CN108331021A - 一种半盖挖法大跨度铺盖结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半盖挖法大跨度铺盖结构及其施工方法，属于土木工程基坑工程技术领域，包括支护结构、铺盖结构和地铁车站主体结构，所述支护结构包括两侧围护结构、锁脚锚管和横向钢支撑，锁脚锚管施建于两侧围护结构顶部；所述铺盖结构包括冠梁、横梁、纵向连梁、水平斜支撑、竖向斜钢支撑、第一道横向钢支撑和铺盖板，冠梁位于围护结构上部，横梁通过冠梁搭设于围护结构上，斜钢支撑施做于横梁下部，并分别与第一道横向钢支撑两端相连于围护结构上，盖板施做于横梁上部。本发明能扩大基坑内的有效施工空间，提高施工效率、缩短施工工期和降低工程成本，同时为围护结构提供一个主动支护力，更有利于围护结构安全和控制基坑变形。

Description

一种半盖挖法大跨度铺盖结构及其施工方法

技术领域

本发明属于土木工程基坑工程技术领域，具体涉及一种在半盖挖法施工地下结构时使用的一种大跨度铺盖结构及其施工方法。

背景技术

在交通繁忙的闹市区修建地铁车站或地下停车场等较大规模地下工程的施工方法中，明挖法虽然具有施工工艺简单、施工效率较高、工程成本较低等优点，但对周边交通状况干扰极大，不适用于交通密集的市区。盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工的一种方法。盖挖法对周边交通环境影响较小，但存在施工工艺复杂、施工效率较低、工程成本较高等缺点。基于明挖法和盖挖法的不同特点，为了解决城市地铁车站施工用地、工期要求紧迫与地面交通、周边环境之间的矛盾，出现了将明挖法和盖挖法相结合的半盖挖施工方法，即先行做好一部分盖板作为部分交通和施工通道,然后再开挖下部。

现有的半盖挖法施工中，尤其是针对大跨度地铁车站等较大规模地下工程，其铺盖结构的盖梁通常需在跨内设置1~2道临时支撑立柱桩，从而保证施工阶段大跨的铺盖结构在上部交通荷载作用下的稳定性。但由于设置临时立柱桩必需增设纵向拉梁,这就给施工带来了诸多不利：一方面，大大降低了开挖、支撑、模板、钢筋等施工作业的效率，并对利用时空效应减少变形不利；另一方面，临时立柱桩施工占用工期，投资也大。

发明内容

有鉴于此，本专利的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种大跨地铁车站半盖挖法施工的铺盖结构及其施工方法，在保证铺盖横梁截面高度不变和结构安全的前提下，有效的消除了跨内临时支撑立柱桩对施工效率、施工工期和工程成本所带来的不利影响。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种半盖挖法大跨度铺盖结构，包括支护结构、铺盖结构和地铁车站主体结构，所述支护结构包括两侧围护结构、锁脚锚管和横向钢支撑，锁脚锚管施建于两侧围护结构顶部；所述铺盖结构包括冠梁、横梁、纵向连梁、水平斜支撑、竖向斜钢支撑、第一道横向钢支撑和铺盖板，冠梁位于围护结构上部，横梁通过冠梁搭设于围护结构上，斜钢支撑施做于横梁下部，并分别与第一道横向钢支撑两端相连于围护结构上，盖板非满跨施做于横梁上部。

进一步，所述围护结构采用地下连续墙，或钻孔灌注桩，或人工挖孔桩。

进一步，所述锁脚锚管为多排，锁脚锚管的一端锚固于两侧围护结构顶部，锁脚锚管的另一端锚固于地基岩层内或经注浆加固后的土层内。

进一步，所述横梁采用预制钢桁架梁，或预制组合钢梁，或预制钢筋混凝土箱梁，或现浇钢筋混凝土梁，梁跨中底部和梁侧部位均预留斜钢支撑连接件，横梁通过侧面水平斜支撑与冠梁相连，通过底部竖向斜钢支撑与围护结构、第一道水平钢支撑相连。

进一步，所述水平斜支撑采用钢管支撑，或型钢支撑，或现浇钢筋混凝土支撑。

进一步，所述纵向连梁两端分别垂直连接于两相邻横梁跨中侧面连接件，纵向连梁采用钢支撑，或钢筋混凝土支撑。

进一步，所述两排竖向斜钢支撑与第一道水平横支撑组成一个三角形桁架，各支撑杆的截面尺寸需满足承载力和挠度验算结果，竖向斜钢支撑采用钢管支撑或型钢支撑，支撑两端分别连接围护结构和横梁跨中部位的预埋连接件。

进一步，所述铺盖板包括盖梁、盖板、临时路面和护栏，盖梁垂直架设于横梁上部，盖梁可为预制梁或现浇梁；盖板满跨铺设于盖梁上部，盖板可为预制板或现浇板；临时路面铺设于盖板上部，可为沥青混凝土路面或混凝土路面；护栏（10）施做于临时路面上临近开挖侧边缘，维持交通畅通。

进一步，所述盖梁采用预制钢梁、或预制钢筋混凝土梁，所述盖板板体可为混凝土材质、铝合金材质、钢材质，所述临时路面采用混凝土或沥青，并且临时路面内置钢丝网片。

10、一种半盖挖法大跨度铺盖结构的施工方法，包括以下步骤：

1）施作地铁车站主体结构两侧的围护结构，在围护结构内固定预埋连接件，在围护结构顶部打设多排锁脚锚管至稳定岩层内或预先注浆加固后的土层内，然后开挖基坑内土体至第一道横向水平支撑杆的底面，再架设第一道横向水平支撑杆与围护结构内的预埋连接件相连。

2）浇筑围护结构顶部冠梁，架设横梁和底部两排竖向斜钢支撑，然后在横梁的侧面垂直架设一排纵向水平连接杆，该纵向水平连接杆具体通过横梁侧面预埋连接件定位和固定，再在横梁侧面施做若干对相互间隔的水平斜支撑与冠梁内的预埋连接件相连，在横梁上非满跨依次架设预制盖梁和盖板，进而铺设临时路面和护栏。

3）维持临时路面交通畅通的条件下，采用明挖法开挖基坑至基底，并及时架设相应的水平横向钢支撑。

4）采用顺做法浇筑地铁车站主体结构。

5）地铁车站主体结构养护完成后，依次拆除临时路面、护栏、盖板、盖梁、水平斜支撑、纵向水平连接杆、第一道横向水平支撑杆、竖向斜钢支撑、横梁，对于护栏、盖板、盖梁、支撑杆、连接件、横梁集中回收、存储和再利用，然后回填土石料并夯实后浇筑路基路面。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：利用两排竖向斜钢支撑和一道水平钢支撑组成的三角形桁架取代了盖梁跨内的临时支撑立柱桩，并在围护结构顶部增设多排锁脚锚管，在保证铺盖横梁截面高度不变和结构安全的前提下，减少了基坑内的支挡结构数量，扩大了基坑内的有效施工空间，提高了开挖、支撑、模板、钢筋等施工作业的效率，缩短了施工工期，降低了工程成本。其次，本发明通过三角形桁架将铺盖结构上的一部分荷载转换成作用于围护结构侧面上、方向朝基坑外的作用力，一方面为围护结构提供一个主动支护力，更有利于围护结构安全和控制基坑变形，另一方面抵消了第一道水平支撑的一部分内力，更有利于第一道水平支撑的稳定。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中两幅，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种半盖挖法铺盖结构平面示意图。

图2为本发明施做地铁车站的围护结构和钢支撑的工序示意图。

图3为本发明施做地铁车站的盖挖法铺盖结构的工序示意图。

图4为本发明开挖至施工要求标高的工序示意图。

图5为本发明浇筑垫层和主体结构的工序示意图。

图6为本发明回填土石层和铺设路面的工序示意图。

附图标记：1—冠梁，2—横梁，3—纵向连梁，4—水平斜支撑，5—铺盖板，6—围护结构，7—锁脚锚管，8—第一道横向钢支撑，9—竖向斜钢支撑，10—护栏，11—第二道钢支撑，12—第三道钢支撑，13—车站主体结构，14—回填土石层，15—道路路面。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的较佳实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；所举实施例仅用于解释本发明，并非用于限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1、3所示，本实施例提供的本发明公开了一种半盖挖法大跨度铺盖结构，包括支护结构、铺盖结构和地铁车站主体结构13。

支护结构包括两侧围护结构6、锁脚锚管7、第二道钢支撑11和第三道钢支撑12，锁脚锚管7施建于两侧围护结构6顶部；

铺盖结构包括冠梁1、横梁2、纵向连梁3、水平斜支撑4、竖向斜钢支撑9、第一道横向钢支撑8、铺盖板5，冠梁1位于围护结构6上部，横梁2通过冠梁1搭设于围护结构6上，斜钢支撑9施做于横梁2下部，并分别与第一道横向钢支撑8两端相连于围护结构6上，盖板5施做于横梁2上部。

围护结构6为钢筋混凝土地下连续墙，厚度为800~1200mm。

锁脚锚管7为两排，为Φ50×4mm注浆小导管，长度为5m，间距为0.5m。锁脚锚管7的一端锚固于两侧围护结构6顶部，锁脚锚管7的另一端锚固于地基岩层内或经注浆加固后的土层内。

横梁2采用预制组合钢梁，跨度24m，横梁2的梁跨中底部和梁侧部位均预留斜钢支撑连接件，横梁2通过侧面水平斜支撑4与冠梁1相连，通过底部竖向斜钢支撑9与围护结构6、第一道水平横向钢支撑8相连，水平斜支撑4采用型号Φ400的钢管支撑，纵向连梁3两端分别垂直连接于两相邻横梁2跨中侧面连接件，纵向连梁3采用型号Φ600的钢支撑。

横梁2/3跨段（16m）上施做铺盖板5，剩余1/3跨段（8m）不施做，采用半盖挖法开挖基坑。

两排竖向斜钢支撑9与第一道水平横向支撑8组成一个三角形桁架，各支撑杆均采用型号Φ600的钢支撑，截面尺寸经验算满足承载力和挠度要求，支撑两端分别连接围护结构6和横梁2跨中部位的预埋连接件。

本实施例中，铺盖板5，包括盖梁、盖板、临时路面和护栏10，盖梁垂直架设于横梁上部，盖梁可为预制梁或现浇梁；盖板满跨铺设于盖梁上部，盖板可为预制板或现浇板；临时路面铺设于盖板上部，可为沥青混凝土路面或混凝土路面；护栏（10）施做于临时路面上临近开挖侧边缘，盖梁采用型号45#C（450mm×154 mm×15.5mm）工字钢梁，盖板采用预制混凝土空心板，其规格采用国际公路装配式板，尺寸为4400 mm×1250 mm×400mm，临时路面采用40厚沥青，护栏10采用120cm高混凝土防撞护栏，护栏10施做完成后维持交通畅通。

实施例2：

相比实施例1，实施例2中围护结构6采用钻孔灌注桩，横梁2采用预制钢桁架梁，盖梁采用预制钢筋混凝土梁。

实施例3：

相比实施例1，实施例3中，围护结构6采用人工挖孔桩，所述横梁2采用预制钢筋混凝土箱梁。

实施例4：

相比实施例1，实施例4的横梁2采用现浇钢筋混凝土梁。

实施例5：

本发明一种半盖挖法大跨度铺盖结构的施工方法，包括以下步骤：

1）施作地铁车站主体结构13两侧的围护结构6，在围护结构6内固定预埋连接件，在围护结构6顶部打设多排锁脚锚管7至稳定岩层内或预先注浆加固后的土层内，然后开挖基坑内土体至第一道水平横向钢支撑8的底面，再架设第一道水平横向钢支撑8与围护结构6内的预埋连接件相连。

2）浇筑围护结构6顶部冠梁1，架设横梁2和底部两排竖向斜钢支撑9，然后在横梁2的侧面垂直架设一排纵向水平连梁3，该纵向水平连梁3具体通过横梁2侧面预埋连接件定位和固定，再在横梁2侧面施做若干对相互间隔的水平斜支撑4与冠梁1内的预埋连接件相连，在横梁2上非满跨依次架设预制盖梁和盖板，进而铺设临时路面和护栏10。

3）维持临时路面交通畅通的条件下，采用明挖法开挖基坑至基底，并及时架设相应的水平横向钢支撑11、12。

4）采用顺做法浇筑地铁车站主体结构13。

5）地铁车站主体结构13养护完成后，依次拆除临时路面、护栏10、盖板、盖梁、水平斜支撑4、纵向水平连梁3、第一道横向水平支撑杆8、竖向斜钢支撑9、横梁2，对于护栏10、盖板、盖梁、支撑杆、连接件、横梁2集中回收、存储和再利用，然后回填土石层（土石料）并夯实后浇筑道路路面15。

本发明具有结构简单、操作方便、装拆方便，能提高施工效率、缩短工期、降低成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种半盖挖法大跨度铺盖结构，其特征在于，包括支护结构、铺盖结构和地铁车站主体结构（13），所述支护结构包括两侧围护结构（6）、锁脚锚管（7）和横向钢支撑，锁脚锚管（7）施建于两侧围护结构（6）顶部，所述锁脚锚管（7）为多排，锁脚锚管（7）的一端锚固于两侧围护结构（6）顶部，锁脚锚管（7）的另一端锚固于地基岩层内或经注浆加固后的土层内；所述铺盖结构包括冠梁（1）、横梁（2）、纵向连梁（3）、水平斜支撑（4）、竖向斜钢支撑（9）、第一道横向钢支撑（8）和铺盖板（5），冠梁（1）位于围护结构（6）上部，横梁（2）通过冠梁（1）搭设于围护结构（6）上，斜钢支撑施做于横梁（2）下部，并分别与第一道横向钢支撑（8）两端相连于围护结构（6）上，盖板非满跨施做于横梁（2）上部。

2.根据权利要求1所述的半盖挖法大跨度铺盖结构，其特征在于，所述围护结构（6）采用地下连续墙，或钻孔灌注桩，或人工挖孔桩。

3.根据权利要求1所述的半盖挖法大跨度铺盖结构，其特征在于，所述横梁（2）采用预制钢桁架梁，或预制组合钢梁，或预制钢筋混凝土箱梁，或现浇钢筋混凝土梁，横梁（2）的梁跨中底部和梁侧部位均预留斜钢支撑连接件，横梁（2）通过侧面水平斜支撑（4）与冠梁（1）相连，通过底部竖向斜钢支撑（9）与围护结构（6）、第一道水平钢支撑相连。

4.根据权利要求3所述的半盖挖法大跨度铺盖结构，其特征在于，所述水平斜支撑（4）采用钢管支撑，或型钢支撑，或现浇钢筋混凝土支撑。

5.根据权利要求1所述的半盖挖法大跨度铺盖结构，其特征在于，所述纵向连梁（3）两端分别垂直连接于两相邻横梁（2）跨中侧面连接件，纵向连梁（3）采用钢支撑，或钢筋混凝土支撑。

6.根据权利要求1所述的半盖挖法大跨度铺盖结构，其特征在于，两排所述竖向斜钢支撑（9）与第一道水平横支撑组成一个三角形桁架，各支撑杆的截面尺寸需满足承载力和挠度验算结果，竖向斜钢支撑（9）采用钢管支撑或型钢支撑，支撑两端分别连接围护结构（6）和横梁（2）跨中部位的预埋连接件。

7.根据权利要求1所述的半盖挖法大跨度铺盖结构，其特征在于，所述铺盖板（5）包括盖梁、盖板、临时路面和护栏（10），盖梁垂直架设于横梁上部，盖梁可为预制梁或现浇梁；盖板满跨铺设于盖梁上部，盖板可为预制板或现浇板；临时路面铺设于盖板上部，可为沥青混凝土路面或混凝土路面；护栏（10）施做于临时路面上临近开挖侧边缘，维持交通畅通。

8.根据权利要求7所述的半盖挖法大跨度铺盖结构，其特征在于，所述盖梁采用预制钢梁或预制钢筋混凝土梁，所述盖板的板体可为混凝土材质、铝合金材质、钢材质，所述临时路面采用混凝土或沥青，并且临时路面内置钢丝网片。

9.一种用于实现权利要求1所述的半盖挖法大跨度铺盖结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）施作地铁车站主体结构（13）两侧的围护结构（6），在围护结构（6）内固定预埋连接件，在围护结构（6）顶部打设多排锁脚锚管（7）至稳定岩层内或预先注浆加固后的土层内，然后开挖基坑内土体至第一道横向水平支撑杆的底面，再架设第一道横向水平支撑杆与围护结构（6）内的预埋连接件相连；

（2）浇筑围护结构（6）顶部冠梁（1），架设横梁（2）和底部两排竖向斜钢支撑（9），然后在横梁（2）的侧面垂直架设一排纵向水平连接杆，该纵向水平连接杆具体通过横梁（2）侧面预埋连接件定位和固定，再在横梁（2）侧面施做若干对相互间隔的水平斜支撑（4）与冠梁（1）内的预埋连接件相连，在横梁（2）上非满跨依次架设预制盖梁和盖板，进而铺设临时路面和护栏（10）；

（3）维持临时路面交通畅通的条件下，采用明挖法开挖基坑至基底，并及时架设相应的水平横向钢支撑；

（4）采用顺做法浇筑地铁车站主体结构（13）；

（5）地铁车站主体结构（13）养护完成后，依次拆除临时路面、护栏（10）、盖板、盖梁、水平斜支撑（4）、纵向水平连接杆、第一道横向水平支撑杆、竖向斜钢支撑（9）、横梁（2），对于护栏（10）、盖板、盖梁、支撑杆、连接件、横梁（2）集中回收、存储和再利用，然后回填土石料并夯实后浇筑路基路面。