CN110042861A - 一种地铁车站装配式轨顶风道及与预制中板的连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地铁车站装配式轨顶风道，其中：预制轨顶风道包括轨顶风道侧墙、轨顶风道底板、轨顶风道接头扩大端、接头预留卡槽；在地铁车站预制中板下设置预埋件如H型钢轨，根据预埋钢轨，设计轨顶风道及其接头构造，可以实现轨顶风道的相互拼装、滑移和固定。
Description
技术领域
本发明属于地铁车站地下工程领域，具体涉及一种一种地铁车站装配式轨顶风道，及地铁车站装配式轨顶风道与预制中板的连接节点结构。
背景技术
目前，地铁车站轨顶风道施工的存在以下问题：
(1)轨顶风道位于地铁车站中板以下，轨道以上，为车站二次结构，轨顶风道施工时，架设中板的脚手架均已拆除，需要重新搭设脚手架。
(2)轨顶风道利用中板预留钢筋悬吊于中板以下，钢筋绑扎及混凝土浇筑等存在很大难度，空间压抑，施工质量难以得到保证。
(3)轨顶风道施工费时、费力、投资大，结构尺寸笨重，施工单位一直以来较为抗拒。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种地铁车站装配式轨顶风道，在地铁车站预制中板下设置预埋件如H型钢轨，根据预埋钢轨，设计轨顶风道及其接头构造，可以实现轨顶风道的相互拼装、滑移和固定；在预制场根据设计图纸制造装配式轨顶风道节段，运至车站实现逐段拼装。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种地铁车站装配式轨顶风道，其中：预制轨顶风道包括轨顶风道侧墙、轨顶风道底板、轨顶风道接头扩大端、接头预留卡槽；
所述轨顶风道侧墙位于所述轨顶风道底板的两侧构成槽形结构，所述轨顶风道接头扩大端位于所述轨顶风道侧墙的顶端；所述接头预留卡槽开设在所述轨顶风道接头扩大端中，用于与地铁车站的预制中板中的预埋件匹配连接；
所述轨顶风道侧墙的纵向两端分别设有与纵向相邻的预制轨顶风道的轨顶风道侧墙之间设置侧墙限位连接匹配件；
所述轨顶风道底板的纵向两端分别设有与纵向相邻的预制轨顶风道的轨顶风道底板之间设置底板限位连接匹配件。
优选地，所述轨顶风道侧墙的纵向一端设有轨顶风道侧墙凹槽、另一端设有轨顶风道侧墙凸起，分别与纵向相邻的预制轨顶风道的轨顶风道侧墙的轨顶风道侧墙凸起和轨顶风道侧墙凹槽进行匹配限位连接。
优选地，所述轨顶风道底板的纵向一端设有轨顶风道底板凹槽、另一端设有轨顶风道底板凸起，分别与纵向相邻的预制轨顶风道的轨顶风道底板的轨顶风道底板凸起和轨顶风道底板凹槽进行匹配限位连接。
优选地，地铁车站的预制中板中的预埋件为H型钢轨，其上翼板和部分腹板预埋在所述预制中板中，另一部分腹板和下翼板从所述预制中板的下表面露出作为与所述轨顶风道接头扩大端的连接头；
所述接头预留卡槽在所述轨顶风道接头扩大端中横截面形状为倒T形，允许从所述H型钢轨的一端穿入。
优选地，所述轨顶风道接头扩大端的上部横向设置有若干螺栓孔，所述H型钢轨的腹板对应位置处也开设有穿孔，螺栓穿过所述螺栓孔、腹板的穿孔、倒T形的所述接头预留卡槽的竖槽，将预制轨顶风道与预制中板紧固连接。
优选地，所述轨顶风道接头扩大端内、所述接头预留卡槽的倒T形的水平槽的上表面沿纵向设置有若干的接头预埋钢板，用于与所述H型钢轨的下翼板的上表面进行滑动装配。
优选地，所述接头预埋钢板的下方安装分布有若干滚动钢珠。
为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种地铁车站装配式轨顶风道与预制中板的连接节点结构，其中：包括如前所述的地铁车站装配式轨顶风道，还包括地铁车站的预制中板；
所述预制中板中设置有预埋件，所述预埋件从所述预制中板的底面露出悬挂设置；所述预制轨顶风道的接头预留卡槽从所述预埋件的悬挂部分的纵向一端穿入连接彼此。
优选地，所述接头预留卡槽与所述预埋件之间还设有横向紧固连接件。
优选地，所述接头预留卡槽与所述预埋件之间还设有纵向滑动减阻件。
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，通过本发明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、本发明的地铁车站装配式轨顶风道及与预制中板的连接节点，利用中板预埋件特别是H型轨道及特殊设计的轨顶风道接头实现了轨顶风道的装配式施工，简单方便，绿色环保。
2、本发明的地铁车站装配式轨顶风道及与预制中板的连接节点，拼装高效，预计只需要几天时间即可完成拼装，也不需要等待混凝土的养护成型，大大节省了工期。
3、本发明的地铁车站装配式轨顶风道及与预制中板的连接节点，无需架设临时脚手架，预制构件尺寸也可适当减小，节约成本。
4、本发明的地铁车站装配式轨顶风道及与预制中板的连接节点，无需在狭窄的空间内现浇混凝土、绑扎钢筋，缓和了施工方的反抗情绪，质量有保障，安全可靠。
附图说明
图1是本发明的地铁车站装配式轨顶风道安装时的横断面示意图；
图2是本发明的地铁车站装配式轨顶风道及接头大样图；
图3是本发明的地铁车站装配式轨顶风道节段侧视示意图；
图4是本发明的地铁车站装配式轨顶风道的接头预埋钢板及滚动钢珠侧视示意图；
图5是本发明的地铁车站装配式轨顶风道的接头预埋钢板及滚动钢珠俯视示意图；
图6是本发明的复合装配式地铁车站的整体正视示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明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发明进一步详细说明。
作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-5所示，本发明提供一种地铁车站装配式轨顶风道，其中：预制轨顶风道28包括轨顶风道侧墙288、轨顶风道底板289、轨顶风道接头扩大端2812、接头预留卡槽2813。
所述轨顶风道侧墙288位于所述轨顶风道底板289的两侧构成槽形结构，所述轨顶风道接头扩大端2812位于所述轨顶风道侧墙288的顶端；所述接头预留卡槽2813开设在所述轨顶风道接头扩大端2812中，用于与地铁车站的预制中板16中的预埋件匹配连接。预制中板16两端分别固定于预制中纵梁15、地下墙1之上。
如图2-3所示，所述轨顶风道侧墙288的纵向两端分别设有与纵向相邻的预制轨顶风道28的轨顶风道侧墙之间设置侧墙限位连接匹配件。所述轨顶风道底板289的纵向两端分别设有与纵向相邻的预制轨顶风道28的轨顶风道底板之间设置底板限位连接匹配件。优选地，所述轨顶风道侧墙288的纵向一端设有轨顶风道侧墙凹槽284、另一端设有轨顶风道侧墙凸起2811，分别与纵向相邻的预制轨顶风道28的轨顶风道侧墙的轨顶风道侧墙凸起2811和轨顶风道侧墙凹槽284进行匹配限位连接。优选地，所述轨顶风道底板289的纵向一端设有轨顶风道底板凹槽283、另一端设有轨顶风道底板凸起2810，分别与纵向相邻的预制轨顶风道28的轨顶风道底板的轨顶风道底板凸起2810和轨顶风道底板凹槽283进行匹配限位连接。通过两类限位连接匹配件，可以实现相邻的装配式预制轨顶风道上下左右稳定。
如图1-2所示，地铁车站的预制中板16中的预埋件为H型钢轨282，其上翼板和部分腹板预埋在所述预制中板16中，另一部分腹板和下翼板从所述预制中板16的下表面露出作为与所述轨顶风道接头扩大端2812的连接头。所述接头预留卡槽2813在所述轨顶风道接头扩大端2812中横截面形状为倒T形，允许从所述H型钢轨282的一端穿入。
如图2所示，所述轨顶风道接头扩大端2812的上部横向设置有若干螺栓孔2815，所述H型钢轨282的腹板对应位置处也开设有穿孔，螺栓287穿过所述螺栓孔2815、腹板的穿孔、倒T形的所述接头预留卡槽2813的竖槽，将预制轨顶风道28与预制中板16紧固连接。
如图2所示，所述轨顶风道接头扩大端2812内、所述接头预留卡槽2813的倒T形的水平槽的上表面沿纵向设置有若干的接头预埋钢板2814，用于与所述H型钢轨282的下翼板的上表面进行滑动装配。
如图2、4-5所示，所述接头预埋钢板2814的下方安装分布有若干滚动钢珠2816。
为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种地铁车站装配式轨顶风道与预制中板的连接节点结构，其中，包括如前所述的地铁车站装配式轨顶风道，还包括地铁车站的预制中板16。
所述预制中板16中设置有预埋件，所述预埋件从所述预制中板16的底面露出悬挂设置；所述预制轨顶风道28的接头预留卡槽2813从所述预埋件的悬挂部分的纵向一端穿入连接彼此。
优选地，所述接头预留卡槽2813与所述预埋件之间还设有横向紧固连接件，如前述的螺栓等。优选地，所述接头预留卡槽2813与所述预埋件之间还设有纵向滑动减阻件，如前述的接头预埋钢板、滚动钢珠。
本发明采用的其他技术指标如下。
本发明所述的装配式预制轨顶风道28，每一预制段建议长度为2米，内部净空尺寸根据计算得到；推荐轨顶风道侧墙288厚度取150mm，轨顶风道底板289厚度取100mm，轨顶风道接头扩大端2812厚度取400mm，根据装配式预制轨顶风道28净空尺寸和推荐轨顶风道侧墙288尺寸，在预制中板16中预埋H型钢轨282。
本发明所述的H型钢轨282需有足够强度，防止滚动钢珠2816压入，具体尺寸通过计算确定，建议采用固定模数材料，节省成本，预埋部分需要与预制中板16内钢筋紧密连接，以保证其具有足够的抗拉能力。
本发明所述的接头预留卡槽2813尺寸要与预埋H型钢轨282尺寸相适应，建议稍大，防止装配式预制轨顶风道28在移动过程中卡住；接头预留卡槽2813中灌注黄油，可以减小滑动摩阻力，也可以防止金属接头构件生锈。
每一节段装配式预制轨顶风道28分别在四等分处预留三个螺栓孔2815，每个螺栓孔2815在轨顶风道内侧为六角形螺帽扩大端，装配过程中，将螺栓287由装配式预制轨顶风道28内部伸出，外部拧紧。
本发明所述的轨顶风道侧墙凹槽和凸起、轨顶风道底板凹槽和凸起均为直径10cm的半圆形，便于安装和定位。
本发明所述的接头预埋钢板2814在每一节段装配式预制轨顶风道28中安放四片，每一接头预埋钢板2814下端镶嵌四个滚动钢珠2816，滚动钢珠2816嵌入接头预埋钢板2814过半，以防止滑动过程中滚出。接头预埋钢板2814和滚动钢珠2816均需要具有足够的强度。
如图6所示，本发明还提供一种采用上述地铁车站装配式轨顶风道、地铁车站装配式轨顶风道与预制中板的连接节点结构及其施工方法的复合装配式地下结构(例如地铁车站)，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8、中部设有预制中纵梁15。主体结构立柱包括桩基础3和钢立柱4，钢立柱4需***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与预制顶板9之间设有顶板预应力千斤顶11，钢结构卡槽2与预制中板16之间设有中板预应力千斤顶19。考虑到预制构件安装定位需预留一定的误差，通过顶板预应力千斤顶11、中板预应力千斤顶19分别对顶板预制构件、中板预制构件施加横向预应力，来平衡和抵消预留误差，控制地下墙的变形，确保基坑及周边建构物的安全稳定。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。
预制顶纵梁8、冠梁5与预制顶纵梁8之间设置的预制顶板9、相邻两预制顶纵梁8之间设置的预制顶板9、顶板上的顶板现浇层12、顶板现浇层上的顶板柔性防水层13共同形成复合防水预应力顶板。
预制中纵梁15、钢结构卡槽2与预制中纵梁15之间设置的预制中板16、相邻两预制中纵梁15之间设置的预制中板16、中板上的中板现浇层20共同形成复合预应力中板。
基底从下至上依次设置的预制垫层23、底板防水层24、现浇底板25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。
如图6所示，预制顶板9通过预埋槽悬挂有预制管道支架10，形成整体预制件。预制中板16通过预埋件悬挂有预制管道支架10和预制轨顶风道28，且上下贯通设有预埋管线套管18，形成整体预制件。冠梁5内侧预留凹槽，预制顶纵梁8两侧预留凸出企口，预制中纵梁15两侧预留凸出企口，便于预制顶板9和预制中板16的吊装安放。
复合防水预应力顶板、复合预应力中板、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，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。本发明替代了常规明挖现浇结构的大量内支撑和模板，节省投资；同时可对预制构件设置预加轴压力，平衡和抵消拼装空隙的变形，可有效保护周边环境，确保基坑安全。预制构件工厂化制作和机械化施工，实现地下结构工程高质量和优越品质，替代传统吊顶装修，预埋件实现综合管线标准化和机械化安装，节省投资和工期，绿色施工，节能环保，技术先进，实现可持续发展和绿色建造，可实施性强，在地下工程领域具有广阔的应用空间。
本发明的复合装配式地下结构的逆作施工方法，包括如下步骤：
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；步骤S1中，地下墙1采用水下浇筑混凝土地连墙或预制地下墙；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***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、开挖至顶板梁下开挖土方面7，并吊装预制顶纵梁8和预制顶板9，其中预制顶板工厂化制作过程中预埋有预制管道支架10。优选地，冠梁5施工时预留凹槽、预制顶纵梁8预留凸出企口，用于预制顶板9的吊装安放。
S4、先通过冠梁5与预制顶板9之间的顶板预应力千斤顶11向预制顶板9施加预应力，再浇筑顶板现浇层12，并施工顶板柔性防水层13，其中，根据出土和进料的需要，沿顶板纵向设置若干出土和进料孔。
S5、在预制梁板***的支撑下，同步向下开挖土方至下层中板梁下开挖土方面14。优选地，在S4-S5之间，顶板预制梁板***、现浇层和防水层完成后，即可回迁管线和回填覆土，恢复交通，可降低对城市交通和管线的影响。
S6、利用上层出土和进料孔，吊装预制中纵梁15和预制中板16，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17、预埋管线套管18和预制轨顶风道28的悬挂预埋件(由前述H型钢轨形成)。地下墙1在中板标高位置预埋钢结构卡槽2、预制中纵梁15预留凸出企口，用于预制中板16的吊装安放。吊装时，一边***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15预留的中纵梁企口上。
S7、先利用钢结构卡槽2中的中板预应力千斤顶19向预制中板16施加预应力，再浇筑中板现浇层20，其中，中板的出土和进料孔与上层对应。
S8、在预制梁板的支撑下，同步向下开挖；并同步施工地下一层侧墙防水层21及地下一层侧墙现浇层22。
S9、向下循环S5-S7，开挖至基坑底。
S10、安装预制垫层23、施作底板防水层24、现浇底板25。
S11、施工底板层侧墙防水层26和底板层侧墙现浇层27；同步依次补齐出土和进料孔。
优选地，在S11之后还包括：
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，通过预制中板的预埋件安装预制轨顶风道28，详见前文的预制轨顶风道与预制中板的连接节点结构的具体接头和施工过程。
本发明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。
顶板和中板预制构件及现浇层替代内支撑和模板，从上往下施工过程，利用设置的出土进料孔，出土、进料、吊装预制中板、装配机械进出，底板封闭和侧墙完后后，主体结构即已完工。
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***，可有效保护基坑周边建构物，节省大量工程投资。
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***，可有效保护基坑周边建构物，节省大量工程投资。考虑到预制构件安装定位需预留一定的误差，通过顶板预应力千斤顶、中板预应力千斤顶分别对顶板预制构件、中板预制构件施加横向预应力，来平衡和抵消预留误差，控制地下墙的变形，确保基坑及周边建构物的安全稳定。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。
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。
本发明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，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地铁车站装配式轨顶风道，其特征在于：预制轨顶风道(28)包括轨顶风道侧墙(288)、轨顶风道底板(289)、轨顶风道接头扩大端(2812)、接头预留卡槽(2813)；
所述轨顶风道侧墙(288)位于所述轨顶风道底板(289)的两侧构成槽形结构，所述轨顶风道接头扩大端(2812)位于所述轨顶风道侧墙(288)的顶端；所述接头预留卡槽(2813)开设在所述轨顶风道接头扩大端(2812)中，用于与地铁车站的预制中板(16)中的预埋件匹配连接；
所述轨顶风道侧墙(288)的纵向两端分别设有与纵向相邻的预制轨顶风道(28)的轨顶风道侧墙之间设置侧墙限位连接匹配件；
所述轨顶风道底板(289)的纵向两端分别设有与纵向相邻的预制轨顶风道(28)的轨顶风道底板之间设置底板限位连接匹配件。
2.如权利要求1所述的地铁车站装配式轨顶风道，其特征在于：
所述轨顶风道侧墙(288)的纵向一端设有轨顶风道侧墙凹槽(284)、另一端设有轨顶风道侧墙凸起(2811)，分别与纵向相邻的预制轨顶风道(28)的轨顶风道侧墙的轨顶风道侧墙凸起(2811)和轨顶风道侧墙凹槽(284)进行匹配限位连接。
3.如权利要求1所述的地铁车站装配式轨顶风道，其特征在于：
所述轨顶风道底板(289)的纵向一端设有轨顶风道底板凹槽(283)、另一端设有轨顶风道底板凸起(2810)，分别与纵向相邻的预制轨顶风道(28)的轨顶风道底板的轨顶风道底板凸起(2810)和轨顶风道底板凹槽(283)进行匹配限位连接。
4.如权利要求1所述的地铁车站装配式轨顶风道，其特征在于：
地铁车站的预制中板(16)中的预埋件为H型钢轨(282)，其上翼板和部分腹板预埋在所述预制中板(16)中，另一部分腹板和下翼板从所述预制中板(16)的下表面露出作为与所述轨顶风道接头扩大端(2812)的连接头；
所述接头预留卡槽(2813)在所述轨顶风道接头扩大端(2812)中横截面形状为倒T形，允许从所述H型钢轨(282)的一端穿入。
5.如权利要求4所述的地铁车站装配式轨顶风道，其特征在于：
所述轨顶风道接头扩大端(2812)的上部横向设置有若干螺栓孔(2815)，所述H型钢轨(282)的腹板对应位置处也开设有穿孔，螺栓(287)穿过所述螺栓孔(2815)、腹板的穿孔、倒T形的所述接头预留卡槽(2813)的竖槽，将预制轨顶风道(28)与预制中板(16)紧固连接。
6.如权利要求4所述的地铁车站装配式轨顶风道，其特征在于：
所述轨顶风道接头扩大端(2812)内、所述接头预留卡槽(2813)的倒T形的水平槽的上表面沿纵向设置有若干的接头预埋钢板(2814)，用于与所述H型钢轨(282)的下翼板的上表面进行滑动装配。
7.如权利要求6所述的地铁车站装配式轨顶风道，其特征在于：
所述接头预埋钢板(2814)的下方安装分布有若干滚动钢珠(2816)。
8.一种地铁车站装配式轨顶风道与预制中板的连接节点结构，其特征在于：包括如权利要求1-7任一项所述的地铁车站装配式轨顶风道，还包括地铁车站的预制中板(16)；
所述预制中板(16)中设置有预埋件，所述预埋件从所述预制中板(16)的底面露出悬挂设置；所述预制轨顶风道(28)的接头预留卡槽(2813)从所述预埋件的悬挂部分的纵向一端穿入连接彼此。
9.如权利要求8所述的地铁车站装配式轨顶风道与预制中板的连接节点结构，其特征在于：
所述接头预留卡槽(2813)与所述预埋件之间还设有横向紧固连接件。
10.如权利要求8所述的地铁车站装配式轨顶风道与预制中板的连接节点结构，其特征在于：
所述接头预留卡槽(2813)与所述预埋件之间还设有纵向滑动减阻件。
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