CN210562287U - 一种复合装配式地下结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合装配式地下结构，包括地下墙、主体结构立柱；预制顶纵梁、边跨预制顶板、中跨预制顶板、顶板现浇层、顶板防水层共同形成复合防水顶板；预制中纵梁、边跨预制中板、中跨预制中板、中板现浇层共同形成复合中板；预制垫层、防水层、现浇底板共同形成复合防水底板；地下墙、侧墙防水层、侧墙现浇层共同形成复合防水墙；复合防水顶板、复合中板、复合防水底板、复合防水墙之间均形成有效连接，形成全包防水全复合装配式地下结构。本实用新型克服了全装配式地下结构渗漏水的问题，突破了装配式地下结构应用范围的局限，可在富水地层、周边环境复杂、变形控制高的地区应用，可有力推进装配式结构在地下工程中的广泛应用。

Description

一种复合装配式地下结构

技术领域

本实用新型属于地下工程领域，具体涉及一种复合装配式地下结构，尤其适用于复合装配式地铁车站结构。

背景技术

现有的地下结构工程如地铁车站结构，有两种结构形式，装配式地下结构和全明挖现浇地下结构，但都存在各自的缺陷。

装配式地下结构存在的问题包括：

(1)装配式仅预制构件一道防水系统，接缝和节点处存在较大的渗漏隐患；地下结构防水等级为一级，不允许漏水，结构表面无湿渍；因此，在富水地区，装配式地下结构应用受到很大的制约，目前在国内应用极少；

(2)全装配式地下结构，因施工及设备要求，不能设置内支撑，因此仅适用于地质条件好、可用锚索替代内支撑的地区；在中部、南部、东南软土、富水地区深基坑锚索支护应用受到管控和禁止，这样全装配式地下结构的应用受到极大的制约，无法推广应用；

(3)仅适用规矩简单的地下两层结构，地下三层、四层或是三跨四跨等结构就无法应用，难以实现标准化和大面积推广应用，经济效应不高；

(4)全装配式结构预制构件重量大，构件型式复杂，拼装难度大，精度要求高，对施工工艺及设备要求极高。

正因为全装配式存在以上问题，很难得到推广应用，研究了十多年，未能得到推广应用，仅在个别城市做了试点工作。

全明挖现浇地下结构现在普遍应用于地下工程中，存在的问题包括：

(1)大量的混凝土支撑、脚手架和模板交叉，土方开挖，施工环境差，质量难保证；

(2)大量的混凝土支撑浇筑和破除、钢支撑架设、模板系统施工，占用工期长，投资高；

(3)明挖变形大，尤其超深基坑，为保护周边环境，要设置大量混凝土支撑和钢支撑，临时工程投资费用极高；

(4)设备综合管线，通过打锚栓或膨胀螺栓等固定支架，施工对现浇混凝土存在一定程度的损伤，锚栓质量难以有效保证，耐久性较差，需要每隔一定年限更换维护，维护难度大，费用高；

(5)现浇轨顶风道，施工难度大，周期长，是施工现场的痛点和难点。

因此，地铁车站等地下结构需要解决的关键技术问题包括：

(1)全装配式地下结构，接缝多，防水问题突出；

(2)全装配式地下结构无法设置内支撑，软土和富水地区应用范围极大受限问题；

(3)明挖现浇地下结构临时工程(内支撑和模板)投资高、工期长，费钱费时，同时影响施工质量；

(4)地下结构综合管线的固定和安装质量差、耐久性差、维护费用高的问题；

(5)轨顶风道一般是在车站主体完工后施工，施工空间狭小，难度大，周期长。

实用新型内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本实用新型提供了一种复合装配式地下结构，克服了全装配式地下结构渗漏水的问题，突破了装配式地下结构应用范围的局限，可在富水地层、周边环境复杂、变形控制高的地区应用，可有力推进装配式结构在地下工程中的广泛应用。

为实现上述目的，按照本实用新型的一方面，还提供了一种复合装配式地下结构，其中：

包括地下墙、主体结构立柱；地下墙的顶部设有冠梁、中部预埋安装预制中板的钢结构卡槽；主体结构立柱顶部设有预制顶纵梁、中部设有预制中纵梁；

预制顶纵梁、冠梁与预制顶纵梁之间设置的边跨预制顶板、相邻两预制顶纵梁之间设置的中跨预制顶板、顶板上的顶板现浇层、顶板现浇层上的顶板防水层共同形成复合防水顶板；

预制中纵梁、钢结构卡槽与预制中纵梁之间设置的边跨预制中板、相邻两预制中纵梁之间设置的中跨预制中板、中板上的中板现浇层共同形成复合中板；

基底从下至上依次设置的预制垫层、防水层、现浇底板共同形成复合防水底板；

地下墙以及地下墙上向内侧方向依次设置的侧墙防水层和侧墙现浇层共同形成复合防水墙；

复合防水顶板、复合中板、复合防水底板、复合防水墙之间均形成有效连接，形成全包防水全复合装配式地下结构。

优选地，边跨预制顶板通过预埋槽悬挂有预制管道支架，形成整体预制件。

优选地，边跨预制中板通过预埋槽悬挂有预制管道支架和预制轨顶风道，且上下贯通设有预埋管线管道，形成整体预制件；

中跨预制中板上下贯通设有预埋管线管道，形成整体预制件。

优选地，主体结构立柱包括桩基础和钢立柱，钢立柱插入桩基础，钢立柱采用钢管混凝土柱、型钢混凝土或外包混凝土形成钢管混凝土叠合柱。

优选地，冠梁内侧预留凹槽，预制顶纵梁两侧预留凸出企口，预制中纵梁两侧预留凸出企口。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)环保节能，绿色施工：无混凝土内支撑施工及破除工作，无需架设大量的钢支撑、脚手架和模板，环保节能，绿色施工。利用中跨大开洞作为出土和进料，底板封底后顺作中板和顶板。

(2)复合结构质量高，防水性能好：通过在预制构件上现浇一层混凝土，再加设一层柔性防水层，这种现浇、预制、柔性防水“三合一”的全包防水全复合装配式地下结构，克服了装配式结构防水问题和应用局限，防水质量和性能大大提升，可满足富水地层百年工程防水和耐久性要求，可有力推进复合装配式结构在地下工程中的广泛应用。

(3)施工速度快，节省工期：无需施工大量的混凝土支撑，减少内支撑施工及硬化的工期；内支撑系统是通过预制构件拼装形成，高效快速；现浇混凝土层可以与下部土方开挖同步进行，土方开挖到底；预制现浇结构形成干燥工作环境，可不受风霜雨雪的干扰，风雨无阻施工。以上几点合力，可大大节省工期，加快施工进度。

(4)无需内支撑和模板系统，节省工程投资：利用预制构件高效、快速成型的优点，替代地下工程的内支撑和脚手架模板系统，从上往下逆作施工地下主体结构，无需设置大量的混凝土支撑、钢支撑和临时立柱，也无需设置大量的脚手架和模板，可大大节省工程投资。地质条件越差、基坑越深、越宽、越大，预制与现浇混凝土内支撑系统优势更加突出，经济效应也就越高。

(5)实现清水混凝土风格，替代装修：通过采用带肋、带文案的钢模，实现质量优良、有一定立体效果的预制结构，替代传统的装修，节省投资。

(6)通过在预制构件上预埋槽道，悬挂管线设备，可实现机械化安装和装配式施工，替代传统的打孔大膨胀螺栓的方法，提高耐久性和质量，有效解决了传统了锚栓固定的问题。

(7)预制轨顶风道，工厂化制作和机械化安装，可减少现浇混凝土轨顶风道的施工难度，提高功效和质量，加快施工进度。

附图说明

图1是本实用新型的复合装配式地下结构的整体正视示意图；

图2是本实用新型的复合装配式地下结构的先逆后顺施工方法的过程示意图之一；

图3是本实用新型的复合装配式地下结构的先逆后顺施工方法的过程示意图之二；

图4是本实用新型的复合装配式地下结构的先逆后顺施工方法的过程示意图之三；

图5是本实用新型的复合装配式地下结构的先逆后顺施工方法的流程简图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本实用新型进一步详细说明。

作为本实用新型的一种较佳实施方式，如图1所示，本实用新型的复合装配式地下结构，其中：

包括地下墙1、主体结构立柱；地下墙的顶部设有冠梁5，中部预埋安装预制中板的钢结构卡槽2，用于预制中板吊装时定位和支托，卡槽的高度大于中板厚度，当地下墙卡槽标高存在误差时允许两者的相对移动，仍可保障中板位于设计标高；主体结构立柱顶部设有预制顶纵梁7、中部设有预制中纵梁12；主体结构立柱包括桩基础3和钢立柱4，钢立柱4需在相应标高处预留与预制顶纵梁7、预制中纵梁12、现浇底板22的连接节点，钢立柱4需插入桩基础3一定深度，保证二者实现可靠结合；钢立柱4采用钢管混凝土柱、型钢混凝土或外包混凝土形成钢管混凝土叠合柱。冠梁5内侧预留凹槽，预制顶纵梁7两侧预留凸出企口，预制中纵梁12两侧预留凸出企口，便于边跨预制顶板8和中跨预制顶板28、边跨预制中板13和中跨预制中板25的吊装安放。

预制顶纵梁7、冠梁5与预制顶纵梁7之间设置的边跨预制顶板8、相邻两预制顶纵梁7之间设置的中跨预制顶板28、顶板上的顶板现浇层、顶板现浇层上的顶板防水层30共同形成复合防水顶板。

预制中纵梁12、钢结构卡槽2与预制中纵梁12之间设置的边跨预制中板13、相邻两预制中纵梁12之间设置的中跨预制中板25、中板上的中板现浇层共同形成复合中板。

基底从下至上依次设置的预制垫层20、底板防水层21、现浇底板22共同形成复合防水底板。

地下墙1以及地下墙上向内侧方向依次设置的侧墙防水层和侧墙现浇层共同形成复合防水墙。

复合防水顶板、复合中板、复合防水底板、复合防水墙之间均形成有效连接，形成全包防水全复合装配式地下结构，可克服装配式地下结构渗漏水问题，突破装配式应用的局限，具有广阔的应用空间和市场前景。

如图1所示，边跨预制顶板8通过预埋槽悬挂有预制管道支架9，形成整体预制件；边跨预制中板13通过预埋槽悬挂有预制管道支架9和预制轨顶风道31，且上下贯通设有预埋管线管道15，形成整体预制件；中跨预制中板25上下贯通设有预埋管线管道15，形成整体预制件。各预制板通过采用预应力钢筋或是逐节锁定钢棒，将预制板纵向(纸内方向)进行张拉锁定成一个整体。

如图1-5所示，本实用新型的复合装配式地下结构的先逆后顺施工方法，包括如下步骤(步骤S1-S4见图2，S5-S7见图3，S8见图4，S9-S11完工后见图1，流程简图见图5)：

S1、施工地下墙1及主体结构立柱，其中地下墙1上预埋安装预制中板的钢结构卡槽2。地下墙1采用水下浇筑混凝土地连墙或预制地下墙。步骤S1中，主体结构立柱的施工方法为，先施工桩基础3，再吊装钢立柱4插入桩基础3，钢立柱4采用钢管混凝土柱、型钢混凝土或外包混凝土形成钢管混凝土叠合柱。

S2、施作冠梁5及挡土墙6。

S3、开挖至顶板梁标高，并在主体结构立柱顶部吊装预制顶纵梁7，在冠梁5和预制顶纵梁7之间吊装边跨预制顶板8，其中预制顶板工厂化制作过程中预埋有预制管道支架9。

S4、浇筑边跨顶板现浇层10，在预制梁板系统的支撑下，同步向下盆式开挖至地下一层土方盆式开挖面11，利用中跨空间出土和进料。

S5、待边跨顶板现浇层10完成并达到预定强度范围(例如达到强度75％)后，再开挖至中板预制梁底标高，吊装预制中纵梁12和边跨预制中板13，其中预制中板工厂化制作过程中设置预埋有预制管道支架9、预埋管线管道15和预制轨顶风道31的悬挂安装槽。

S6、在浇筑边跨中板现浇层16，在预制梁板系统的支撑下，同步向下盆式开挖至下一级土方盆式开挖面19；并同步施工地下一层侧墙防水层17及地下一层侧墙现浇层18。

S7、向下循环S5-S6，开挖至基底。步骤S3-S6中，预制纵梁、边跨预制板、边跨板现浇层在车站纵向方向上是连续的，整体强度大，而在横向上，暂不设置中跨板和中跨版现浇层，中跨形成大开洞作为出土和进料孔，方便材料运输和土方外运。

S8、安装垫层20、施作底板防水层21、现浇底板22。

S9、顺作施工底板层侧墙防水层23和底板层侧墙现浇层24；同步吊装中跨预制中板25并浇筑中跨中板现浇层27，其中中跨预制中板25工厂化制作过程预留有预埋管线管道15。

S10、向上循环S9，至顶板层。

S11、吊装中跨预制顶板28，施工中跨顶板现浇层29，在所有顶板现浇层上施做顶板防水层30。

S12、复合装配式地下结构主体完工及相邻区间影响范围内盾构施工完工后，安装预制轨顶风道31。

如图1所示，冠梁5施工时预留凹槽、预制顶纵梁7预留凸出企口，用于边跨预制顶板8和中跨预制顶板28的吊装安放；地下墙1在中板标高位置预埋钢结构卡槽2、预制中纵梁12预留凸出企口，用于边跨预制中板13和中跨预制中板25的吊装安放。以边跨预制中板为例，吊装时，一边插入地下连续墙1预留的钢结构卡槽2内，一边安放于预制中纵梁12预留的中纵梁企口上。

本实用新型的全包防水全复合装配式地下结构及施工方法，整个施工过程中无需架设支撑和模板，板上板下可同步施工作业，等待龄期形成的时间大大缩短，具有绿色施工、快速便捷、安全高效、环保节能、节省投资等一系列优势，具有广阔的应用空间。

顶板和中板分两次形成，从上往下施工过程，先施工边跨作为内支撑系统；利用中跨大开洞出土、进料、吊装预制中板、装配机械进出，底板封闭后，从下往上施工侧墙、中板中跨和顶板中跨。

结构现浇层，包括顶板现浇层、中板现浇层、现浇底板，浇筑时均以预制构件为模板，可节省大量模板。

全复合装配式地下结构施工方法，从上往下施工，利用顶板预制构件及现浇层、中板预制构件及现浇层替代内支撑系统，可有效保护基坑周边建构物，节省大量工程投资。

本实用新型的复合装配式结构，首先装配预制构件，形成可靠支撑，然后开挖土方，保证工程安全；预制顶板装配完毕后，可同步施作顶板现浇层和开挖地下一层土体；预制中板装配完毕后，可同步施作中板现浇层和开挖地下二层土体，现浇混凝土与土方开挖同步进行，可加快施工进度，节约工期。

结构各预制构件拼接装配完成，装配构件通过榫槽、高强度螺栓连接而成；预制垫层亦可采用现浇混凝土结构。

本实用新型的复合装配式地下结构及其施工方法，适用于地下一层、两层及更多层，可根据工程需要适用于无柱单跨、单柱双跨、双柱三跨或更多跨多层地下结构。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复合装配式地下结构，其特征在于：

包括地下墙（1）、主体结构立柱；地下墙的顶部设有冠梁（5）、中部预埋安装预制中板的钢结构卡槽（2）；主体结构立柱顶部设有预制顶纵梁（7）、中部设有预制中纵梁（12）；

预制顶纵梁（7）、冠梁（5）与预制顶纵梁（7）之间设置的边跨预制顶板（8）、相邻两预制顶纵梁（7）之间设置的中跨预制顶板（28）、顶板上的顶板现浇层、顶板现浇层上的顶板防水层（30）共同形成复合防水顶板；

预制中纵梁（12）、钢结构卡槽（2）与预制中纵梁（12）之间设置的边跨预制中板（13）、相邻两预制中纵梁（12）之间设置的中跨预制中板（25）、中板上的中板现浇层共同形成复合中板；

基底从下至上依次设置的预制垫层（20）、底板防水层（21）、现浇底板（22）共同形成复合防水底板；

地下墙（1）以及地下墙上向内侧方向依次设置的侧墙防水层和侧墙现浇层共同形成复合防水墙；

复合防水顶板、复合中板、复合防水底板、复合防水墙之间均形成有效连接，形成全包防水全复合装配式地下结构。

2.如权利要求1所述的复合装配式地下结构，其特征在于：

边跨预制顶板（8）通过预埋槽悬挂有预制管道支架（9），形成整体预制件。

3.如权利要求1所述的复合装配式地下结构，其特征在于：

边跨预制中板（13）通过预埋槽悬挂有预制管道支架（9）和预制轨顶风道（31），且上下贯通设有预埋管线管道（15），形成整体预制件；

中跨预制中板（25）上下贯通设有预埋管线管道（15），形成整体预制件。

4.如权利要求1所述的复合装配式地下结构，其特征在于：

主体结构立柱包括桩基础（3）和钢立柱（4），钢立柱（4）插入桩基础（3），钢立柱（4）采用钢管混凝土柱、型钢混凝土或外包混凝土形成钢管混凝土叠合柱。

5.如权利要求1所述的复合装配式地下结构，其特征在于：

冠梁（5）内侧预留凹槽，预制顶纵梁（7）两侧预留凸出企口，预制中纵梁（12）两侧预留凸出企口。

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