剂必须用电热棒加热至完全融化，用搅棒搅时感觉厚薄均匀，才能涂敷于H型钢18和预埋钢管 2表面。

3)H型钢18的插入：水泥搅拌桩墙1施工完毕后，吊机立即就位，在放置型钢定位卡后，将H型钢18沿着定位卡，靠H型钢18自重徐徐插入水泥土搅拌桩体内，若H型钢18插放达不到设计标高，则提升H型钢18，重复下插使其插到设计标高，最后固定在定位型钢上。下插过程中始终用经纬仪跟踪控制H型钢18垂直度。

4)预埋钢管2的插入：预埋钢管2内部预先接入钢绞线a3和钢绞线b4，分别连接到底部的单滑轮6和同轴组合滑轮5上，底端钢绞线从引线孔7引出，并沿着预埋钢管2外壁一直引到预埋钢管2顶部，采用临时固定措施进行固定，防止插入过程中钢绞线脱落。之后以同样的方式将预埋钢管2沿着H型钢18靠基坑内侧插入到指定位置。

5)基坑开挖：经过前期的施工测量和排水系统设置等一系列前期准备工作之后，对土层进行井点降水，之后进行土层的开挖。在开挖过程中，随时检查开挖尺寸、位置，并严密注意地质情况变化。边开挖边支护，开挖过程中采取有效的加固防护措施。

6)底层盖板a11的铺设：待基坑开挖到指定标高后，将沿着基坑内壁的钢绞线一端拆下，利用卷扬机等设备将其斜拉到指定位置，之后同步安装底层盖板a11，将钢绞线a3穿过预留孔道14，与另一侧钢绞线a3连接，基坑两边相互连接，将钢绞线b4捆绑在底层盖板a11底部的吊钩13上，钢绞线连接完毕之后将底层盖板a11的固定端插头8插入基坑两侧的预留槽口内，之后利用卷扬机张拉预留钢管2内的钢绞线，使其处于绷直状态。接着重复上述步骤，进行下一块底层盖板a11的铺设。

7)底层盖板b12的铺设：待相邻的底层盖板a11铺设完成之后，盖板之间留有一条条狭窄的间隙需要进行底层盖板b12的安装铺设。首先对这些狭窄的间隙进行浅层的开挖，开挖得到一条条拱形沟槽，之后将整个底层盖板b12预制结构嵌入到拱形沟槽中，并将两端的固定端插头8插入水泥搅拌桩墙1上凿设的预留槽口内。而底层盖板b12与相邻底层盖板a11 通过企口连接，待企口契合完全后，通过打设螺栓固定。

8)基坑底部变形的动态控制：基坑底部的盖板铺设完成之后，施作基坑结构，施工中辅以动态监测手段，当基坑底部土体出现基坑隆起变形趋势时，通过卷扬机张拉预埋钢管2顶部的钢绞线a3或钢绞线b4来对基坑底层盖板施加应力，有效控制基坑的隆起变形。

9)材料的回收利用：待主体结构施作完成并稳定后，拔出H型18钢、预埋钢管2、拆卸下盖板和钢绞线，对材料表面进行一定的清洁处理后及时封存，方便下次重复使用，降低工程成本。

Claims (7)

1.一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于，包括水泥搅拌桩墙(1)、预埋钢管(2)、钢绞线a(3)、钢绞线b(4)、同轴组合滑轮(5)、单滑轮(6)、引线孔(7)、固定端插头(8)、上企口(9)、下企口(10)、底层盖板a(11)、底层盖板b(12)、吊钩(13)、预留孔道(14)、仰拱梁(15)、支架(16)、隧道结构(17)和H型钢(18)；基坑上跨既有的隧道结构(17)，基坑内壁设置水泥搅拌桩墙(1)进行支护；基坑底部铺设底层盖板a(11)和底层盖板b(12)，底层盖板a(11)和底层盖板b(12)通过上企口(9)和下企口(10)相互拼接并采用螺栓进行加固，盖板两侧通过固定端插头(8)插入到水泥搅拌桩墙(1)上凿设的槽口内进行固定；水泥搅拌桩墙(1)内部设置H型钢(18)和预埋钢管(2)，预埋钢管(2)紧贴H型钢(18)并靠近基坑一侧设置；预埋钢管(2)内设置钢绞线a(3)或钢绞线b(4)，预埋钢管(2)底部安装单滑轮(6)或同轴组合滑轮(5)；钢绞线a(3)从预埋钢管(2)顶部接入，与单滑轮(6)连接，并通过引线孔(7)牵出且串联在底层盖板a(11)的弧形的预留孔道(14)内；钢绞线b(4)从预埋钢管(2)顶部接入，与同轴组合滑轮(5)连接，并通过引线孔(7)牵出且连接底层盖板a(11)底部的吊钩(13)；底层盖板b(12)底部设置仰拱梁(15)和支架(16)。

2.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：底层盖板b(12)底部设置仰拱梁(15)，仰拱梁(15)跨度与底层盖板b(12)长度相同，仰拱梁(15)与底层盖板b(12)之间通过支架(16)连接加固；底层盖板b(12)通过两端的固定端插头(8)连接水泥搅拌桩墙(1)。

3.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：同轴组合滑轮(5)安装在预埋钢管(2)靠近底部位置的横杆上，钢绞线b(4)分别连接在不同直径大小滑轮的沟槽内，并通过预埋钢管(2)靠近基坑一侧预留的引线孔(7)牵出，还未安装底层盖板a(11)的状态下，钢绞线b(4)沿着预埋钢管(2)外侧表面竖直引到基坑顶部；单滑轮(6)安装在预埋钢管(2)靠近底部位置的横杆上，钢绞线a(3)通过单滑轮(6)后从预埋钢管(2)靠近基坑一侧预留的引线孔(7)牵出，还未安装底层盖板a(11)的状态下，钢绞线a(3)沿着预埋钢管(2)外侧表面竖直引到基坑顶部。

4.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：底层盖板包括底层盖板a(11)和底层盖板b(12)，底层盖板a(11)较底层盖板b(12)面积大，底层盖板a(11)底面每隔一段距离设置一排吊钩(13)或一道弧形的预留孔道(14)，吊钩(13)与预留孔道(14)交替设置。

5.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：钢绞线包括钢绞线a(3)和钢绞线b(4)，两者分别成股，分别设置在预埋钢管(2)中。

6.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：同轴组合滑轮(5)由不同直径大小的滑轮组合而成，钢绞线b(4)通过滑轮上不同大小的滑轮凹槽连接底层盖板a(11)下端的吊钩(13)，越大直径滑轮凹槽内的钢绞线连接越靠近底层盖板a(11)中轴线的吊钩(13)。

7.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：企口为上下两级企口设计，底层盖板a(11)两侧设置下企口(10)，底层盖板b(12)两侧设置上企口(9)，企口彼此盖合后通过螺栓连接。