CN211421179U - 既有管廊地下空间及其支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种既有管廊地下空间及其支护结构，所述支护结构包括：支护墙，设置于管廊两侧，其底部延伸至地下空间底部，用于阻挡管廊周边土体，并作为地下空间的侧方支护；支撑板，铺设于管廊底部，其两端分别连接于管廊两侧的支护墙上，用于支撑管廊底部，并作为地下空间的顶板；支撑桩，分散地设置于地下空间内，其底部与底板连接，顶部抵在支撑板的底部，用于辅助支撑板对管廊进行支撑；底板，其沿管廊长度方向的两侧边缘分别与支护墙连接，所述支护墙、支撑板及底板共同围成地下空间。为地下空间的开挖提供逆作法的施工基础，在保证既有管廊不受影响的前提下，修建地下空间。

Description

既有管廊地下空间及其支护结构

技术领域

本实用新型涉及建筑工程领域，特别涉及一种既有管廊地下空间及其支护结构，本实用新型主要用于在既有的综合管廊下新增地下空间的情况。

背景技术

随着城市化的进一步发展，原本的地下管道，输水线、输电线等需要寻求更佳的布置位置，因此综合管廊应运而生。某些城市在建设地下空间时面临土层上方既有管廊的保护的问题，因此如何在保证既有管廊的前提下，更好地在土层下方进行地下空间修建是一个新的难题。传统的管廊保护方式采用设置贝雷梁悬吊，这在一定程度上会导致地面占用面积过大，影响城市地面交通。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的第一目的是提供一种既有管廊地下空间支护结构，为地下空间的开挖提供逆作法的施工基础，在保证既有管廊不受影响的前提下，修建地下空间，施工占用面积小。

本实用新型的第二目的是提供一种既有管廊地下空间，该地下空间支护采用上述支护结构对既有管廊进行支护。

基于上述目的，本实用新型的一个方面，提供一种既有管廊地下空间支护结构，该支护结构包括：

支护墙，设置于管廊两侧，其底部延伸至地下空间底部，用于阻挡管廊周边土体，并作为地下空间的侧方支护；

支撑板，铺设于管廊底部，其两端分别连接于管廊两侧的支护墙上，用于支撑管廊底部，并作为地下空间的顶板；

支撑桩，分散地设置于地下空间内，其底部与底板连接，顶部抵在支撑板的底部，用于辅助支撑板对管廊进行支撑；

底板，其沿管廊长度方向的两侧边缘分别与支护墙连接，所述支护墙、支撑板及底板共同围成地下空间。

作为优选，所述支护墙包括水泥土墙，该水泥土墙内插入侧面带有接口的预制混凝土墙板或板桩。

作为优选，所述支护墙距离相邻一侧管廊侧壁的距离不小于管廊的宽度。

作为优选，所述支护墙与所述支撑板的端部榫接，且其接口处采用密封材料密封。

作为优选，所述密封材料包括环氧灌浆料，通过在支撑板与支护墙拼接的空隙处注入环氧灌浆料，使支撑板与支护墙形成固定连接，从而增加支护结构的整体结构刚度。

作为优选，所述支撑板上设置有至少一个供施工人员或机器进出的预留孔洞。

作为优选，所述支撑桩包括钢筋混凝土柱，其上端着重喷混加固处理。

作为优选，所述支撑板包括若干相邻排列的预制混凝土板，各相邻阈值混凝土板之间均通过环氧灌浆料粘接固定。

本实用新型的另一个方面，提供一种既有管廊地下空间，采用如上所述的支护结构对既有管廊进行支护。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

为地下空间的开挖提供逆作法的施工基础，在保证既有管廊不受影响的前提下，修建地下空间，施工占用面积小。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型实施例中基坑开挖至管廊底板处剖面图。

图2为本实用新型实施例中施作千斤顶的平面布置图。

图3为本实用新型实施例中施作千斤顶后的A-A剖面图。

图4为本实用新型实施例中开挖完成后的A-A向剖面图。

图5为本实用新型实施例中去除千斤顶换预制板的平面布置图。

图6为本实用新型实施例中施工完毕后的平面图。

图7为本实用新型实施例中施工完毕后的A-A向剖面图。

图8为本实用新型实施例中支护墙与支撑板接口处结构示意图。

图9为本实用新型实施例中管廊新增地下空间的剖面图。

图中：1、支护墙；2、管廊；3、地基土；4、千斤顶；5、钢板；6、预制混凝土板；7、预留孔洞；8、支撑桩；9、底板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”

时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

此外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供一种既有管廊地下空间支护结构，如图9所示，该空间支护结构包括：

支护墙1，设置于管廊2两侧，其底部延伸至地下空间底部，用于阻挡管廊2周边土体，并作为地下空间的侧方支护；

支撑板，铺设于管廊2底部，其两端分别连接于管廊2两侧的支护墙1上，用于支撑管廊2底部，并作为地下空间的顶板；

支撑桩，分散地设置于地下空间内，其底部与底板9连接，顶部抵在支撑板的底部，用于辅助支撑板对管廊2进行支撑；

底板9，其沿管廊2长度方向的两侧边缘分别与支护墙1连接，所述支护墙1、支撑板及底板9共同围成地下空间。

作为一种优选的实施方式，所述支护墙1包括水泥土墙，该水泥土墙内插入侧面带有接口的预制混凝土墙板或板桩。

作为一种优选的实施方式，所述支护墙1与所述支撑板的端部榫接，且其接口处采用密封材料密封。

作为一种优选的实施方式，所述支护墙1距离相邻一侧管廊2侧壁的距离不小于管廊2 的宽度。

作为一种优选的实施方式，所述密封材料包括环氧灌浆料，将支护结构上带有接口处的位置密封材料清理干净后，将支撑板与支护墙1拼接，并在空隙处注入环氧灌浆料，使支撑板与支护墙1形成固定连接，增加了支护结构的整体结构刚度，并且可以较好地承受上部结构、土体传递过来的作用力，使整体稳定性得到进一步的提升。

作为一种优选的实施方式，所述支撑板上设置有至少一个预留孔洞7，以便施工人员和机器的进出与施工。

作为一种优选的实施方式，所述支撑桩8包括钢筋混凝土柱，其上端着重喷混加固处理。

作为一种优选的实施方式，所述支撑板包括若干相邻排列的预制混凝土板6。

当然，本实施例还可以提供一种应用上述支护结构对既有管廊进行支护的地下空间，在此不再一一枚举。

本实施例中还提供一种针对上述支护结构的施工方法，该施工方法包括如下步骤：

对既有管廊周边土体进行预加固，并沿管廊两侧设置支护墙；

开挖土体至管廊底部标高处，在管廊下方沿管廊长度方向掏土以使其下方形成多个分散的容纳空间，在该容纳空间内设置第一支撑结构，以顶住管廊底部；

开挖土体至管廊下方，并依次拆除所述第一支撑结构，同时在管廊下方铺设板状的第二支撑结构以替代第一支撑结构，各第二支撑结构拼接成一支撑板抵于管廊下方；

开挖地下空间，根据新增地下空间的设计图中的结构柱位置，设置支撑桩；

在地下空间底部铺设垫层，并浇筑底板，使底板、支撑桩及支护墙连成一体。

在一种优选的实施方案中，上述施工过程是通过如下的技术方案实现的：

第一步中，用高压注浆喷射法对管廊周边土体进行预加固，土体预加固后，在所述的管廊长度方向两侧施作水泥土墙；在所述的水泥土墙内插入侧面带有接口的预制混凝土墙板或板桩从而形成作为侧方支护的支护墙，后开挖土体至所述管廊底板标高处；这里，采用预制墙板作为支护墙，不仅可以作为基坑的支护结构，起到挡土、受力的作用，而且可以作为止水结构，在地下水较为丰富的地区有着较高的经济价值，起到二墙合一的作用。

第二步，在所述管廊下方沿长度方向掏土，每隔一定长度均匀布置第一支撑结构(本实施例中优选用千斤顶)，所述千斤顶在所述管廊长度方向两侧对称布置，同时千斤顶下方布置钢板以扩大接触面积，同时避免千斤顶对地基土造成不可逆转的破坏。需要说明，使用千斤顶作为顶力设备，可以避免综合管廊在自重的作用下发生大于规定的最大挠曲值；千斤顶就位后，继续开挖时不仅可以避免因为上部土体开挖导致的下方土体的卸荷回弹，而且便于下部底板的施工；使用预制的底板一方面可以大幅度地提高施工效率，另一方面可以减少泥浆排放，减少噪音，对环境影响较小。

第三步，在千斤顶布置完成后，继续开挖土体至所述管廊底板以下一定深度，该深度大小取决于下方顶板的设计厚度；开始拆除千斤顶，所述管廊下每拆除一定数量(本实施例中设定为6个)的千斤顶，便在其所对应的跨度范围内铺设第二支撑结构(本实施例有选用预制混凝土板，当然也可采用其他钢性的板状结构，如钢板等)，沿管廊长度方向依次类推，相邻第二支撑结构相互拼接形成支撑板(将长度方向上相邻的2个千斤顶之间距离设定为一跨度)；

同时将预制混凝土板与支护墙侧壁上的接口连接，并且在预制混凝土板相互的拼接处和预制混凝土板与支护墙的拼缝处注入环氧灌浆料等密封材料；支撑板就位后，与支护墙连成整体，增加了整体结构的刚度，并且可以较好地承受上部结构、土体传递过来的作用力，使整体稳定性得到进一步的提升。

第四步，可在支撑板下进行逆作法施工，此底板可视为新增地下空间的顶板，具体的：

开挖新增地下空间时，先采用临时钢构柱作为支撑结构和传力结构，后根据新增地下空间的结构柱位置，设置支撑桩(优选用钢筋混凝土柱)，采用现浇法施工，在钢筋混凝土柱的上部端头位置需要着重喷混加固；待钢筋混凝土柱产生70％的强度后，逐步撤去临时钢构柱，使上方荷载由混凝土柱作为主要承载结构。

第五步，铺设垫层并且浇筑新增地下空间的底板，将新增地下空间的底板和钢筋混凝土柱和基坑围护结构连成整体，加大整体新增结构的刚度和稳定性。

最后回填上方所有土体，施工完成。

需要注意的是，在支撑板上设置有至少一个预留孔洞，以便施工人员和机器的进出与施工。

优选地，第一步中，使用高压喷射注浆法对既有管廊周边所有土体进行预加固，使之具有较高的强度、良好的止水防渗性能和耐久性，包括但不限于高压喷射注浆法，其他土体加固形式均可。

优选地，在第一步完成后，使用渠式切割水泥土墙(TRD)机器或钻孔桩机器进行水泥土墙开槽，开槽完成后在其内放入预制的混凝土墙板从而形成开挖范围的支护墙，支护墙的尺寸按照设计方提供基坑支护结构设计即可，唯一区别在于该支护墙在一定深度具有接口，接口位置深度范围大致在4-7m之间，具体深度在管廊底板标高处附近视实际管廊标高而定，接口部位为榫接，其接口在围护结构的预制墙板上是预先制成的凹槽，具体剖面图见图8。接口在初始时使用密封材料密封，待后续开挖过程进行至目标深度时再使接口暴露；此外，使用预制结构对周边环境污染小，施工效率高，对管廊的影响作用更小。此处水泥土墙开槽包括但不限于TRD机器，支护墙包括但不限于预制墙板。

优选地，开挖至管廊底板标高处，管廊处于暴露状态；此时值得注意的是，需要开挖的土体包括既有管廊的上覆土体和管廊两侧的土体，管廊两侧的土体开挖宽度(H)与管廊宽度(d)之间的关系，应该保证等式H≥1.1d或H＝d+1.0m成立，取小值。

优选地，第二步中，待开挖完成后，在基坑边界处、管廊边角处开挖部分土体，将千斤顶放置在开挖后的空档内，沿长度方向每隔一段距离再次开挖部分土体，将此距离视为一跨度，继续将千斤顶布置，以此类推。跨度可取4-6m即可，同时预制底板需要联系预制厂家定制，预制底板的长度(沿管廊长度方向)可取4-6m，预制底板的宽度(平行管廊宽度方向)可取6-12m，具体宽度可与实际既有管廊的宽度相同。

优选地，需要在千斤顶的下方放置一块面积略大的钢板，将其作为千斤顶与地基土的接触面，防止千斤顶本身接触面积过小而导致的地基破坏；此处，钢板可替换为其他材料，只需保证材料本身不会因为承载作用力而破坏即可。

优选地，第二步中，为防止偏心荷载，因此在管廊长度方向两侧均布置千斤顶，每个剖面布置2个千斤顶；将长度方向上相邻的2个千斤顶之间距离设定为一跨度，跨度如上述第三步所述，可取4-6m，每开挖一跨度范围的土体和管廊周边的土体，该部分管廊的自重由千斤顶承担，依次开挖后一部分土体，直至基坑范围内既有管廊完全暴露，且其自重由两端土体和千斤顶承担。此部分的开挖深度可取600mm，具体可由后续设计方案中新建底板的厚度来决定。

优选地，第三步中，从基坑边界处出发，每拆除一跨度内的千斤顶，则立刻在该位置插入预制混凝土板，此时该位置的荷载由预制混凝土板承受并且传递至下层的地基土，沿千斤顶布置方向，依次拆除每个跨度的千斤顶，依次插入预制板并拼接。

优选地，第四步中，此时将支护墙上带有接口处的位置密封材料清理干净，将预制混凝土板与支护墙拼接，并在空隙处注入环氧灌浆料，使新建的预制混凝土板和支护墙形成整体。

优选地，第五步中，此时新建的管廊下方底板完成后，回填上覆土体，在后续施工时，该新建底板也将为新增地下空间的顶板，将其视为二板合一的结构，在新增地下空间的施工过程中可采用逆作法继续开挖。

下面，结合附图对本实用新型的一种优选的实施方式进行更为详细的说明：

首先加固管廊2周边的土体，通过高压喷射注浆法等，对土体进行初步的加固，使土体强度提高，减少因地下连续墙的开槽工作带来的土体扰动和管廊2整体位移；然后对管廊2 周边开槽，并放入预制混凝土墙板等作为支护墙1。待完成上述工作后，如图1所示，对管廊2周边进行明挖，开挖深度至既有管廊2的底板9标高处，开挖宽度则以管廊2主体结构的宽度决定，本实例中管廊2主体宽度设为8m，管廊2左右两侧开挖土体的宽度为8.8m，应使两侧的开挖宽度略大于管廊2主体宽度；此处设置该宽度范围是为了考虑后续的工况中需要将预制板放入并且铺于管廊2下方，因此需要足够的空间。

其次布置千斤顶4，布置千斤顶4的具体方法为：在管廊2的下方且靠近管廊2外侧的位置，预先挖出一小段坑洞，在洞内放一块钢板5，钢板5面积略大于千斤顶4底部面积，本实例中可取1.2m，以便较好地将上部千斤顶4的反力传递到地基土3中；随后在钢板5 上布置千斤顶4，具体平面图如图2所示，可见本实用新型中设计的千斤顶4是沿着既有管廊2长度方向均匀布置，每4个千斤顶4顶升段的管廊2为一跨，具体每跨的长度本实例中为5m。图3为A-A位置的剖面图，千斤顶4布置在管廊2的两侧是为了防止管廊2受偏心荷载的作用而发生扭转等，此时只有管廊2的自重由千斤顶4和下方的土体共同承担。

待基坑范围内的管廊2下方千斤顶4全部布置完毕，再开挖最后一层土体，最后一层土体的开挖深度取决于支撑板的设计高度，本实例中最后一层开挖深度取600mm；逐渐开挖土体的过程中，既有管廊2的自重荷载逐渐从土与千斤顶4共同承担转变为仅有千斤顶4承担，如图4所示。

下一步，如图5所示，从靠近基坑支护墙1一侧起，先撤去最靠近支护墙1范围一跨度内的千斤顶4和钢板5(本实用新型中设定为撤去6个千斤顶4)，拆除千斤顶4后立刻从地表上方用汽吊吊预制混凝土板6至开挖面，随后将预制混凝土板6放置在已经去除千斤顶4的管廊2下方范围内，并将其与支护墙1搭接，本实例中管廊2支撑板深度设为5m，因此接口部位在5.3m，0.3m是取自最后挖深600mm的二分之一，由于搭接会产生搭接缝，因此需要在搭接缝处注入环氧灌浆料，此时拆除第二段跨度内的千斤顶4，再次用汽吊预制混凝土板6至开挖面，随后继续将预制混凝土板6放置在管廊2已经拆除千斤顶4的范围内，将既有管廊2下方相邻的其他预制混凝土板6拼接，以此类推，直至全部施工完毕形成支撑板。

图6为铺设混凝土预制板完成后的平面图，可见此时管廊2下方已经全部替换为预制混凝土板6，再次检查拼接处是否全部注入了环氧灌浆料。最后在预制混凝土板6上完整地铺一层混凝土，将既有管廊2和新建的预制混凝土板6连接成整体，增大整体刚度。本实例中，管廊2纵向长度(一跨)为5m，管廊2高5m，宽8m，上覆土2m，土的重度取18kN/m3，保守估计一跨范围内混凝土预制板共承受荷载为：

8×5×(5+2)×18×(5×8)＝201600kN，即20160t。

底板9承受应力为：

8×5×(5+2)×18＝5040kPa。

图7为施工完成后的剖面图，此时新建支撑板完成，并且将其视为新增地下空间的顶板，在靠近基坑支护结构中间位置附近布置预留孔洞7，以便施工人员和机器的进出与施工。开挖新增地下空间时，先采用临时钢构柱作为支撑结构和传力结构，后根据新增地下空间的结构柱位置，再设立支撑桩(钢筋混凝土柱)8，采用现浇法施工，在钢筋混凝土柱的上部端头位置需要着重喷混加固。

图9为钢筋混凝土柱产生70％的强度后，逐步撤去临时钢构柱，使上方荷载由混凝土柱作为主要承载结构。铺设垫层并且浇筑新增地下空间的底板9，将新增地下空间的底板9和钢筋混凝土柱和基坑围护结构连成整体，加大整体新增结构的刚度和稳定性。

最后回填上方土体，施工完成。

图8为预制混凝土板6与围护结构接口处的大样图，可以将预制板接入此处，拼接缝同样需要通过环氧灌浆料填实。

根据上述实施例可知，在基坑开挖前，对土体进行预加固可以使周边土质条件更好，有利于基坑的稳定性；使用预制混凝土板作为支护墙，不仅可以作为基坑的支护结构，起到挡土、受力的作用，而且可以作为止水结构，在地下水较为丰富的地区有着较高的经济价值，起到二墙合一的作用。此外，使用预制混凝土板作为支撑板一方面可以大幅度地提高施工效率，另一方面可以减少泥浆排放，减少噪音，对环境影响较小。

最后新建的管廊下方的底板同时可以视为新建地下空间的顶板，为下部的地下空间的开挖提供逆作法的施工基础，简化了施工流程。

此外，需要说明的是：

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种既有管廊地下空间支护结构，其特征在于，包括：

支护墙，设置于管廊两侧，其底部延伸至地下空间底部，用于阻挡管廊周边土体，并作为地下空间的侧方支护；

支撑板，铺设于管廊底部，其两端分别连接于管廊两侧的支护墙上，用于支撑管廊底部，并作为地下空间的顶板；

支撑桩，分散地设置于地下空间内，其底部与底板连接，顶部抵在支撑板的底部，用于辅助支撑板对管廊进行支撑；

底板，其沿管廊长度方向的两侧边缘分别与支护墙连接，所述支护墙、支撑板及底板共同围成地下空间。

2.根据权利要求1所述的一种既有管廊地下空间支护结构，其特征在于，所述支护墙包括水泥土墙，该水泥土墙内插入侧面带有接口的预制混凝土墙板或板桩。

3.根据权利要求2所述的一种既有管廊地下空间支护结构，其特征在于，所述支护墙距离相邻一侧管廊侧壁的距离不小于管廊的宽度。

4.根据权利要求1所述的一种既有管廊地下空间支护结构，其特征在于，所述支护墙与所述支撑板的端部榫接，且其接口处采用密封材料密封。

5.根据权利要求4所述的一种既有管廊地下空间支护结构，其特征在于，所述密封材料包括环氧灌浆料，通过在支撑板与支护墙拼接的空隙处注入环氧灌浆料，使支撑板与支护墙形成固定连接，从而增加支护结构的整体结构刚度。

6.根据权利要求1所述的一种既有管廊地下空间支护结构，其特征在于，所述支撑板上设置有至少一个供施工人员或机器进出的预留孔洞。

7.根据权利要求1所述的一种既有管廊地下空间支护结构，其特征在于，所述支撑桩包括钢筋混凝土柱，其上端着重喷混加固处理。

8.根据权利要求1所述的一种既有管廊地下空间支护结构，其特征在于，所述支撑板包括若干相邻排列的预制混凝土板，各相邻阈值混凝土板之间均通过环氧灌浆料粘接固定。

9.一种既有管廊地下空间，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的支护结构。

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