CN208763446U - 一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构，包括边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块三部分。边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块均由管幕钢管、喷射混凝土墙和支护型钢组成，支护型钢包括斜撑、边部立杆、顶部横杆、中部横杆、底部横杆和中部立杆。本实用新型采用将大断面地下空间划分为多个小断面隧道的施工工艺，各小断面隧道可同时间隔错序施工，施工效率高，所述支护结构包括边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块，各支护模块间可相互打通，形成大断面地下空间。

Description

一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构

技术领域

本实用新型涉及一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构，适用于城市地下空间的开发利用，属于土木工程施工及其技术领域。

背景技术

随着城市建地下空间的逐步开发利用，在既有建筑物群下增建地下空间的需求逐步扩大，在老旧小区下增建地下停车场、地下室等工程比比皆是。在既有建筑物群下增建地下空间会遇到如下问题：1)既有建筑物群基础与新增建的地下空间结构顶部距离较近，覆土薄，围土自稳性差，若控制不当则会诱发建筑物发生开裂或塌陷；2)新增建的地下空间须穿越道路及覆土中的管线，管线及地表变形须严格控制；3)既有建筑物群周围通常有附属设施，施工场地狭窄，大型设备无法使用。

在既有建筑物群下增建地下空间施工难度大、风险高，若无可靠的支护结构，将对建筑物产生严重的影响。现有技术中，涉及既有建筑物群下增建地下空间的支护结构共有4种，详述如下：

(1)申请号CN201611222719.5的发明专利一种利用沉井在既有建筑物群下增建地下空间的施工方法，包括以下步骤：1)收集既有建筑物群的资料和原位地质勘测资料，确定增建地下空间的位置、范围和几何形状，完成拟建沉井的设计方案；2)测量放线，在原位确定沉井施作位置；3)将沉井施作位置外边缘外移设计距离，以满足沉井基坑放坡要求、支模板要求及抽承垫木要求，破除该区域内既有建筑物群的室内地面；4)依次施作各节沉井，直至沉井下沉至设计深度；5)顺次进行沉井封底施作和沉井顶板施作，沉井内部作为增建地下空间。

(2)申请号CN102127974A的发明专利提出一种既有建筑物群下新增地下室的设计和施工方法，可应用于软土地基上既有建筑物群下的地下空间开发利用，其包括下列步骤：第一阶段：对既有建筑物群进行临时处理和加固；第二阶段：设置既有建筑基础整体托换的托换基础承台；第三阶段：进行既有建筑物群下托换桩基的设计与施工；第四阶段：进行与地下室结构相结合的基坑工程设计与施工；第五阶段：进行地下室结构顺作部分的结构设计施工，实现在建筑物下新增地下室的目的。

(3)申请号CN201110075492.7的发明专利一种框架结构独立基础既有建筑物群地下室增层方法利用从原独立基础顶面钻孔处压入地基土的钢桶混凝土桩支撑原独立基础及其上部荷载，进而对原框架柱延长并和地下室底板形成整体性新基础，由地下室底板下地基土和钢桶混凝土桩共同承担上部荷载；原独立基础截除后形成空间为增建的地下室，从而进行地下室增层的方法。该方法施工方便，且可严格控制基础托换施工过程的变形。

(4)申请号CN104453274A的发明专利公开了一种利用支护结构和托换结构支撑既有建筑物群地下增层方法：1)在框架结构独立基础的外侧，施工环型钢筋混凝土地下连续墙；2)在中间几排独立基础框架柱四个角外边，以及外侧独立基础框架柱内侧两个角外边，施工钢筋混凝土托换桩；3)在独立基础顶部的高度位置施工水平托换梁，该梁从四周包裹住框架柱，下端支撑在托换桩的顶端；不同轴线的框架柱也通过托换梁连为整体，托换梁的两端与外侧的地下连续墙相连；4)截除框架柱下端的独立基础；5)开挖一层层高范围内地下室土方；在坑底施工下一层水平托换梁；6)重复步骤5)，直至地下室底板持力土层；7)自下而上施工地下室底板、各层楼板以及顶板，地下室结构施工完毕。

现有技术中在既有建筑物下增建地下空间，通常在单栋建筑物下进行，地下空间支护范围较小；部分支护结构施工是须借助既有建筑物基础作为承重结构，易对建筑物造成较大的损伤；支护结构施工过程中，须借助大型机械设备，但部分工程施工场地狭窄，大型机械难以周转。在既有建筑物群下增建地下空间施工难度大、风险高，若无可靠的支护结构，将对建筑物产生严重的影响。

本实用新型提出了一种管幕钢管1、支护型钢2和喷射混凝土墙3协同作用的支护结构，采用大断面地下空间化小断面隧道的施工工艺，各小断面隧道可同时间隔错序施工，施工效率高，可满足多栋建筑物大规模地下空间开发利用的要求、施工周期短、支护强度高，可保证上部建筑物正常使用。

现有技术在既有建筑物下增建地下空间时，通常在单栋建筑物下进行，地下空间支护范围较小，难以满足大断面地下空间的开发要求。本实用新型采用大断面地下空间化小断面隧道间隔施工工艺，各小断面隧道可间隔错序施工，施工效率高；支护结构包括边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块，各支护模块间可相互打通，形成大断面地下空间。

部分现有技术中的支护结构施工须借助既有建筑物基础作为支护结构的一部分，易对建筑物造成较大的损伤。本实用新型采用大断面地下空间化小断面隧道的间隔支护方法，小断面隧道采用管幕钢管1、支护型钢2和喷射混凝土墙3协同作用的支护结构，无须借助既有建筑物基础作为支护结构的一部分。

现有技术中的支护结构在施工过程中，须借助大型机械设备，但部分工程施工场地狭窄，大型机械难以使用。本实用新型所述支护结构包括管幕钢管1、支护型钢2和喷射混凝土墙3，管幕钢管1、支护型钢2和喷射混凝土墙3施工不需要借助大型设备，适用于狭窄场地的施工要求。支护型钢2包括斜撑6、边部立杆7、顶部横杆8、中部横杆9、底部横杆10和中部立杆11。

实用新型内容

本实用新型采用的技术方案为一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构，采用大断面地下空间化小断面隧道间隔支护的方法，多个小断面隧道可间隔错序施工，施工周期短、效率高。

本实用新型采用的技术方案为一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构，包括边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块三部分。

边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块均由管幕钢管1、喷射混凝土墙3和支护型钢2组成，支护型钢2包括斜撑6、边部立杆7、顶部横杆8、中部横杆9、底部横杆10和中部立杆11。

边部支护结构模块位于既有建筑物群5下增建地下空间4的支护结构的左右两侧，边部支护结构模块与中部支护结构模块之间通过第一喷射混凝土墙3连接；中部支护结构模块位于既有建筑物群5下增建地下空间4的支护结构的中部位置，相邻中部支护结构模块之间通过第二喷射混凝土墙3连接；支撑结构模块位于边部支护结构模块和中部支护结构模块中间及相邻的中部支护结构模块中间，支撑结构模块与边部支护结构模块和中部支护结构模块之间通过第三喷射混凝土墙3连接。

边部支护结构模块中的第一管幕钢管1位于小断面隧道顶部和侧方，第一支护型钢2中的第一顶部横杆8和第一支护型钢2中的第一边部立杆7的外侧。边部支护结构模块中第一底部横杆10位于边部支护结构模块底部，第一底部横杆10与第一边部立杆7和第一中部立杆11之间通过螺栓连接；第一中部横杆9位于支护结构中部，第一中部横杆9与第一边部立杆7和第一中部立杆11之间通过螺栓连接；第一顶部横杆8位于支护结构顶部，第一顶部横杆8与第一边部立杆7、第一中部立杆11和第一斜撑6之间通过螺栓连接；第一边部立杆7位于小断面隧道侧壁，第一边部立杆7与第一顶部横杆8、第一中部横杆9、第一底部横杆10和第一斜撑6之间通过螺栓连接；第一中部立杆11与第一顶部横杆8、第一中部横杆9、第一底部横杆10和第一斜撑6之间通过螺栓连接；第一斜撑6位于第一顶部横杆8与第一边部立杆7和第一中部立杆11交汇位置的角部，第一斜撑6与第一边部立杆7和第一中部立杆11之间呈45°布置，第一斜撑6与第一边部立杆7、第一中部立杆11和第一顶部横杆8之间通过螺栓连接；第一喷射混凝土墙3由喷射在小断面隧道侧壁上混凝土凝结硬化而成，混凝土喷射在第一支护型钢2上，以及第一底部横杆10、第一顶部横杆8、第一边部立杆7和第一中部立杆11之间；第一斜撑6和第一中部横杆9外侧不需要喷射混凝土；第一喷射混凝土墙3和第一支护型钢2之间通过混凝土凝结硬化连接。

中部支护结构模块中的第二管幕钢管1位于小断面隧道的顶部，第二支护型钢2中的第二顶部横杆8的外侧。中部支护结构模块第二中底部横杆10位于中部支护结构模块底部，第二底部横杆10与第二中部立杆11之间通过螺栓连接；第二中部横杆9位于支护结构中部，第二中部横杆9与第二中部立杆11之间通过螺栓连接；第二顶部横杆8位于支护结构顶部，第二顶部横杆8与第二中部立杆11和第二斜撑6之间通过螺栓连接；第二顶部横杆8与第二中部横杆9、第二底部横杆10和第二斜撑6之间通过螺栓连接；第二斜撑6位于第二顶部横杆8与第二中部立杆11交汇位置的角部，第二斜撑6与第二中部立杆11之间呈45°布置，第二斜撑6与第二中部立杆11和第二顶部横杆8之间通过螺栓连接；第二喷射混凝土墙3由喷射在小断面隧道侧壁上混凝土凝结硬化而成，混凝土喷射在第二支护型钢2上，以及第二底部横杆10、第二顶部横杆8和第二中部立杆11之间，第二斜撑6和第二中部横杆9外侧不需要喷射混凝土，第二喷射混凝土墙3和第二支护型钢2之间通过混凝土凝结硬化连接。

支撑结构模块中的第三管幕钢管1位于小断面隧道的顶部，第三支护型钢2中的第三顶部横杆8的外侧。支撑结构模块中第三底部横杆10位于支撑结构模块底部，第三底部横杆10与第三中部立杆11之间通过螺栓连接；第三中部横杆9位于支护结构中部，第三中部横杆9与第三中部立杆11之间通过螺栓连接；第三顶部横杆8位于支护结构顶部，第三顶部横杆8与第三中部立杆11和第三斜撑6之间通过螺栓连接；第三顶部横杆8与第三中部横杆9、第三底部横杆10和第三斜撑6之间通过螺栓连接；第三斜撑6位于第三顶部横杆8与第三中部立杆11交汇位置的角部，第三斜撑6与第三中部立杆11之间呈45°布置，第三斜撑6与第三中部立杆11和第三顶部横杆8之间通过螺栓连接；第三喷射混凝土墙3由喷射在小断面隧道侧壁上混凝土凝结硬化而成，混凝土喷射在第三支护型钢2上，以及第三底部横杆10、第三顶部横杆8和第三中部立杆11之间，第三斜撑6和第三中部横杆9外侧不需要喷射混凝土，第三喷射混凝土墙3和第三支护型钢2之间通过混凝土凝结硬化连接。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下技术效果。

(1)本实用新型一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构采用将大断面地下空间划分为多个小断面隧道的施工工艺，各小断面隧道可同时间隔错序施工，施工效率高，所述支护结构包括边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块，各支护模块间可相互打通，形成大断面地下空间；

(2)小断面隧道采用管幕钢管1、支护型钢2和喷射混凝土墙3协同作用的支护结构，管幕钢管1、支护型钢2和喷射混凝土墙3施工不需要借助大型机械设备，适用于狭窄场地的施工要求。

附图说明

图1是既有建筑物群下增建地下空间的支护结构整体模型示意图。

图2是地下空间支护结构模型示意图。

图3是地下空间支护结构模型主视图。

图4是边部支护结构模块示意图。

图5是中部支护结构模块示意图。

图6是支撑结构模块示意图。

图7是支护型钢2构件组成及相对位置示意图。

图8是小断面隧道间隔错序施工示意图。

图9是小断面隧道管幕钢管施工示意图。

图10是小断面隧道台阶法土方开挖示意图。

图11是小断面隧道型钢支撑架设示意图。

图12是小断面隧道喷射混凝土墙施工示意图。

图中：1.管幕钢管 2.支护型钢 3.喷射混凝土墙 4.地基土层 5.地表建筑物 6.斜撑 7.边部立杆 8.顶部横杆 9.中部横杆 10.底部横杆 11.中部立杆。

具体实施方式

既有建筑物群下增建地下空间的支护结构整体模型如图1所示，地下空间支护结构模型如图2所示，地下空间支护结构模型主视图如图3所示。边部支护结构模块如图4所示，中部支护结构模块如图5所示，支撑结构模块如图6所示。

支护型钢2包括底部横杆10、中部横杆9、顶部横杆8、边部立杆7、中部立杆11和斜撑6，如图7所示。边部支护结构模块中的管幕钢管1位于小断面隧道顶部和侧方、支护型钢2中顶部横杆8和边部立杆7的外侧；中部支护结构模块中的管幕钢管1位于小断面隧道的顶部、支护型钢2中顶部横杆8的外侧；支撑结构模块中的管幕钢管1位于小断面隧道的顶部、支护型钢2中顶部横杆8的外侧。

底部横杆10位于支护结构底部，底部横杆10与边部立杆7和中部立杆11之间通过螺栓连接；中部横杆9位于支护结构中部，中部横杆9与边部立杆7和中部立杆11之间通过螺栓连接；顶部横杆8位于支护结构顶部，顶部横杆8与边部立杆7、中部立杆11和斜撑6之间通过螺栓连接；边部立杆7位于小断面隧道侧壁，边部立杆7与顶部横杆8、中部横杆9、底部横杆10和斜撑6之间通过螺栓连接；中部立杆11位于小断面隧道侧壁，中部立杆11与顶部横杆8、中部横杆9、底部横杆10和斜撑6之间通过螺栓连接；斜撑6位于顶部横杆8与边部立杆7和中部立杆11交汇位置的角部，斜撑6与边部立杆7和中部立杆11之间呈45°布置，斜撑6与边部立杆7、中部立杆11和顶部横杆8之间通过螺栓连接。

喷射混凝土墙3由喷射在小断面隧道侧壁上混凝土凝结硬化而成，混凝土喷射在支护型钢2上的底部横杆10、顶部横杆8、边部立杆7和中部立杆11之间，斜撑6和中部横杆9外侧不需要喷射混凝土，喷射混凝土墙3和支护型钢2之间通过混凝土凝结硬化而成。

小断面隧道采用管幕钢管1、支护型钢2和喷射混凝土墙3协同作用的支护结构，在小断面隧道顶部施工管幕钢管1形成管幕，小隧道内部土体采用台阶法开挖，随着土方开挖的进行，逐步架设支护型钢2，支护型钢2架设完毕后喷射混凝土，形成喷射混凝土墙3；管幕钢管1、支护型钢2和喷射混凝土墙3施工不需要借助大型机械设备，适用于狭窄场地的施工要求。

所述支护结构包括边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块，各支护模块能相互打通，形成大断面地下空间。边部支护结构模块用于支护地下空间结构的边部小断面隧道，边部支护结构模块中管幕钢管1位于小断面隧道顶部和侧方，支护型钢2中顶部横杆8和边部立杆7的外侧；中部支护结构用于支护地下空间结构的中部小断面隧道，中部支护结构模块中管幕钢管1位于小断面隧道的顶部，支护型钢2中顶部横杆8的外侧；支撑结构模块用于连接地下空间结构的各小断面隧道，支撑结构模块中管幕钢管1位于小断面隧道的顶部，支护型钢2中顶部横杆8的外侧。

本实用新型专利一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构施工过程如下：

(1)确定施工断面划分位置，将大断面地下空间划分为小断面隧道；

(2)在既有建筑物下各小断面隧道同时间隔错序施工。相邻小断面隧道之间施工作业间距大于10m，避免隧道施工过程中的相互影响，小断面隧道间隔错序施工工艺如图8所示；

(3)大断面地下空间开挖贯通后，施工小断面隧道中部位置的结构柱及结构外墙；

(4)结构柱及结构外墙强度满足设计要求后，拆除中隔壁及相应位置支撑；

(5)施工中隔壁位置的地下空间结构，并与小断面隧道中部位置的地下空间结构妥善连接；

(6)重复工序(3)～工序(5)，直至建筑物群下增建地下空间施工完成。

既有建筑物群下增建地下空间的支护结构施工过程中，小断面隧道施工工艺如下：

(1)在小断面隧道顶部施工管幕钢管形成管幕，如图9所示；

(2)台阶法开挖小断面隧道土方，预留核心土，台阶宽度保持3.0m左右，如图10所示；

(3)随着掌子面土方开挖的进行，逐步架设型钢支撑，如图11所示；

(4)在小断面隧道内壁，型钢支撑架设完毕位置喷射混凝土，形成喷射混凝土墙，如图12所示；

(5)重复工序(2)～工序(4)直至小断面隧道贯通。

Claims (4)

1.一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构，其特征在于：包括边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块三部分；

边部支护结构模块、中部支护结构模块和支撑结构模块均由管幕钢管、喷射混凝土墙和支护型钢组成，支护型钢包括斜撑、边部立杆、顶部横杆、中部横杆、底部横杆和中部立杆；

边部支护结构模块位于既有建筑物群下增建地下空间的支护结构的左右两侧，边部支护结构模块与中部支护结构模块之间通过第一喷射混凝土墙连接；中部支护结构模块位于既有建筑物群下增建地下空间的支护结构的中部位置，相邻中部支护结构模块之间通过第二喷射混凝土墙连接；支撑结构模块位于边部支护结构模块和中部支护结构模块中间及相邻的中部支护结构模块中间，支撑结构模块与边部支护结构模块和中部支护结构模块之间通过第三喷射混凝土墙连接。

2.根据权利要求1所述的一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构，其特征在于：边部支护结构模块中的第一管幕钢管位于小断面隧道顶部和侧方，第一支护型钢中的第一顶部横杆和第一支护型钢中的第一边部立杆的外侧；边部支护结构模块中第一底部横杆位于边部支护结构模块底部，第一底部横杆与第一边部立杆和第一中部立杆之间通过螺栓连接；第一中部横杆位于支护结构中部，第一中部横杆与第一边部立杆和第一中部立杆之间通过螺栓连接；第一顶部横杆位于支护结构顶部，第一顶部横杆与第一边部立杆、第一中部立杆和第一斜撑之间通过螺栓连接；第一边部立杆位于小断面隧道侧壁，第一边部立杆与第一顶部横杆、第一中部横杆、第一底部横杆和第一斜撑之间通过螺栓连接；第一中部立杆与第一顶部横杆、第一中部横杆、第一底部横杆和第一斜撑之间通过螺栓连接；第一斜撑位于第一顶部横杆与第一边部立杆和第一中部立杆交汇位置的角部，第一斜撑与第一边部立杆和第一中部立杆之间呈45°布置，第一斜撑与第一边部立杆、第一中部立杆和第一顶部横杆之间通过螺栓连接；第一喷射混凝土墙由喷射在小断面隧道侧壁上混凝土凝结硬化而成，混凝土喷射在第一支护型钢上，以及第一底部横杆、第一顶部横杆、第一边部立杆和第一中部立杆之间；第一斜撑和第一中部横杆外侧不需要喷射混凝土；第一喷射混凝土墙和第一支护型钢之间通过混凝土凝结硬化连接。

3.根据权利要求1所述的一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构，其特征在于：中部支护结构模块中的第二管幕钢管位于小断面隧道的顶部，第二支护型钢中的第二顶部横杆的外侧；中部支护结构模块第二中底部横杆位于中部支护结构模块底部，第二底部横杆与第二中部立杆之间通过螺栓连接；第二中部横杆位于支护结构中部，第二中部横杆与第二中部立杆之间通过螺栓连接；第二顶部横杆位于支护结构顶部，第二顶部横杆与第二中部立杆和第二斜撑之间通过螺栓连接；第二顶部横杆与第二中部横杆、第二底部横杆和第二斜撑之间通过螺栓连接；第二斜撑位于第二顶部横杆与第二中部立杆交汇位置的角部，第二斜撑与第二中部立杆之间呈45°布置，第二斜撑与第二中部立杆和第二顶部横杆之间通过螺栓连接；第二喷射混凝土墙由喷射在小断面隧道侧壁上混凝土凝结硬化而成，混凝土喷射在第二支护型钢上，以及第二底部横杆、第二顶部横杆和第二中部立杆之间，第二斜撑和第二中部横杆外侧不需要喷射混凝土，第二喷射混凝土墙和第二支护型钢之间通过混凝土凝结硬化连接。

4.根据权利要求1所述的一种既有建筑物群下增建地下空间的支护结构，其特征在于：支撑结构模块中的第三管幕钢管位于小断面隧道的顶部，第三支护型钢中的第三顶部横杆的外侧；支撑结构模块中第三底部横杆位于支撑结构模块底部，第三底部横杆与第三中部立杆之间通过螺栓连接；第三中部横杆位于支护结构中部，第三中部横杆与第三中部立杆之间通过螺栓连接；第三顶部横杆位于支护结构顶部，第三顶部横杆与第三中部立杆和第三斜撑之间通过螺栓连接；第三顶部横杆与第三中部横杆、第三底部横杆和第三斜撑之间通过螺栓连接；第三斜撑位于第三顶部横杆与第三中部立杆交汇位置的角部，第三斜撑与第三中部立杆之间呈45°布置，第三斜撑与第三中部立杆和第三顶部横杆之间通过螺栓连接；第三喷射混凝土墙由喷射在小断面隧道侧壁上混凝土凝结硬化而成，混凝土喷射在第三支护型钢上，以及第三底部横杆、第三顶部横杆和第三中部立杆之间，第三斜撑和第三中部横杆外侧不需要喷射混凝土，第三喷射混凝土墙和第三支护型钢之间通过混凝土凝结硬化连接。