既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法及支护结构技术

本发明专利技术涉及一种既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法及支护结构，属于建筑工程技术领域。该施工方法，首先施工工作井、接收井和围护结构；其次设置管幕；然后对管幕下方的地下一层空间土体冻结加固处理后，边开挖边施工地下一层永久结构；接着从地下二层开始至地下N层，逐层对土体施工旋喷桩进行加固处理，逐层向下开挖至地下结构底部，并同步进行地下结构底板施工；最后由下至上逐层施工永久结构。该支护结构包括对称设置于拟建地下空间土体两端的工作井和接收井，以及围护结构；设置于拟建地下空间土体上方的一道管幕，地下一层永久结构以及地下二层至地下N层的旋喷桩加固体系，N为大于等于2的整数。

【技术实现步骤摘要】
既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法及支护结构
本专利技术涉及建筑工程
，特别涉及一种既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法及支护结构。
技术介绍
近年来，城市地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视，伴随施工环境越来越复杂，施工难度也越来越大。目前，在城市道路、铁路、机场、景观绿地等既有设施下方建造地下通道、城市地铁车站、地下停车场等工程，一般采用明挖顺作法、逆作法、盾构法、顶管法和管幕法等进行施工。然而，明挖顺作法对周围环境扰动较大；盾构、顶管法受到设备、结构截面尺寸及成本的限制；管幕法适用于埋深较浅地层较好的地下工程支护；采用单纯的逆作法存在施工空间狭小、施工不便、出土困难且施工效率低等缺点。因此，有必要开发一种适用于软土地区，同时满足经济、技术、工期及环境保护等多方面的要求的，既有设施下大断面长距离多层地下空间的顺逆结合施工方法及支护结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法及支护结构，用于解决既有设施下大断面、长距离、多层地下空间施工难度大的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、垂直于掘进方向在拟建地下空间两端分别构筑工作井和接收井，并沿着掘进方向在所述拟建地下空间两侧施工一对相互平行的钢管桩围护结构；步骤二、在所述拟建地下空间土体上方施工管幕，所述管幕由若干钢管通过侧面的锁口依次并排紧密连接而成，所述锁口空隙处填充止水材料，所述钢管的轴线与掘进方向一致，所述管幕平行于掘进方向的两端分别固接于所述钢管桩围护结构上，所述管幕垂直于掘进方向的两端分别悬设于所述工作井和所述接收井中；步骤三、根据掘进宽度，将拟建地下空间地下一层土体沿垂直于掘进方向划分为若干单元，每个所述单元四周均采用冻结法施工冻结壁；步骤四、在所述冻结壁的保护下，从工作井开始沿垂直于掘进方向两侧对称分段开挖拟建地下空间的地下一层土体，在地下一层永久结构的下方土体中施工静压钢管桩，并同时沿着掘进方向和垂直于掘进方向采用逆作法施工地下一层永久结构；步骤五、对所述拟建地下空间的地下二层至地下N层土体通过旋喷桩加固，N为大于等于2的整数；步骤六、采用抽条法逐层开挖所述拟建地下空间的地下二层至地下N层土体，边开挖边施工临时支撑，并采用顺作法依次施工基坑底板以及地下N层至地下二层永久结构，割除所述拟建地下空间内的静压钢管桩。进一步地，所述步骤一中还包括由一对相互平行设置的地下连续墙构成的工作井围护结构和接收井围护结构，所述工作井围护结构和接收井围护结构与所述钢管桩围护结构垂直相接。进一步地，所述步骤四包括待开挖部分拟建地下空间的地下一层土体后，施工地下一层顶板以及地下一层顶梁，使得垂直于掘进方向的地下一层顶梁与所述钢管桩围护结构固定连接，沿着掘进方向的地下一层顶梁与所述地下连续墙固定连接；继续开挖并在所述拟建地下空间的地下一层土体下方施工静压钢管桩；并依次施工地下一层底梁和地下一层结构柱，使得垂直于掘进方向的地下一层底梁与所述钢管桩围护结构固定连接，沿着掘进方向的地下一层底梁与所述地下连续墙固定连接。进一步地，所述管幕为平板型结构。进一步地，所述地下连续墙上埋设有接驳器。进一步地，所述止水材料为止水剂或遇水膨胀橡胶条。进一步地，所述拟建地下空间的地下一层土体开挖前，分别在所述工作井和所述接收井内施工临时柱和临时梁，用于支撑所述管幕。进一步地，所述临时柱和临时梁由H型钢制作而成。本专利技术还公开了一种既有设施下多层地下空间顺逆结合施工的支护结构，其特征在于，包括对称设置于拟建地下空间土体两端的工作井和接收井，垂直于掘进方向且分别设置于所述工作井和所述接收井相向一侧的一对平行设置的地下连续墙，对称设置于所述拟建地下空间土体另外两端且平行于掘进方向的一对钢管桩围护结构；设置于所述拟建地下空间土体上方的一道管幕，所述管幕为若干并排设置的钢管通过锁口相连构成的平板型结构，所述锁口空隙处填充止水材料；还包括设置于所述管幕下方的冻结壁、旋喷桩以及静压钢管桩。进一步地，所述静压钢管桩的顶端与地下一层底梁固定连接，所述静压钢管桩深埋入所述拟建地下空间地下结构底板下方的土体中，所述静压钢管桩的埋深大于所述钢管桩围护结构的埋深。与现有技术相比，本专利技术有益的技术效果在于：1、本专利技术的既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法，首先形成工作井和接收井的围护结构，并施工工作井和接收井；其次在拟建地下空间土体上部顶入密集设置的钢管组成一道管幕，形成水密性的地下一层空间；然后对管幕下方的地下一层空间土体进行冻结加固处理后，边开挖边采用逆作法施工地下一层永久结构，随着土体的逐步开挖，在地下一层永久结构下方施工静压钢管桩，使得管幕的荷载通过地下一层永久结构中的结构柱传递至静压钢管桩，从而形成稳定的竖向受力体系；接着对地下二层至地下N层土体采用竖向旋喷桩进行加固处理，并逐层分段开挖至坑底，同时施工地下结构底板；最后采用顺作法逐层往上施工永久结构，并拆除位于工作井两端的临时支撑，割除地下空间范围内的静压钢管桩从而完成地下空间主体结构的施工。该施工方法充分发挥了顺作法和逆作法结合的优势，实现了复杂地质条件下的大断面、长距离、多层地下空间的安全施工，而且在管幕法以及逆作法施工永久结构体系的支护下有效控制了施工变形量，对其上方的既有设施影响小，无污染、无噪声、环保，施工周期短，造价低，经济效益高。2、本专利技术的既有设施下多层地下空间施工的支护结构中管幕为平板型，在实现地下一层土方的开挖较传统管幕法在控制变形方面具有明显的优势，突破了传统管幕法仅适用于单层地下空间开挖的局限性，同时，冻结壁和旋喷桩为土体开挖和永久结构施工提供了稳定的施工环境，静压钢管桩的底端深入拟建地下空间待施工的地下结构底板以下的土体中，其埋深大于钢管桩围护结构的埋深，从而静压钢管桩深埋于拟建地下空间地下结构底板以下的部分起到地基加固与地下抗拔桩的作用，使得地下空间受力体系安全稳定。因此，通过该支护结构进行地下空间施工，不仅地下空间断面形式不受限制、而且地下空间开挖规模不受限制，施工应用范围广。此外，该支护结构在施工时不影响位于上方的既有设施，无污染、无噪声，而且施工便捷，造价低，经济且环保。附图说明图1是本专利技术实施例一的步骤一的平面示意图；图2是图1的a-a剖视图；图3是图1的b-b剖视图；图4是步骤二的a-a剖视图；图5是步骤二的b-b剖视图；图6是步骤三的a-a剖视图；图7是步骤三的b-b剖视图；图8、图10是步骤四的a-a剖视图；图9、图11是步骤四的b-b剖视图；图12是步骤五的a-a剖视图；图13是步骤五的b-b剖视图；图14是步骤六的a-a剖视图；图15是步骤六的b-b剖视图。图中：A-拟建地下空间土体；1-工作井；2-接收井；3-钢管桩围护结构,31-工作井围护结构，32-接收井围护机构；4-管幕；5-冻结壁；61-地下一层顶梁，62-地下一层结构柱，63-地下一层底梁，64-临时梁，65-临时柱；7-静压钢管桩；8-旋喷桩；9-地下结构底板。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法及支护结构作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、垂直于掘进方向在拟建地下空间两端分别构筑工作井和接收井，并沿着掘进方向在所述拟建地下空间两侧施工一对相互平行的钢管桩围护结构；步骤二、在所述拟建地下空间土体上方施工管幕，所述管幕由若干钢管通过侧面的锁口依次并排紧密连接而成，所述锁口空隙处填充止水材料，所述钢管的轴线与掘进方向一致，所述管幕平行于掘进方向的两端分别固接于所述钢管桩围护结构上，所述管幕垂直于掘进方向的两端分别悬设于所述工作井和所述接收井中；步骤三、根据掘进宽度，将拟建地下空间地下一层土体沿垂直于掘进方向划分为若干单元，每个所述单元四周均采用冻结法施工冻结壁；步骤四、在所述冻结壁的保护下，从工作井开始沿垂直于掘进方向两侧对称分段开挖拟建地下空间的地下一层土体，在地下一层永久结构的下方土体中施工静压钢管桩，并同时沿着掘进方向和垂直于掘进方向采用逆作法施工地下一层永久结构；步骤五、对所述拟建地下空间的地下二层至地下N层土体通过旋喷桩加固，N为大于等于2的整数；步骤六、采用抽条法逐层开挖所述拟建地下空间的地下二层至地下N层土体，边开挖边施工临时支撑，并采用顺作法依次施工基坑底板以及地下N层至地下二层永久结构，割除所述拟建地下空间内的静压钢管桩。...

【技术特征摘要】
1.既有设施下多层地下空间顺逆结合施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、垂直于掘进方向在拟建地下空间两端分别构筑工作井和接收井，并沿着掘进方向在所述拟建地下空间两侧施工一对相互平行的钢管桩围护结构；同时，施工一对相互平行设置的地下连续墙构成的工作井围护结构和接收井围护结构，所述工作井围护结构和接收井围护结构与所述钢管桩围护结构垂直相接，形成一防水抗压隔离带；步骤二、在所述拟建地下空间土体上方施工管幕，所述管幕由若干钢管通过侧面的锁口依次并排紧密连接而成，所述锁口空隙处填充止水材料，所述钢管的轴线与掘进方向一致，所述管幕平行于掘进方向的两端分别固接于所述钢管桩围护结构上，所述管幕垂直于掘进方向的两端分别悬设于所述工作井和所述接收井中；在所述管幕悬设的两端下方加设临时梁和临时柱作为临时支撑；步骤三、根据掘进宽度，将拟建地下空间地下一层土体沿垂直于掘进方向划分为若干单元，每个所述单元四周均采用冻结法施工冻结壁；所述冻结壁为箱涵式冻结壁；步骤四、待开挖部分拟建地下空间的地下一层土体后，施工地下一层顶板以及地下一层顶梁，使得垂直于掘进方向的地下一层顶梁与所述钢管桩围护结构固定连接，沿着掘进方向的地下一层顶梁与所述地下连续墙固定连接；继续开挖并在所述拟建地下空间的地下一层土体下方施工静压钢管桩；并依次施工地下一层底梁和地下一层结构柱，使得垂直于掘进方向的地下一层底梁与所述钢管桩围护结构固定连接，沿着掘进方向的地下一层底梁与所述地下连续墙固定连接；在所述冻结壁的保护下，从工作井开始沿垂直于掘进方向两侧对称分段开挖拟建地下空间的地下一层土体，在地下一层永久结构的下方土体中施工静压钢管桩，并同时沿着掘进方向和垂直于掘进方向采用逆作法施工地下一层永久结构；步骤五、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小建，汪思满，左自波，王红卫，程子聪，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，上海建工二建集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31