專利名稱：26m大跨度空間一次成型建造工法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種地下空間建造工法，特別是一種大跨度地下空間的建造工法。
背景技術：
受城市建設用地的限制，現有的交通方式已不能承載如此巨大的客流量，地下空間的開發(fā)和利用已成為城市發(fā)展的一大趨勢。但城市中林立的建筑物、密集的路面交通以及縱橫的密布的各類地下管網，使得城市的周邊環(huán)境越來越復雜，既要合理開和發(fā)利用城市的地下空間，又要妥善保護周邊現有的環(huán)境，這就對地下工程施工技術提出了更高的要求。以往的那種直接開挖施作結構的方法由于會造成周圍土體擾動，施工安全難以保證而逐漸被人摒棄，一些非直接開挖方法日益受人推崇，避免或盡可能地減少對周邊環(huán)境的影響已經成為地下空間結構施工專業(yè)人士的共識。經檢索發(fā)現，美國專利說明書US4365913中公開了一種用于修筑從一個地下通道開始的地下垂直墻結構的方法和裝置，該方法是與欲建筑的地下通道橫斷面寬度相等地開挖兩條入口豎井，從豎井底部用大功率液壓推進器將預制管推入地層中，預制管的直徑可達2米，其下部設有足以供后續(xù)工序操作使用的開口，然后沿所述開口向下開挖建筑垂直墻的縱溝，并在縱溝內設置鋼支撐件，最后向縱溝及預制管內灌注混凝土，至此完成垂直墻。再用同樣的方法在已完成的垂直墻的上部呈拱形地推入其他預制管，并將其相互連續(xù)并注入混凝土，即形成地下通道的斷面，在其支護下開挖其中的土層即可。該方法在向下開挖建筑垂直墻縱溝的過程中需要設置大量的鋼支撐、鋼支撐件；預制管下部設的開口打開至第一道支撐架設完畢期間鋼管受力轉換存在沉降隱患；其預制管從豎井底部推入，豎井底部平行于地下通道橫斷面頂部，不利于垂直墻及地下通道內部的土方運出。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種26m大跨度空間一次成型建造工法，要解決現有的大跨度空間一次成型的建造方法雖可為地下隧道內部的土體開挖提供安全的支護方式，但其施工過程復雜，存在沉降隱患，地下通道內土方外運困難等的技術問題。為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于步驟如下
步驟一，隨豎井的土方開挖，將上圍合部分的鋼管沿擬開挖地下空間上輪廓線跳格頂入延伸方向的土體，同時進行相鄰兩鋼管的管間注漿，并挖除上圍合部分鋼管內的土體； 步驟二，豎井的土方繼續(xù)開挖，依次從上向下沿擬開挖地下空間外輪廓線將下圍合部分的鋼管跳格頂入兩側延伸方向的土體，同時，進行相鄰鋼管的管間注漿，并挖除下圍鋼管內的土體；
步驟三，將上圍合部分的鋼管兩兩相鄰部分進行切割，并在切口位置處連接切口支護， 使上圍合部分的鋼管形成相互連通的管排夾壁空腔，同時在下圍合部分的鋼管之間進行補充注漿；步驟四，在上圍合部分形成的管排夾壁空腔內進行上管排填充結構的施工，同時將下圍合部分的鋼管兩兩相鄰部分進行切割，并在切口位置處連接切口支護，使下圍合部分的鋼管形成相互連通的管排夾壁空腔；
步驟五，在下圍合部分的鋼管形成的管排夾壁空腔內進行下管排填充結構的施工，管排夾壁空腔與管排填充結構一起形成圍護結構；
步驟六，圍護結構完成后，按照從上向下的順序進行擬開挖地下空間土方開挖，并施做內部結構。所述步驟一和步驟二，所述上圍合部分的鋼管和下圍合部分的鋼管的頂進方式相同，均為從擬建造地下空間的一端豎井頂進或從擬建造地下空間的兩端豎井同時相對頂進；頂進過程中，后續(xù)鋼管與先頂進鋼管焊接連接。所述步驟一，所述相鄰兩鋼管的管間注漿自管頂向管周進行。所述步驟三，下圍合部分的鋼管之間進行的補充注漿形成下層側墻擴大頭，其施工工序為先分段綁扎鋼筋，后進行澆筑混凝土，最終，管排夾壁、管排填充結構和下層側墻擴大頭一起形成外部結構。所述步驟三，切口支護包括固定鋼板、防水鋼板和管間支護，所述防水鋼板設置后施工的內部結構的外側，作為內部結構的防水層；所述固定鋼板設置在后施工的內部結構的內側；所述管間支護支頂在固定鋼板和防水鋼板之間，并與其同時進行施工。所述管間支護包括支護鋼管，支護鋼管內充填微膨脹細石混凝土。所述步驟三和步驟四，上圍合部分的鋼管和下圍合部分的鋼管的切割分兩次進行，第一次采用跳割方式，隔一段切一段；第一次切割完成后，再進行二次切割。所述步驟五，外部結構的截面形狀與擬建造地下空間的截面形狀相同，為矩形或拱形。所述步驟五，上管排填充結構的施工包括在管排夾壁空腔內分段設置管內支撐、 架設模板，然后在模板內進行鋼筋綁扎，并在澆筑混凝土前預埋注漿管，最后管排夾壁空間內澆筑混凝土，并在澆筑完成后通過注漿管補充注漿。所述步驟六中，施做內部結構時先挖外部結構內的土方至結構中板的設計位置并施做結構中板，再施做結構底板；或挖外部結構內的土方至結構底板的設計位置先施做結構底板，再施做結構中板，所述結構中板和結構底板之間設置或不設置結構中柱。與現有技術相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果
首先，本發(fā)明通過采用DNlSOOmm以上的大直徑鋼管頂進形成管排，將管排鋼管橫向貫通連接成一體，可為大跨度地下空間結構的施工提供安全的外部圍護結構，整個施工基本全部在鋼管、管排內操作，大大降低地下空間施工安全風險。整個施工過程不用占用道路， 無需管線改移，環(huán)保性能強。其次，在鋼管管間切割支護過程中，迎水側焊有止水鋼板，因此整個地下空間結構外側全部有鋼材外包，加上自身混凝土結構的自防水，防水效果良好，確保防水萬無一失。 有水地層可帶水作業(yè)無需通過降低地下水位來保證施工正常進行。再者，本發(fā)明所述方法的施工過程對地面沉降影響較小，可以實現零沉降，施工時對周邊建(構)物影響很小，無需對其進行地基加固等處理，可有效加快施工工期，節(jié)約施工成本。
另外，本發(fā)明所述施工方法在施工過程中主要的輔助構件大多可采用鋼材，施工完畢均可回收反復利用，符合現代工程施工中環(huán)保節(jié)能理念，從而大幅度降低系列工程的施工成本。本發(fā)明可廣泛應用于地下工程施工，尤其適用于周邊建筑物眾多，地下管線豐富區(qū)段的地下工程施工。


下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
圖I是本發(fā)明實施例一施工步驟一示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例一施工步驟二示意圖。
圖3是圖2中切口支護詳圖。
圖4是本發(fā)明實施例一施工步驟三和步驟四示意圖。
圖5是本發(fā)明實施例一施工步驟五示意圖。
圖6是本發(fā)明實施例一施工步驟六示意圖。
圖7是本發(fā)明實施例二施工步驟一示意圖。
圖8是本發(fā)明實施例二施工步驟二示意圖。
圖9是本發(fā)明實施例二施工步驟二不意圖。
圖10是本發(fā)明實施例二施工步驟四示意圖。
圖11是本發(fā)明實施例二施工步驟五之在管廊內架設管內支撐示意圖。
圖12是本發(fā)明實施例二施工步驟五之管廊內結構施工示意圖。
圖13是本發(fā)明實施例二施工步驟六之內部結構的結構中板示意圖。
圖14是本發(fā)明實施例二施工步驟六之內部結構的結構底板示意圖。
圖15是本發(fā)明施工流程圖。
附圖標記1 一工作豎井、2 —上圍合部分的鋼管、3 —管間注漿、4 -
4.I 一固定鋼板、4. 2 一防水鋼板、4. 3 一管間支護、5 —上管排填充結構、5. I 一管內支撐、 6 一結構底板、7 —結構中板、8 —下層側墻擴大頭、9 一結構中柱、10 —下圍合部分的鋼管、
11一上管排填充結構、12 —管內支撐。
具體實施例方式
實施例一參見圖I至圖6及圖15所示，一種26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于步驟如下
步驟一參見圖1，隨豎井I的土方開挖，將上圍合部分的鋼管2沿擬開挖地下空間上輪廓線跳格頂入延伸方向的土體，同時進行相鄰兩鋼管的管間注漿3，并挖除上圍合部分鋼管內的土體；所述步驟一，所述相鄰兩鋼管的管間注漿3自管頂向管周進行。所述頂進鋼管從擬建造地下空間的一端豎井頂進或從擬建造地下空間的兩端豎井同時相對頂進；頂進過程中，每頂進一節(jié)鋼管進行管間同步注漿，后續(xù)鋼管與先頂進鋼管焊接連接，每根鋼管頂進完成后，對鋼管和其周邊土間隙從管頂向管周進行充填注漿。所述鋼管的頂進方式為人工或小型推進器。鋼管頂進前的準備工作包括布置頂管作業(yè)工作面，反力墻設置、導軌鋪設、后設H型鋼支撐反力架、千斤頂安裝、千斤頂調試、千斤頂液壓系統(tǒng)調試、頂鐵設置。鋼管頂進過程中包括將鋼管吊入施工作業(yè)面就位，用小型裝載機或人工進入鋼管內進行土方挖運作業(yè)，每次頂進后檢查鋼管的進尺與線形，用連接環(huán)焊接后續(xù)鋼管同時對已頂進的鋼管進行同步注漿。所述鋼管每節(jié)長4 6m，直徑為1800mm、2000mm、2200mm、2300mm的螺旋焊管， 壁厚一般為18mm、20mm，其上間隔開有注漿孔。鋼管頂進前的準備工作包括布置頂管作業(yè)工作面，反力墻設置、導軌鋪設、后設H型鋼支撐反力架、千斤頂安裝、千斤頂調試、千斤頂液壓系統(tǒng)調試、頂鐵設置。在工作豎井井壁上設置反力墻作為鋼管頂進時提供反力的結構， 反力墻結構可以為素混凝土、鋼筋混凝土或鋼結構。為了保證受力均勻，反力墻與圍護結構之間應密貼無空隙。反力墻外設置反力件，反力件由H型鋼-400X408X21X21加工制作， 為了增加剛度，在H型鋼的翼緣之間焊接加勁肋，加勁肋采用15mm厚鋼板制作出型鋼外墊 60_厚鋼板，在鋼板外設置千斤頂。為保證鋼管頂進的線形，在鋼管下設置兩排導軌。導軌采用H型鋼制作，相鄰鋼管的導軌之間鋪設花紋鋼板，作為施工踏板。所述上圍鋼管指結構中板以上部分的鋼管。步驟二參見圖2和圖3，豎井的土方繼續(xù)開挖，依次從上向下沿擬開挖地下空間外輪廓線將下圍合部分的鋼管10跳格頂入兩側延伸方向的土體，同時，進行相鄰鋼管的管間注漿3，并挖除下圍鋼管內的土體；所述上圍合部分的鋼管2和下圍合部分的鋼管10的頂進方式相同，均為從擬建造地下空間的一端豎井頂進或從擬建造地下空間的兩端豎井同時相對頂進；頂進過程中，后續(xù)鋼管與先頂進鋼管焊接連接。步驟三參見圖4，將上圍合部分的鋼管2兩兩相鄰部分進行切割，并在切口位置處連接切口支護4，使上圍合部分的鋼管2形成相互連通的管排夾壁空腔，同時在下圍合部分的鋼管10之間進行補充注漿；下圍合部分的鋼管10之間進行的補充注漿形成下層側墻擴大頭8，其施工工序為先分段綁扎鋼筋，后進行澆筑混凝土，最終，管排夾壁、管排填充結構和下層側墻擴大頭8 —起形成外部結構。所切口支護4包括固定鋼板4. I、防水鋼板4. 2和管間支護4. 3，所述防水鋼板
4.2設置后施工的內部結構的外側，作為內部結構的防水層；所述固定鋼板4. I設置在后施工的內部結構的內側；所述管間支護4. 3支頂在固定鋼板4. I和防水鋼板4. 2之間，并與其同時進行施工。所述管間支護4. 3包括支護鋼管，支護鋼管內充填微膨脹細石混凝土。步驟四參見圖4，在上圍合部分形成的管排夾壁空腔內進行上管排填充結構5的施工，同時將下圍合部分的鋼管10兩兩相鄰部分進行切割，并在切口位置處連接切口支護 4，使下圍合部分的鋼管10形成相互連通的管排夾壁空腔。所述上管排填充結構5的施工包括在管排夾壁空腔內分段設置管內支撐12、架設模板，然后在模板內進行鋼筋綁扎，并在澆筑混凝土前預埋注漿管，最后管排夾壁空間內澆筑混凝土，并在澆筑完成后通過注漿管補充注漿。所述步驟三和步驟四，上圍合部分的鋼管2和下圍合部分的鋼管10的切割分兩次進行，第一次采用跳割方式，隔一段切一段；第一次切割完成后，再進行二次切割。步驟五參見圖5，在下圍合部分的鋼管10形成的管排夾壁空腔內進行下管排填充結構11的施工，管排夾壁空腔與管排填充結構一起形成圍護結構；外部結構的截面形狀與擬建造地下空間的截面形狀相同，為矩形或拱形。步驟六參見圖6，圍護結構完成后，按照從上向下的順序進行擬開挖地下空間土方開挖，并施做內部結構。施做內部結構時先挖外部結構內的土方至結構中板7的設計位置并施做結構中板7，再施做結構底板6 ;或挖外部結構內的土方至結構底板6的設計位置先施做結構底板6，再施做結構中板7，所述結構中板7和結構底板6之間設置或不設置結構中柱13。結構底板的施工包括底板防水層、綁扎底板鋼筋、澆筑底板混凝土，結構底板底部土體還可進行注漿加固。內部結構的土方開挖為機械開挖或人工開挖。對于拱形結構，外部結構內土體開挖的過程中為保證盾構機過站，通過對外部結構下層位置大量注漿形成下層側墻擴大頭8，其施工工序為先分段綁扎鋼筋，后進行澆筑混凝土，最終，管廊內結構、管廊和下層側墻擴大頭8 —起形成外部結構。實施例二，參見圖7至圖14，其中，圖7是施工步驟一示意圖；圖8是二施工步驟二示意圖；圖9是施工步驟三示意圖；圖10是施工步驟四示意圖；圖11是施工步驟五之在管廊內架設管內支撐示意圖；圖12是施工步驟五之管廊內結構施工示意圖；圖13是步驟六之內部結構的結構中板示意圖；圖14是施工步驟六之內部結構的結構底板示意圖。與實施例一不同的是，擬建造地下空間的截面形狀為矩形，施工步驟可完全按實施例一所述方法進行，也可在從上往下鋼管頂進后，鋼管間的切割支護、管廊內的結構施工從下往上分層分段進行，具體施工順序可在實施例所述范圍內進行。本發(fā)明所述施工工法可實現最大跨度為26米的地下空間建造。
權利要求
1.一種26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于步驟如下步驟一，隨豎井(I)的土方開挖，將上圍合部分的鋼管(2)沿擬開挖地下空間上輪廓線跳格頂入延伸方向的土體，同時進行相鄰兩鋼管的管間注漿(3)，并挖除上圍合部分鋼管內的土體；步驟二，豎井的土方繼續(xù)開挖，依次從上向下沿擬開挖地下空間外輪廓線將下圍合部分的鋼管(10)跳格頂入兩側延伸方向的土體，同時，進行相鄰鋼管的管間注漿(3)，并挖除下圍鋼管內的土體；步驟三，將上圍合部分的鋼管(2)兩兩相鄰部分進行切割，并在切口位置處連接切口支護(4)，使上圍合部分的鋼管(2)形成相互連通的管排夾壁空腔，同時在下圍合部分的鋼管(10)之間進行補充注漿；步驟四，在上圍合部分形成的管排夾壁空腔內進行上管排填充結構(5)的施工，同時將下圍合部分的鋼管(10)兩兩相鄰部分進行切割，并在切口位置處連接切口支護(4)，使下圍合部分的鋼管(10)形成相互連通的管排夾壁空腔；步驟五，在下圍合部分的鋼管(10)形成的管排夾壁空腔內進行下管排填充結構(11) 的施工，管排夾壁空腔與管排填充結構一起形成圍護結構；步驟六，圍護結構完成后，按照從上向下的順序進行擬開挖地下空間土方開挖，并施做內部結構。
2.根據權利要求I所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述步驟一和步驟二，所述上圍合部分的鋼管(2)和下圍合部分的鋼管(10)的頂進方式相同，均為從擬建造地下空間的一端豎井頂進或從擬建造地下空間的兩端豎井同時相對頂進；頂進過程中，后續(xù)鋼管與先頂進鋼管焊接連接。
3.根據權利要求I所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述步驟一，所述相鄰兩鋼管的管間注漿(3)自管頂向管周進行。
4.根據權利要求I所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述步驟三，下圍合部分的鋼管(10)之間進行的補充注漿形成下層側墻擴大頭(8)，其施工工序為 先分段綁扎鋼筋，后進行澆筑混凝土，最終，管排夾壁、管排填充結構和下層側墻擴大頭(8) 一起形成外部結構。
5.根據權利要求I所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述步驟三，切口支護(4)包括固定鋼板(4. I)、防水鋼板(4. 2)和管間支護(4. 3)，所述防水鋼板 (4. 2)設置后施工的內部結構的外側，作為內部結構的防水層；所述固定鋼板(4. I)設置在后施工的內部結構的內側；所述管間支護(4. 3)支頂在固定鋼板(4. I)和防水鋼板(4. 2)之間，并與其同時進行施工。
6.根據權利要求4所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述管間支護(4. 3)包括支護鋼管，支護鋼管內充填微膨脹細石混凝土。
7.根據權利要求I所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述步驟三和步驟四，上圍合部分的鋼管(2)和下圍合部分的鋼管(10)的切割分兩次進行，第一次采用跳割方式，隔一段切一段；第一次切割完成后，再進行二次切割。
8.根據權利要求I所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述步驟五，外部結構的截面形狀與擬建造地下空間的截面形狀相同，為矩形或拱形。
9.根據權利要求I所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述步驟五，上管排填充結構(5)的施工包括在管排夾壁空腔內分段設置管內支撐(12)、架設模板， 然后在模板內進行鋼筋綁扎，并在澆筑混凝土前預埋注漿管，最后管排夾壁空間內澆筑混凝土，并在澆筑完成后通過注漿管補充注漿。
10.根據權利要求I所述的26m大跨度空間一次成型建造工法，其特征在于所述步驟六中，施做內部結構時先挖外部結構內的土方至結構中板(7)的設計位置并施做結構中板(7)，再施做結構底板(6);或挖外部結構內的土方至結構底板(6)的設計位置先施做結構底板(6)，再施做結構中板(7)，所述結構中板(7)和結構底板(6)之間設置或不設置結構中柱 (13)。
全文摘要
一種26m大跨度空間一次成型建造工法，將上圍合部分的鋼管沿擬開挖地下空間上輪廓線跳格頂入延伸方向的土體，同時進行管間注漿，并挖除管內的土體；依次從上向下沿擬開挖地下空間外輪廓將下圍合部分的鋼管跳格頂入延伸方向的土體，同時進行管間注漿，并挖除管內的土體；然后將鋼管兩兩相鄰部分進行切割，并連接切口支護，形成相互連通的管排夾壁空腔，然后進行管排填充結構的施工，形成圍護結構；圍護結構完成后，按照從上向下的順序進行擬開挖地下空間土方開挖，并施做內部結構。本發(fā)明對地表及周邊管線和建筑的影響小，減少格柵、錨噴、超前導管注漿等諸多工序，從而提高了施工效率，使整個施工過程安全、可靠。
文檔編號E21D13/02GK102536273SQ20121009010
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權日2012年3月30日
發(fā)明者任書華, 施清, 朱軍軍, 羅澤華, 薛剛, 鄧少聞, 鄧美龍, 郝本峰, 郭宏智, 錢洪福, 黃常波, 黃種發(fā) 申請人:中國建筑一局(集團)有限公司, 中建市政建設有限公司