一种城市地下综合管廊基坑支护与地下结构外模一体化结构及施工方法

摘要

本发明涉及一种城市地下综合管廊基坑支护与地下结构外模一体化结构及施工方法，属于地下工程领域。本发明不仅很好的支护了基坑又减少了开挖空间，同时该结构及施工方法全部构件可制作成标准件，达到回收循环使用的目的，有经济、绿色环保、节能、对周围环境影响小的优点，可应用于市政管道、天然气管道、通信管道等地下管道的成套过程中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市地下综合管廊基坑支护与地下结构外模一体化结构及施工方法，属于地下工程领域。

背景技术

目前地下各种管道之间是相互独立的立体结构，常常因各种管道的增容和维修，而造成马路“拉链”，严重影响城市交通和市容市貌。越来越多的城市开始筹划建设城市地下综合管廊来解决马路“拉链”的问题，但是城市地下综合管廊主要布设在市政道路下面，可提供的明挖开挖工作空间有限，无法为地下综合管廊结构外模提供足够的架设空间；另外在市政道路上施工地下综合管廊时应尽量减少开挖空间，避免施工时多占市政道路宽度，为城市交通保通提供条件，因此减少开挖空间的问题有着重大的技术价值和经济意义。

发明内容

为了更好的解决上述问题，本发明提出了一种城市地下综合管廊基坑支护与地下结构外模一体化结构及施工方法，能很好的支护基坑又减少开挖空间。

为了更好的解决上述问题，本发明提出了一种城市地下综合管廊基坑支护与地下结构外模一体化成套技术，其既能很好的支护基坑又可以减少开挖空间，同时该技术采用全部构件可制作成标准件，且达到回收循环使用的目的，有经济、绿色环保、节能、对周围环境影响小的优点。

本发明的技术方案：一种城市地下综合管廊基坑支护与地下结构外模一体化结构，包括综合管廊基坑竖向支挡和模板组合单元、固定件、水平支撑结构；

所述综合管廊基坑竖向支挡和模板组合单元包括三轴水泥土搅拌桩1、构件单元，其中构件单元包括两根内插型钢2、模板3、工具件4，两根内插型钢2竖直并排排列，模板3固定在两块内插型钢2上，两根内插型钢2的顶端连有工具件4，

所述固定件包括吊筋5、定位钢梁6、支座7，支座7架设在沟槽两侧，定位钢梁6固定在支座7上，构件单元通过吊筋5固定在定位钢梁6上。

所述水平支撑结构包括冠梁8、钢撑9、钢围檩10，冠梁8通过对拉螺栓15与内插型钢2固定。

所述模板3通过U型螺栓12固定在两块内插型钢2上，U型螺栓12与内插型钢2之间通过方条填充密实，使两者紧密连接，保证构件单元下沉时，内插型钢2和模板3不发生相对位移。工具件4通过螺栓13固定在两个内插型钢2的顶端。

所述两根内插型钢2可采用型号为HM400×300~600×300的H型钢，顶端不宜高于自然地面，两根内插型钢2的间距为400~800mm，长度和间距根据地质条件和地下结构的底板埋深选取。

所述模板3采用HDPE材料或钢材制成，若采用HDPE材料的模板尺寸为：高3200mm，宽1500mm，厚20mm；若采用钢材的模板尺寸为高3200mm，宽1500mm，厚8mm。

所述工具件4由两根200×125×14mm的不等边角钢和一块厚20mm的钢板构成。

所述吊筋5可采用直径为8~10mm的HRB335~HRB400级钢筋，定位钢梁6和支座7可采用型号为18~22#的H型钢或工字钢，应根据钢材的模数，将两者设计为可以重复拼接与拆卸的标准构件。

所述冠梁8可采用两条型号为28~40#的槽钢、H型钢或工字钢，钢撑9采用型号为22~36#的工字钢双拼构成，钢围檩10采用型号为22~36#的工字钢双拼构成，应根据钢材的模数，将冠梁8、钢撑9、钢围檩10设计为可以重复拼接与拆卸的标准构件。

采用明挖法施工综合管廊时，先将模板3安装在按一定间距布置的两根内插型钢2上，模板3与内插型钢2通过U型螺栓12连接，再将工具件4通过螺栓13连接在两个内插型钢2的顶端，此时形成一个基坑支护与地下结构外模构件单元16。重复上述工序，加工完成施工所需的全部构件单元16，其中工具件4为基坑支护与地下结构外模构件单元起吊、插入、定位和固定的辅助装置，可重复使用。

本发明方法具体步骤：

1）测放现场平面控制网，开挖沟槽；

2）打入三轴水泥土搅拌桩1，在沟槽两侧架设支座7，插入构件单元至设计标高，安装固定件，维持构件单元在三轴水泥土搅拌桩1凝结硬化过程中不下沉；构件单元在插入三轴水泥土搅拌桩1前，应进行清灰除锈，并在干燥条件下，涂抹经过加热融化的减摩剂。

3）依次完成综合管廊基坑两侧支护体系和地下结构外模的施工；

4） 待三轴水泥土搅拌桩1成桩12小时后，拆除固定组合件和构件单元中的工具件4，可以根据土质情况调整插入时间。插入前必须检查其直线度，接头焊缝质量，并满足设计要求；

5）待三轴水泥土搅拌桩1达到强度后，开挖土方和施作水平支撑结构；

6）挖至垫层14的设计标高时，回收构件单元中的模板3，施作垫层14；

7）绑扎综合管廊11底板和侧墙的钢筋，并支设1/3侧墙高度的内模板，浇筑综合管廊（11）底板和侧墙1/3高度的混凝土；

8）待底板混凝土达到设计强度后，对侧墙施工缝凿毛处理，支设顶板、剩余2/3侧墙高度的内模板并绑扎顶板钢筋，浇筑顶板和侧墙剩余2/3高度的混凝土；

9）待混凝土达到设计强度后，分层回填土方至地面标高下0.5m处，松开对拉螺栓15拆除冠梁8，回收内插型钢2；

10）回填土方至地面标高。

步骤1具体过程为，将综合管廊结构外边线各边扩宽50mm得到基坑开挖线；沟槽宽1.2m，深0.5m。

步骤2中支座7中心线距离沟槽外边线200mm；模板3位于基坑开挖线内侧。

所述三轴水泥土搅拌桩1直径为850mm，搭接250mm，桩长根据地质条件和综合管廊的埋深选取，三轴水泥土搅拌桩1中轴线距离基坑开挖线225mm。

步骤4具体过程为，松开吊筋5并拆除竖向定位钢梁6和支座7，再拆除内插型钢2顶部的工具件4。

步骤6具体过程为，开挖至模板3底即垫层底的设计标高时，松开内插型钢2与模板3之间的U型螺栓12，使模板3脱落回收，在三轴水泥土搅拌桩1上得到光滑的地下结构外模。

步骤9中限制每日拔除内插型钢2数量，通过跳拔的方式回收内插型钢2，并对内插型钢2拔出形成的空隙注浆充填。

在浇筑侧墙混凝土之前在露出的内插型钢2表面再涂抹一道经过加热融化的减摩剂，方便内插型钢2后期拔除，

综合管廊11采用抗渗等级为P6~P8的C30~C40钢筋混凝土，其中采用直径为10~14mm的HRB335~HRB400钢筋。综合管廊宽度为3000~4200mm，高度为3000mm，长度根据管道工程所需来设计。

垫层14采用厚度为100mm的C15~C20素混凝土。

该结构及施工方法适用于除基岩以外的大部分土层，能够施工三轴水泥土搅拌桩的场地都可以考虑使用该结构及施工方法。

本发明的有益效果是：

采用城市地下综合管廊基坑支护与地下结构外模一体化的结构及施工方法既很好的支护了基坑又减少了开挖空间，同时该结构及施工方法全部构件可制作成标准件，且达到回收循环使用的目的，有经济、绿色环保、节能、对周围环境影响小的优点。

附图说明

图1为本发明中构件单元和支座的定位示意图；

图2为本发明中构件单元的立面示意图；

图3为本发明中构件单元插入示意图；

图4为本发明中固定件的剖面示意图；

图5为本发明中利用固定组合件固定构件单元的剖面示意图；

图6为本发明中冠梁施工完成的剖面示意；

图7为本发明中垫层施工完成的示意图；

图8为本发明中综合管廊底板和1/3侧墙施工完成的示意图；

图9为本发明中管廊施工完成的剖面示意图；

图10为本发明中内插型钢拔除示意图；

图11为本发明中施工完成的剖面示意图；

图中各标号：1-三轴水泥土搅拌桩；2-内插型钢；3-模板；4-工具件；5-吊筋；6-定位钢梁；7-支座；8-冠梁；9-钢撑；10-钢围檩；11-综合管廊；12- U型螺栓；13-螺栓；14-垫层；15-对拉螺栓。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图所示：根据周边道路和周围建筑物的情况，采用明挖法施工截面尺寸为3000×4200mm的综合管廊11，其底板埋深为7m，土质条件为黏土，设计采用抗渗等级为P6的C40钢筋混凝土，其采用直径为12mm的HRB400钢筋。垫层14采用100mm厚的C20素混凝土。首先将3200×1500×20mm的HDPE材料模板3安装在按间距800mm布置的两根内插型钢2上，模板与内插型钢通过直径为18mm的U型螺栓12连接，U型螺栓采用10mm的垫板；再将工具件通过螺栓13连接在两个内插型钢2的顶端，此时形成构件单元。其中，内插型钢2采用型号为40的内插工字钢，长度为8m；工具件4采用200×125×12mm的角钢和500×900×20mm的钢板。重复上述工序，加工完成施工所需的全部构件单元，其中工具件4可重复使用。然后开挖宽1.2m深0.5m的沟槽，开始施工直径850mm搭接250mm的三轴水泥土搅拌桩1，长度为8m，之后在沟槽两侧架设支座7。其中支座7采用型号为20#的H型钢。随后在三轴水泥土搅拌桩1中及时插入一个构件单元，且通过固定件保证构件单元不下沉。其中固定件由吊筋5、定位钢梁6、支座7组成，操作过程是利用吊筋5将构件单元固定在搭设于支座7上部的定位钢梁6上。其中吊筋5为直径10mm的HRB335的钢筋，定位钢梁6采用型号为20#的H型钢。然后，依次完成综合管廊基坑两侧支护体系和结构外模的施工。待三轴水泥土搅拌桩成桩12小时后，松开吊筋5并拆除定位钢梁6和支座7，再拆除内插型钢2顶部的工具件4。待三轴水泥土搅拌桩达到75%强度后，遵循“先撑后挖、限时支撑、分层开挖、严禁超挖”的原则开挖土方和施作水平支撑件。其中冠梁8采用两根型号为36#的槽钢，钢撑9采用两根型号为28#的工字钢，钢围檩10采用两根型号为32#的槽钢。开挖至模板3底即垫层14底的设计标高时，松开内插型钢2与模板3之间的U型螺栓12，使模板3脱落回收，在三轴水泥土搅拌桩得到光滑的地下结构外模。为保证两个构件单元之间的平整度，必须在拆除模板后人工凿除两构件单元间多余的水泥土。然后施作垫层14，绑扎综合管廊底板和侧墙的钢筋，并支设1/3侧墙高度的内模板，浇筑综合管廊底板和侧墙1/3高度的混凝土。待底板混凝土达到设计强度后，对侧墙施工缝凿毛处理，支设顶板、剩余2/3侧墙高度的内模板并绑扎顶板钢筋，浇筑顶板和侧墙剩余2/3高度的混凝土。待混凝土达到设计强度后，分层回填土方至地面标高下0.5m处，松开对拉螺栓15拆除冠梁8。随后限制每日拔除数量，通过跳拔的方式回收内插型钢2，并及时对内插型钢2拔出形成的空隙注浆充填。最后回填土方至地面标高，恢复路面原有设施。

实施例2：如图所示：采用明挖法施工截面尺寸为3000×3000mm的综合管廊，其底板埋深为6m，土质条件为淤泥质土，设计采用抗渗等级为P8的C40钢筋混凝土，其采用直径为12mm的HRB400钢筋。垫层14采用100mm厚的C20素混凝土。首先将3200×1500×20mm钢材料的模板3安装在按间距400mm布置的两根内插型钢2上，模板3与内插型钢2通过直径为18mm的U型螺栓12连接，U型螺栓12采用10mm的垫板；再将工具件4通过螺栓13连接在两个内插型钢2的顶端，此时形成一个构件单元。其中，内插型钢2采用型号为40#的内插H型钢，长度为8m；工具件4采用200×125×12mm的角钢和500×800×20mm的钢板。重复上述工序，加工完成施工所需的全部构件单元，其中工具件可重复使用。然后开挖宽1.2m深0.5m的沟槽，开始施工直径850mm，搭接250mm的三轴水泥土搅拌桩1，长度为8m，之后在沟槽两侧架设支座7，支座7采用型号为22#的H型钢。随后在三轴水泥土搅拌桩1中及时插入一个构件单元，且通过固定件保证构件单元不下沉。其中固定件由吊筋5、定位钢梁6、支座7组成，操作过程是利用吊筋5将构件单元固定在搭设于支座7上部的定位钢梁6上。其中吊筋5为直径10mm的HRB335的钢筋，定位钢梁6采用型号为22#的H型钢。然后，依次完成综合管廊基坑两侧支护体系和结构外模的施工。待三轴水泥土搅拌桩成桩12小时后，松开吊筋5并拆除定位钢梁6和支座7，再拆除内插型钢2顶部的工具件4。待三轴水泥土搅拌桩达到75%强度后，遵循“先撑后挖、限时支撑、分层开挖、严禁超挖”的原则开挖土方和施作水平支撑件。其中冠梁8采用两根型号为36#的槽钢，钢撑9采用两根型号为32#的工字钢，钢围檩10采用两根型号为36#的槽钢。开挖至模板3底即垫层14底的设计标高时，松开内插型钢2与模板3之间的U型螺栓12，使模板3脱落回收，在三轴水泥土搅拌桩上得到光滑的地下结构外模。为保证两个构件单元之间的平整度，必须在拆除模板3后人工凿除两构件单元间多余的水泥土。然后施作垫层14，绑扎综合管廊底板和侧墙的钢筋，并支设1/3侧墙高度的内模板，浇筑综合管廊底板和侧墙1/3高度的混凝土。待底板混凝土达到设计强度后，对侧墙施工缝凿毛处理，支设顶板、剩余2/3侧墙高度的内模板并绑扎顶板钢筋，浇筑顶板和侧墙剩余2/3高度的混凝土。待混凝土达到设计强度后，分层回填土方至地面标高下0.5m处，松开对拉螺栓15拆除冠梁8。随后限制每日拔除数量，通过跳拔的方式回收内插型钢2，并及时对内插型钢2拔出形成的空隙注浆充填。最后回填土方至地面标高，恢复路面原有设施。