CN209704560U - 修建超浅埋大型地下空间的棚架结构 - Google Patents

Abstract

一种修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，包含纵向大梁、横向棚护结构、第二导洞、第三导洞、封底型钢、条基、临时斜撑和临时竖撑，所述纵向大梁包含第一导洞，所述横向棚护结构包含多根棚护钢管，所述多根棚护钢管贯穿第一导洞且相对第一导洞横向间隔设置，形成横向棚护钢管机构，所述第一导洞的内壁为钢格栅结合喷射混凝土结构，所述第二导洞位于横向棚护结构下方和纵向大梁的两侧，所述第三导洞位于第二导洞的下侧；由此，本实用新型可用于浅埋暗挖，还可用于超浅埋暗挖领域，具有开挖步序少、施工转换少、废弃工程量小、绿色环保、施工风险小、开挖体量小，综合造价低的优点。

Description

修建超浅埋大型地下空间的棚架结构

技术领域

本实用新型涉及城市地下空间施工的技术领域，尤其涉及一种修建超浅埋大型地下空间的棚架结构。

背景技术

随着我国城市化进程的加速，城市地下空间的开发率及开发规模日渐增高，轨道交通、综合管廊、地下车库及各种一体化设施等正在我国地下空间大规模建设。我国地下工程的建设进入了一个全新的时代，其建设规模及建设速度在世界地下工程建设史上也是少有的。通常建设地下工程的建设方法有明挖法、盖挖法及暗挖法。

明挖法及盖挖法均以自然地面开挖为前提。明挖法在城市环境的应用过程中，通常牵扯大量的交通导改及管线改移，其实施顺序通常为进行交通导改、进行管线改移、施作桩(或墙)式竖向挡土支护结构、在竖向支护结构保护下分层开挖土层且随挖随施作水平向支撑、待基坑结构到底后顺做二衬结构直至结构完成。盖挖法分盖挖顺作和盖挖逆作。

盖挖顺做实施顺序通常为进行交通导改、进行管线改移、施作桩 (或墙)式竖向挡土支护结构、施作临时路面体系、在竖向支护结构保护下分层开挖土层且随挖随施作水平向支撑、待基坑结构到底后顺做二衬结构直至结构完成。盖挖逆作在支护结构形成的步序上与盖挖顺做相同，其区别在于利用二衬的顶板结构作为路面体系，同时二衬结构先形成顶板后形成底板。盖挖相比与明挖对路面交通的影响相对较少，但改移的管线数量基本没有变化。

暗挖在城市环境的应用过程中，不对路面交通及管线造成影响，其实施顺序为，在路边施作施工竖井、在竖井内施工暗挖横通道、利用横通道施作地下结构开挖所需的支护结构、在支护结构的保护下形成二衬结构。

以上施工方法在我国应用多年，在早期的工程建设中因交通导改及管线改移的成本相对较低，明挖法因其土建施工成本较为经济、作业环境优良、技术安全可靠、施工速度快而相对广泛采用。暗挖法因其土建施工成本较高、施工风险大、作业环境差、施工速度慢而相对较少采用。然而，近年随着我国综合国力的增强，人们对于地下工程的建设及服务标准有了更高的要求。以往地下工程建设带来的占用道路施工甚至断路施工，管线迁改给日常生活带来不便等问题被新的建设环境所不能“容忍”。因此明挖法的适用性日趋降低，暗挖法因其不需交通及管线导改、综合建造成本低、综合建造工期短等优势而日趋被广泛采用。在北京等大型城市，地下工程的建设思路已由“能明则明”逐渐转变为“能暗则暗”。

暗挖支护结构为地下永久受力结构形成过程中的临时结构，其用于支挡土体，为永久结构的施作提供地下空间。暗挖支护结构通常与暗挖的工法相对应，根据最终要形成的断面的不同，经风险分析、造价对比后确定。目前常用的暗挖支护结构中，纵向大棚护钢管+钢格栅+喷射混凝土支护结构或纵向小导管+钢格栅+喷射混凝土支护结构常配合全断面开挖法、台阶法、CD法、CRD法、双侧璧导洞法、中洞法及侧洞法使用，其具有施工步序简单、开挖方便、施工速度快，综合造价低的优点，但开挖断面的高度及宽度超出其适用范围后具有地面变形难以控制，施工风险大的缺点。因此其多在单层单跨或单层多跨的结构中应用。纵向小导管+钢格栅+喷射混凝土+支护桩的支护结构或纵向大棚护钢管+钢格栅+喷射混凝土+支护桩的支护结构常用于洞柱法或一次扣拱法中，其具有控制地面变形好的优点，但其工序复杂，综合造价高。因其控制地面变形好，多用在多层多跨结构中。原则上适用于洞柱法或一次扣拱法的支护结构也可用于全断面开挖法、台阶法、CD法、CRD法、双侧璧导洞法、中洞法及侧洞法，从而在单层单跨及单层多跨的结构中应用，但由于其造价过高，实际工程中并不选用。利用管幕支护的管幕法，由于工程造价高，对于设备依赖性大，设备国产能力不足等问题在国内工程中使用并不多。同时，除了管幕支护结构外，以上这几种支护结构形式都仅在浅埋暗挖中适用，如在超浅埋暗挖中使用，风险均不可控。

对于开挖宽度15-25米左右，开挖高度在8米以上的单层多跨断面中，通常采用纵向大棚护钢管+钢格栅+喷射混凝土支护结构配合中洞法及侧洞法开挖，其具有开挖速度快、综合造价低、风险可控的特点，在城市轨道交通地下结构、山岭隧道、地下商业结构等地下工程中的有着广泛的应用。在其适用的开挖高宽范围内，其相比纵向大棚护钢管(或小导管)+钢格栅+喷射混凝土支护结构配合的全断面开挖法、台阶法、CD法、CRD法及双侧璧导洞法具有安全可控及地面变形小的显著优势。相比纵向大棚护钢管(或小导管)+钢格栅+喷射混凝土+支护桩结构配合的洞柱法、一次扣拱法具有施工速度快、造价经济的优点。相比管幕法其具有对施工机具要求低、操作简便、造价经济的优点，因此其为我国地下空间浅埋暗挖建设中的重要工法，在各领域都有着广泛的应用。

但其在应用中也存在一定的局限性和问题，首先，采用纵向大棚护钢管(或小导管)+钢格栅+喷射混凝土支护结构配合的中洞法及侧洞法仅能适用于浅埋暗挖领域，在超浅埋暗挖领域风险不可控；其次，支护结构中钢格栅的连接节点板须处于压剪状态才安全，因此顶部须设计为拱形，利用拱形受力特点，使连接节点板受压，故其不可施作平顶直墙结构；再次，其施作工序复杂，导洞过多，施工及受力转换多；最后，废弃工程量大，与我国推行的绿色环保建筑相违背。因此有待改善此种工艺。

为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，能有效克服现有技术的缺陷，可用于浅埋暗挖，还可用于超浅埋暗挖领域，具有开挖步序少、施工转换少、废弃工程量小、绿色环保、施工风险小、开挖体量小，综合造价低的优点。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，包含纵向大梁、横向棚护结构、第二导洞、第三导洞、封底型钢、条基、临时斜撑和临时竖撑，其特征在于：

所述纵向大梁包含第一导洞，所述横向棚护结构包含多根棚护钢管，所述多根棚护钢管贯穿第一导洞且相对第一导洞横向间隔设置，形成横向棚护结构，所述第一导洞的内壁为钢格栅结合喷射混凝土结构，所述第二导洞位于横向棚护结构下方和纵向大梁的两侧，所述第三导洞位于第二导洞的下侧，棚架结构的底部设有封底型钢，底部的中间位置设有条基，所述临时斜撑间隔设置且上端支撑于纵向大梁的底部，下端支撑于第二导洞或第三导洞的侧面，所述临时竖撑间隔设置且上端支撑于纵向大梁的底部，下端支撑于条基。

其中：所述纵向大梁还包含第一导洞内的多根纵向钢筋及U型锚筋，所述U型锚筋设置有多排多列，各U型锚筋的下端环箍横向棚护结构中的各棚护钢管，且第一导洞内还填充混凝土后形成沿开挖方向的纵向大梁。

其中：第一导洞的净空为2.5m-4.0m，净高为2.2m。

其中：所述棚护钢管的材质为钢管，钢管的直径取 300mm-350mm，壁厚采用12mm-16mm，各棚护钢管的纵向间距取为500mm-600mm。

其中：所述棚护钢管通过多节管节组成，各管节间采用丝扣连接或者焊接，增设内置钢筋笼或在节点处增设内衬管。

其中：所述第二导洞为钢格栅结合喷射混凝土结构或型钢结合喷射混凝土结构，其钢格栅或型钢间距同棚护钢管之间的间距。

其中：所述第二导洞采用了U型的钢格栅或型钢结合喷射混凝土的U型支护结构，每个U型的钢格栅或型钢的侧壁顶部与棚护钢管进行无缝衔接。

其中：第三导洞采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土结构。

其中：所述临时斜撑为型钢结构，纵向间距取为3-6米。

其中：所述临时竖撑采用型钢结构，纵向间距取为3-6米。

通过上述结构可知，本实用新型的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构具有如下效果：

(1)本实用新型中的棚护钢管采用与开挖方向垂直(与结构主受力方向一致)布设的方式，而非顺开挖方向打设。同时其由辅助受力结构调整为主受力结构。且棚护钢管横向打设，长度显著降低，避免了传统工法延开挖方向打设，带来的施工难度大，定位精度难以保证的问题。

(2)本实用新型中的第一导洞利用浅埋暗挖原理进行开挖，因其尺寸微小，可在超浅埋空间(以最终要形成的暗挖大断面为衡量标准)实现刚度足够的超前支护(棚护钢管)的架设，从而为超浅埋暗挖创造了先决条件。同时本实用新型相比中洞法及侧洞法所采用的棚护钢管，因打设长度较短，棚护钢管不宜产生偏差，棚护钢管与其下方的支护结构更容易密贴，避免了棚护钢管与支护结构之间夹土，带来的沉降问题，更有利于超浅埋暗挖的沉降控制，有利于结构实现超浅埋暗挖。

(3)本实用新型相比传统管幕法，可采用简便、体量小、成本低的管棚机(或微型顶管机)施工(管幕施工需要大型顶管机，设备体量较大，同时对设备功率有着较高的要求，施工成本高，施工作业所需的空间也较大，从而需要较大的顶进导洞)。同时顶进结构为微直径钢管，相比管幕法采用的钢管(直径通常为700mm以上)，直径显著降低，成本显著降低，顶进施工难度显著降低，对施工空间及场地的需求显著降低。

(4)本实用新型的安全性更高，除第一导洞外的其余导洞均在刚度较大的棚护结构保护下进行开挖，避免了工人在开挖过程中直接面对掌子面斜上方土体的工况，同时掌子面土体因受到棚护结构的隔离也变得更加安全，结构施工的安全性得到显著改善。将其与中洞法及侧洞法的对比可知，本结构施工受力转化大量减小，结构安全性显著提高。

(5)本实用新型配合棚架法开挖工期更优，将其与中洞法及侧洞法的对比可知，本工法的施工步序减少一半以上，可节省大量构件施作及拆除时间，从而可有效节约工期。

(6)本实用新型造价更优，将其与中洞法及侧洞法的对比可知，其仅施作结构外围的支护结构导洞2、导洞3及棚护钢管，中间大量的支护构件不再施作，节约了大量支护结构成本。同时其配合棚架法使用，工期显著降低，投入的人员成本显著降低。

(7)本实用新型更为绿色环保，将其与中洞法及侧洞法的对比可知，其废除结构量大量减小，产生的建筑垃圾显著减少，更利于环境保护。

(8)本实用新型配合棚架法施做的永久结构耐久性更好，将其与中洞法及侧洞法的对比可知，其在顶底板处共存在4处纵缝，而中洞法及侧洞法存在10处纵缝；同时本方法不存环缝，而中洞法及侧洞法存在大量环缝，缝的存在不利于永久结构的耐久性。

本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本实用新型的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构的结构示意图。

图2A和图2B显示了图1中第一导洞的放大示意图。

具体实施方式

参见图1，显示了本实用新型的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构。

所述修建超浅埋大型地下空间的棚架结构可包含纵向大梁、横向棚护结构、第二导洞2、第三导洞3、封底型钢、条基5、临时斜撑4 和临时竖撑6，所述纵向大梁包含第一导洞1，所述横向棚护结构11 包含多根棚护钢管11，所述多根棚护钢管11贯穿第一导洞且相对第一导洞1横向间隔设置，形成横向棚护钢管机构，整个横向棚护钢管机构采用与开挖方向垂直(与结构主受力方向一致)布设的方式，而非顺开挖方向打设。各棚护钢管11为横向双向打设，打设长度显著降低，避免了传统工法延开挖方向打设，棚护钢管长度长施工难度大，定位精度难以保证、对施工机具及打设空间要求高、造价高的问题。同时本实用新型将以前作为辅助受力结构的棚护钢管调整为主受力结构，且作为支护结构主受力结构的一部分参与结构受力，因其具有足够的刚度，为后期施作的结构进行有效的顶部棚护，确保其不发生较大的变形，保证地下空间施工作业人员、地面及地下管线的安全。

其中，所述第一导洞1的内壁为钢格栅结合喷射混凝土结构，其布设于地下空间超浅层，为横向棚护结构的施作提供空间，第一导洞 1的净空为2.5m-4.0m(外尺寸D为3.0m-4.5m)，净高为2.2m左右 (外尺寸2.7m)。根据土层情况，所述第一导洞1的钢格栅纵向间距及开挖进尺选为0.5-0.75m。

所述第二导洞2位于横向棚护结构下方和纵向大梁的两侧，所述第三导洞3位于第二导洞2的下侧，棚架结构的底部设有封底型钢，底部的中间位置设有条基，所述临时斜撑4间隔设置且上端支撑于纵向大梁的底部，下端支撑于第二导洞2或第三导洞3的侧面，所述临时竖撑6间隔设置且上端支撑于纵向大梁的底部，下端支撑于条基5。

所述棚护钢管11的材质为普通钢管，由第一导洞1内的两侧壁向外打设，钢管的直径取300mm-350mm，壁厚采用12mm-16mm，各棚护钢管的纵向间距取为500mm-600mm，横向棚护结构的长度要超出后期开挖结构的外边界一定距离A。

所述棚护钢管11通过多节管节组成，各管节间采用丝扣连接或者焊接，相邻棚护钢管的连接节点优选为错开布置。

所述纵向大梁还包含第一导洞1内的多根纵向钢筋12及U型锚筋13，所述U型锚筋13设置有多排多列，各U型锚筋13的下端环箍横向棚护结构中的各棚护钢管11，且第一导洞1内还填充混凝土 14后形成沿开挖方向的纵向大梁，由此，横向棚护结构的棚护钢管通过U型锚筋13锚入纵向大梁内，共同形成一个整体构件，更好的提高了强度和支撑度，该纵向大梁的结构可参见图2A和图2B。

所述第二导洞2的内壁为钢格栅结合喷射混凝土结构或型钢结合喷射混凝土结构，其钢格栅或型钢间距同棚护钢管11之间的间距，所述第二导洞2的宽度4-6米左右，高度4米以上，所述第二导洞2 为不封闭的U型导洞，其采用了U型的钢格栅或型钢结合喷射混凝土的U型支护结构，从而每个U型的钢格栅或型钢的侧壁顶部与棚护钢管11进行无缝衔接(如图2A和图2B)，且优选的可在钢格栅或型钢的顶部和棚护钢管11之间插入钢垫板，从而确保二者之间没有缝隙，以确保其侧壁顶部对棚护钢管形成有效的竖向支撑，避免了棚护钢管在第二导洞2结构形成后的变形，进一步的还减少了第二导洞2顶部的支护结构的投入，减少了工程投资。

第三导洞3同样采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土结构施作，同样采用第一导洞的方法进行开挖施工，由于第三导洞3不是直接位于横向棚护结构下方，故第三导洞3的钢格栅或型钢为环形设置，第三导洞3与第二导洞2连接为一体。

所述临时斜撑4用于支撑纵向大梁及平衡第二导洞2及第三导洞 3传递的水平向土压力，其为型钢结构15，纵向间距取为3-6米。

所述临时竖撑6用于支撑纵向大梁，采用型钢结构，纵向间距取为3-6米。

所述条基5为钢筋混凝土结构。

所述封底型钢水平连接条基5与第三导洞3的底板，为钢格栅结合喷射混凝土结构，其钢格栅的纵向间距同第三导洞3的格栅间距。

其中，可通过如下步骤进行本实用新型的施工：

步骤一：施做施工竖井和水平横通道，对道路两侧的可用空地进行围挡，在围挡内施作暗挖施工竖井，在竖井内施工水平横通道，用于道路下即将施工的地下空间结构暗挖施作期间的出土及进料。可在不影响交通及管线的情况下对道路两侧可用的空地进行围挡，施工竖井及横通道的数量，由建设者综合地下结构的长度、高度、宽度、施工工期及场地情况决定。

步骤二：施作第一导洞1，第一导洞1位置的选定，需结合地下空间存在管线情况，躲避管线在管线的空隙中施作。第一导洞1采用传统钢格栅+喷射混凝土结构施作，格栅间距及开挖进尺选为 0.5～0.75m。第一导洞1用作横向棚护结构施做空间，根据管棚机(或微型顶管机)的大小及棚护钢管11的管节长度，第一导洞1净空选为2.5m～4.0m(外尺寸为3.0m～4.5m)，净高选为2.2m左右(外尺寸 2.7m)。

因为第一导洞1的尺寸较小，可采用传统浅埋暗挖的全断面法开挖法或台阶法开挖，由于浅埋暗挖可在当0.6＜H/D≤1.5时的情况下施作，因此第一导洞1的覆土厚度可控制为1.8m～2.4m，建议实际施作中厚度不小于2m。

步骤三：施做横向棚护结构，所述横向棚护结构在第一导洞1内垂直于开挖方向向两侧打设。棚护钢管的钢管直径取 300mm～350mm，壁厚采用12mm～16mm，纵向间距取为500mm～600mm，棚护结构长度要超出后期开挖结构的外边界。棚护钢管直径、壁厚、间距及向外延伸的长度L，具体要根据受力计算确定，棚护钢管应能独立承担后期开挖施工中，上方的土压力荷载及地面车辆等荷载。管节间采用丝扣连接(或者焊接)，相邻节点应错开布置。棚护钢管采用静力顶进，钢管内土体采用螺旋钻杆出土器出土，为减少棚护钢管施作难度，第一导洞1设置于结构中间，向两边双向打设，可以极大的改善因为棚护钢管施作的过长，施工难度大，定位精度难以保证的问题。

本步骤，第一导洞1利用浅埋暗挖原理进行开挖，因其尺寸微小，可在超浅埋空间(以最终要形成的暗挖大断面为衡量标准)实现刚度足够的超前支护的架设，从而为超浅埋暗挖创造了先决条件。

本方法中相比传统双侧壁导洞法中的棚护钢管(及全断面开挖法、台阶法、CD法、CRD法、中洞法、侧洞法、洞柱法、一次扣拱法中的棚护钢管)，采用与开挖方向垂直(与结构主受力方向一致) 布设的方式，而非顺开挖方向打设。同时其由辅助受力结构调整为主受力结构。此外相比传统工法，棚护钢结构整为横向打设，打设长度显著降低，避免了传统工法延开挖方向打设，带来的施工难度大，定位精度难以保证的问题。

步骤四：在横向棚护结构的保护下施作第二导洞2，第二导洞2 采用传统钢格栅+喷射混凝土或型钢+喷射混凝土结构施作，其格栅 (或型钢)间距及开挖进尺与棚护钢管间距保持一致，取为 500～600mm。开挖及支护方式同传统浅埋暗挖的全断面法开挖法或台阶法开挖。导洞2的开挖宽度取为4～6m，高度可取4米以上，具体宽度根据建筑功能、覆土及采用的棚护结构尺寸经计算后确定。两侧导洞2之间间距根据修建结构宽度而定，可取在7～13m左右。

第二导洞2采用不封闭的U型导洞同时侧壁顶部采用型钢结构，以实现与棚护钢管的无缝衔接，此种钢结构对钢结构的方式可以确保二者之间没有缝隙(当不能密贴时，顶部插入钢板垫块等楔紧)，以确保其侧壁顶部对棚护钢管形成有效的竖向支撑，从而避免了棚护钢管在第二导洞2结构形成后的变形。同时为抵抗侧向土压力，在第二导洞2侧壁内外侧焊接挡板(挡板为钢结构，在导洞2侧壁内外两侧焊接于棚护钢管钢管上)限制侧壁水平位移，限制第二导洞2的水平变形，从而进一步控制棚护钢管的竖向变形。

本步开挖相比中洞法及侧洞法所采用的棚护钢管，因打设长度较短，棚护钢管不宜产生偏差，且第二导洞2初支采用不封闭结构，与棚护钢管连接的侧壁高度可根据棚护钢管的偏差采用钢板垫块调节，使其棚护钢管与其下方的支护结构更容易密贴，避免了棚护钢管与支护结构之间夹土，而带来的沉降问题，更有利于超浅埋暗挖的沉降控制，有利于结构实现超浅埋暗挖。

步骤五：在第二导洞2开挖期间，可同时施做第一导洞1内的结构，以形成纵向大梁。将第一导洞1内棚护钢管对接后，在第一导洞1内设置纵向钢筋12及U型锚筋13，后采用混凝土回填第一导洞1，使第一导洞1形成延开挖方向的纵向大梁。此时第一导洞1通过U 型锚筋13，锚入纵向大梁内，梁与棚护钢管形成一个整体构件。

步骤六：当第二导洞2的开挖进尺超过第三导洞3开挖高度的2 倍后，施做第三导洞3，第三导洞3与第二导洞2需一直保持2倍第三导洞3高的安全距离。第三导洞3采用传统钢格栅+喷射混凝土或型钢+喷射混凝土结构施作，开挖宽度同第二导洞2宽度，取为4～6m，高度可取4米以上，格栅与第二导洞2连接为一体，开挖进尺及格栅间距与第二导洞2保持一致，采用传统浅埋暗挖的全断面法开挖法或台阶法开挖。

步骤七：施做临时斜撑4，台阶法开挖两侧导洞之间的土体，严格控制开挖间距，并及时架设临时斜撑4，临时斜撑4顶部应与第一导洞1顶紧，临时斜撑4的脚部应与第二导洞2侧壁预留节点板可靠连接，临时斜撑4采用非连续密排型钢结构，如工22A型钢，纵向间距取为3-6米(具体间距根据计算确定)。临时斜撑4形成后，与第二导洞2、第三导洞3初支组成支架，支撑纵向大梁顶梁及棚护结构，形成初步的棚架结构。

步骤八：施做条基及两侧封底格栅。临时斜撑形成后，及时架设封底格栅及浇筑条基，用以平衡第二导洞2及第三导洞3传递的水平向土压力。

步骤九：架设临时竖撑，顶部与第一导洞1顶紧，底部立于条基上，形成竖向支顶。临时竖撑采用非连续密排型钢结构，纵向间距取为3-6米(具体间距根据计算确定)。此阶段通过临时竖撑与第二导洞2及第三导洞3的初支组成支架，支撑纵向大梁及棚护钢管，形成棚架结构。

步骤十：分段拆除永久结构范围内临时初支结构，施做永久结构，形成完整的单层多跨永久结构。

由此，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中的棚护钢管采用与开挖方向垂直(与结构主受力方向一致)布设的方式，而非顺开挖方向打设。同时其由辅助受力结构调整为主受力结构。且棚护钢管横向打设，长度显著降低，避免了传统工法延开挖方向打设，带来的施工难度大，定位精度难以保证的问题。

(2)本实用新型中的第一导洞利用浅埋暗挖原理进行开挖，因其尺寸微小，可在超浅埋空间(以最终要形成的暗挖大断面为衡量标准)实现刚度足够的超前支护(棚护钢管)的架设，从而为超浅埋暗挖创造了先决条件。同时本实用新型相比中洞法及侧洞法所采用的棚护钢管，因打设长度较短，棚护钢管不宜产生偏差，棚护钢管与其下方的支护结构更容易密贴，避免了棚护钢管与支护结构之间夹土，带来的沉降问题，更有利于超浅埋暗挖的沉降控制，有利于结构实现超浅埋暗挖。

(3)本实用新型相比传统管幕法，可采用简便、体量小、成本低的管棚机(或微型顶管机)施工(管幕施工需要大型顶管机，设备体量较大，同时对设备功率有着较高的要求，施工成本高，施工作业所需的空间也较大，从而需要较大的顶进导洞)。同时顶进结构为微直径钢管，相比管幕法采用的钢管(直径通常为700mm以上)，直径显著降低，成本显著降低，顶进施工难度显著降低，对施工空间及场地的需求显著降低。

(4)本实用新型的安全性更高，除第一导洞外的其余导洞均在刚度较大的棚护结构保护下进行开挖，避免了工人在开挖过程中直接面对掌子面斜上方土体的工况，同时掌子面土体因受到棚护结构的隔离也变得更加安全，结构施工的安全性得到显著改善。将其与中洞法及侧洞法的对比可知，本结构施工受力转化大量减小，结构安全性显著提高。

(5)本实用新型配合棚架法开挖工期更优，将其与中洞法及侧洞法的对比可知，本工法的施工步序减少一半以上，可节省大量构件施作及拆除时间，从而可有效节约工期。

(6)本实用新型造价更优，将其与中洞法及侧洞法的对比可知，其仅施作结构外围的支护结构导洞2、导洞3及棚护钢管，中间大量的支护构件不再施作，节约了大量支护结构成本。同时其配合棚架法使用，工期显著降低，投入的人员成本显著降低。

(7)本实用新型更为绿色环保，将其与中洞法及侧洞法的对比可知，其废除结构量大量减小，产生的建筑垃圾显著减少，更利于环境保护。

(8)本实用新型配合棚架法施做的永久结构耐久性更好，将其与中洞法及侧洞法的对比可知，其在顶底板处共存在4处纵缝，而中洞法及侧洞法存在10处纵缝；同时本方法不存环缝，而中洞法及侧洞法存在大量环缝，缝的存在不利于永久结构的耐久性。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (10)

1.一种修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，包含纵向大梁、横向棚护结构、第二导洞、第三导洞、封底型钢、条基、临时斜撑和临时竖撑，其特征在于：

所述纵向大梁包含第一导洞，所述横向棚护结构包含多根棚护钢管，所述多根棚护钢管贯穿第一导洞且相对第一导洞横向间隔设置，形成横向棚护结构，所述第一导洞的内壁为钢格栅结合喷射混凝土结构，所述第二导洞位于横向棚护结构下方和纵向大梁的两侧，所述第三导洞位于第二导洞的下侧，棚架结构的底部设有封底型钢，底部的中间位置设有条基，所述临时斜撑间隔设置且上端支撑于纵向大梁的底部，下端支撑于第二导洞或第三导洞的侧面，所述临时竖撑间隔设置且上端支撑于纵向大梁的底部，下端支撑于条基。

2.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：所述纵向大梁还包含第一导洞内的多根纵向钢筋及U型锚筋，所述U型锚筋设置有多排多列，各U型锚筋的下端环箍横向棚护结构中的各棚护钢管，且第一导洞内还填充混凝土后形成沿开挖方向的纵向大梁。

3.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：第一导洞的净空为2.5m-4.0m，净高为2.2m。

4.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：所述棚护钢管的材质为钢管，钢管的直径取300mm-350mm，壁厚采用12mm-16mm，各棚护钢管的纵向间距取为500mm-600mm。

5.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：所述棚护钢管通过多节管节组成，各管节间采用丝扣连接或者焊接，增设内置钢筋笼或在节点处增设内衬管。

6.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：所述第二导洞为钢格栅结合喷射混凝土结构或型钢结合喷射混凝土结构，其钢格栅或型钢间距同棚护钢管之间的间距。

7.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：所述第二导洞采用了U型的钢格栅或型钢结合喷射混凝土的U型支护结构，每个U型的钢格栅或型钢的侧壁顶部与棚护钢管进行无缝衔接。

8.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：第三导洞采用钢格栅结合喷射混凝土或型钢结合喷射混凝土结构。

9.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：所述临时斜撑为型钢结构，纵向间距取为3-6米。

10.如权利要求1所述的修建超浅埋大型地下空间的棚架结构，其特征在于：所述临时竖撑采用型钢结构，纵向间距取为3-6米。