本發(fā)明專利技術(shù)屬于隧道與地下工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種巖質(zhì)地層暗挖地下結(jié)構(gòu)高邊墻錨拉初支結(jié)構(gòu)及施工方法，其特征在于：所述鋼管樁表面和相鄰鋼管樁之間通過(guò)噴射混凝土面層封閉，所述鋼管樁的頂部采用頂部圈梁縱向連接，所述頂部圈梁中包埋有圈梁壓漿鋼管，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索、鋼管樁預(yù)應(yīng)力錨索豎向設(shè)置，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索的一端安裝于頂部圈梁上并通過(guò)圈梁固定件鎖緊，所述鋼管樁預(yù)應(yīng)力錨索位于所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索的下方，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索通過(guò)混凝土固定件固定于所述噴射混凝土面層上。本發(fā)明專利技術(shù)適用于軟弱巖質(zhì)地層大跨隧道和地下結(jié)構(gòu)的直邊墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，直邊墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高施工效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于隧道與地下工程設(shè)計(jì)與施工
，尤其涉及一種。
技術(shù)介紹
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防等事業(yè)的發(fā)展，能夠滿足不同功能的大空間地下結(jié)構(gòu)的開發(fā)和應(yīng)用在我國(guó)城市建設(shè)中不斷增加，如地鐵車站、地下廠房和人防工程等。在巖質(zhì)地層中修建大型地下結(jié)構(gòu)，一般水平側(cè)壓力有限，為了便于使用、節(jié)省投資和施工方便，通常采用直邊墻拱形斷面結(jié)構(gòu)。在圍巖條件較好且為深埋條件下，暗挖采用新奧法施工，初期支護(hù)采用錨桿+噴射混凝土結(jié)構(gòu)。但在城市復(fù)雜環(huán)境修建地鐵車站和人防工程等大型地下結(jié)構(gòu)時(shí)，受地質(zhì)條件和埋深限制的影響，一般隧道或地下結(jié)構(gòu)穿越的地層為全、強(qiáng)、中風(fēng)化巖層，節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖級(jí)別為IV?V級(jí)。一般地鐵車站采用二層或者三層(換乘站)設(shè)計(jì)，直邊墻的高度在8?15m，地下廠房等結(jié)構(gòu)的直邊墻高度可能達(dá)到30?40m。對(duì)于位于埋深較淺的軟弱巖層中或者直邊墻高度超過(guò)15m的大型地下結(jié)構(gòu)，高直邊墻的處理就是工程建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)部位，處置不當(dāng)很容易引起諸如塌方、失穩(wěn)等工程事故。同時(shí)，由于隧道仍是處于巖質(zhì)地層中，巖體的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于土體，隧道直邊墻開挖施工中還需采取爆破施工方法。因此，在高直邊墻的結(jié)構(gòu)型式和施工方案選擇時(shí)，應(yīng)立足保證安全的條件下，同時(shí)考慮施工效率和經(jīng)濟(jì)效益，盡量采用快速高效的施工方法。對(duì)于軟弱巖質(zhì)地層中高邊墻的地下結(jié)構(gòu)，邊墻支護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用格柵鋼架或者型鋼鋼架結(jié)合噴射混凝土以及錨桿組成初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，目前常用的施工方法是淺埋暗挖法。在淺埋暗挖法中最適合高直邊墻結(jié)構(gòu)的施工方法無(wú)疑是臺(tái)階法，但受圍巖條件、埋深和周邊環(huán)境因素的影響，臺(tái)階法施工往往很難保證邊墻巖體和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且變形控制能力差。這時(shí)施工中主要采用交叉中隔壁(CRD)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中洞法和側(cè)洞法等分步減跨的方法，這些施工方法都需要設(shè)置大量的橫向和豎向臨時(shí)支撐來(lái)實(shí)現(xiàn)分步減高減跨，隧道跨度較大時(shí)還需設(shè)置中隔墻。這樣就造成廢棄工程量顯著加大，同時(shí)橫向和豎向臨時(shí)支撐的設(shè)置，嚴(yán)重影響了施工空間和施工進(jìn)度，工效極低，不能實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械化施工。而且，隧道下層以及后續(xù)爆破時(shí)之前上層的臨時(shí)支撐很難保留，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)由于爆破損壞臨時(shí)支撐造成安全事故。傳統(tǒng)的直邊墻采用鋼架噴射混凝土結(jié)構(gòu)，施工時(shí)需要根據(jù)每次開挖的高度進(jìn)行接腿施工，每個(gè)臺(tái)階高度的開挖都有一個(gè)邊墻底部懸空的工況，加大拱部結(jié)構(gòu)和地層的沉降變形，而且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，每個(gè)臺(tái)階邊墻開挖后需要一定的時(shí)間架設(shè)格柵和進(jìn)行噴射混凝土施工，不利于圍巖和結(jié)構(gòu)的快速封閉，施工工序也有一定的交叉。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)結(jié)合淺埋巖石地層高直邊墻結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn)和復(fù)雜環(huán)境條件下嚴(yán)格的控制要求，為保證直邊墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高施工效率，提出一種，實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械化進(jìn)行巖石地層高邊墻地下結(jié)構(gòu)施工。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為:一種巖質(zhì)地層暗挖地下結(jié)構(gòu)高邊墻錨拉初支結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括鋼管粧、噴射混凝土面層、頂部圈梁、圈梁預(yù)應(yīng)力錨索、鋼管粧預(yù)應(yīng)力錨索、圈梁固定件、混凝土固定件，所述鋼管粧表面和相鄰鋼管粧之間通過(guò)噴射混凝土面層封閉，所述鋼管粧的頂部采用頂部圈梁縱向連接，所述頂部圈梁中包埋有圈梁壓漿鋼管，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索、鋼管粧預(yù)應(yīng)力錨索豎向設(shè)置，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索的一端安裝于頂部圈梁上并通過(guò)圈梁固定件鎖緊，所述鋼管粧預(yù)應(yīng)力錨索位于所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索的下方，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索通過(guò)混凝土固定件固定于所述噴射混凝土面層上。所述鋼管粧的鋼管內(nèi)部填充水泥砂漿，所述鋼管粧采用直徑219mm、厚度8mm鋼管，鋼管間距800?1500mm，鋼管下部嵌入基坑底部多2m，鋼管上部錨入頂部圈梁深度^ Im0所述噴射混凝土面層為C20噴射混凝土面層。所述頂部圈梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。所述圈梁固定件為槽鋼或工字鋼腰梁，所述混凝土固定件為槽鋼或工字鋼腰梁。所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索的數(shù)量為一道。一種巖質(zhì)地層暗挖地下結(jié)構(gòu)高邊墻錨拉初支結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)施做地下結(jié)構(gòu)上層拱部初期支護(hù)，根據(jù)地層情況采用超強(qiáng)注漿小導(dǎo)管、格柵鋼架和噴射混凝土施工； (2)上層拱部初期支護(hù)完成后，在邊墻開挖位置外側(cè)打設(shè)鋼管粧，采用潛孔鉆機(jī)造孔，下插鋼管，然后壓注1:1水泥砂漿； (3)澆筑鋼管粧頂部鋼筋混凝土頂部圈梁，并在縱梁中埋設(shè)圈梁壓漿鋼管，待頂部圈梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行補(bǔ)充注漿，填充頂部圈梁底部空隙，加固頂部圈梁底部圍巖，同時(shí)在頂部圈梁上埋設(shè)套管預(yù)留施作預(yù)應(yīng)力錨索條件； (4)在頂部圈梁位置施作圈梁預(yù)應(yīng)力錨索和圈梁固定件，圈梁預(yù)應(yīng)力錨索為第一道錨索，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉和錨固； (5)距離邊墻輪廓一定距離拉槽開挖結(jié)構(gòu)下層臺(tái)階土體，靠近邊墻不小于1.5m范圍內(nèi)巖體采用光面爆破或非爆破開挖，邊開挖邊施作邊墻噴射混凝土面層支護(hù)，開挖至第二道錨索位置處施作鋼管粧預(yù)應(yīng)力錨索和腰梁，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉和錨固； (6)重復(fù)所述步驟(5)繼續(xù)分層向下開挖巖體，施作邊墻噴射混凝土面層和錨索支護(hù)，直至開挖至地下結(jié)構(gòu)基底標(biāo)高，至此形成高邊墻錨拉初支結(jié)構(gòu)。所述步驟(2)中鋼管粧施工采用跳孔施工。本專利技術(shù)的有益效果為: 1、本專利技術(shù)的，錨拉初支結(jié)構(gòu)由鋼管粧、噴射混凝土面層、頂部圈梁、圈梁預(yù)應(yīng)力錨索、鋼管粧預(yù)應(yīng)力錨索組合形成，適用于軟弱巖質(zhì)地層大跨隧道和地下結(jié)構(gòu)的直邊墻初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，直邊墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提供寬敞空間和提高施工效率； 2、施工利用明挖基坑的理念，在暗挖空間預(yù)先施作鋼管粧，鋼管粧頂部采用鋼筋混凝土圈梁連接成整體，然后進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)下層開挖，邊開挖邊墻邊進(jìn)行噴射混凝土面層和預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，直至地下結(jié)構(gòu)底部后進(jìn)行封底，隨之由下往上進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)主體鋼筋混凝土澆筑，根據(jù)各層結(jié)構(gòu)施工高度和監(jiān)控量測(cè)結(jié)果對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行拆除； 3、本專利技術(shù)中的巖質(zhì)地層暗挖地下結(jié)構(gòu)高邊墻錨拉初支結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，承載能力強(qiáng)，控制變形能力好，減少?gòu)U棄工程量，施工方便快捷且施工期間能提供開闊的作業(yè)空間，施工組織方便等特點(diǎn)； 4、本專利技術(shù)中的巖質(zhì)地層暗挖地下結(jié)構(gòu)高邊墻錨拉初支結(jié)構(gòu)的施工方法，該工法工藝簡(jiǎn)單、操作方便，良好控制地層變形，并可為整個(gè)地下結(jié)構(gòu)工程施工實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械化作業(yè)提供條件，提高工效，節(jié)省工程造價(jià)； 5、本專利技術(shù)提供了一種淺埋或軟弱巖質(zhì)地層大跨隧道或大型地下空間的高邊墻支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、施工方法多項(xiàng)技術(shù)的組合應(yīng)用與創(chuàng)新，結(jié)構(gòu)受力合理，施工步驟簡(jiǎn)單且實(shí)施進(jìn)度快，解決了軟弱巖質(zhì)地層高直邊墻洞室穩(wěn)定性差，傳統(tǒng)的鋼架和臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，施工工效和環(huán)境條件差，開挖過(guò)程中地層變形較大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大和施工組織不方便等諸多難題，較好地拓展了淺埋暗挖法施工技術(shù)的應(yīng)用空間，為以后淺埋暗挖高邊墻地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供了新思路，具有較高的參考價(jià)值。6、在高邊墻鋼管錨拉初支結(jié)構(gòu)保護(hù)下，安全快速完成隧道下部開挖及主體結(jié)構(gòu)澆筑。【附圖說(shuō)明】圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本專利技術(shù)中鋼管粧的施工示意圖； 圖3為本專利技術(shù)中頂部圈梁的施工示意圖； 圖4為本專利技術(shù)中圈梁預(yù)應(yīng)力錨索的施工示意圖； 圖5為本專利技術(shù)錨拉初支結(jié)構(gòu)邊墻下層臺(tái)階開挖和支護(hù)施工示意圖； 圖6為本專利技術(shù)的錨拉初支結(jié)構(gòu)邊墻基底施工示意圖。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明: 圖中，1-鋼管粧，2-噴射混凝土面層，3-頂部圈梁，4-圈梁預(yù)應(yīng)力錨索，5-鋼管粧預(yù)應(yīng)力錨索，6-圈本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種巖質(zhì)地層暗挖地下結(jié)構(gòu)高邊墻錨拉初支結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括鋼管樁、噴射混凝土面層、頂部圈梁、圈梁預(yù)應(yīng)力錨索、鋼管樁預(yù)應(yīng)力錨索、圈梁固定件、混凝土固定件，所述鋼管樁表面和相鄰鋼管樁之間通過(guò)噴射混凝土面層封閉，所述鋼管樁的頂部采用頂部圈梁縱向連接，所述頂部圈梁中包埋有圈梁壓漿鋼管，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索、鋼管樁預(yù)應(yīng)力錨索豎向設(shè)置，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索的一端安裝于頂部圈梁上并通過(guò)圈梁固定件鎖緊，所述鋼管樁預(yù)應(yīng)力錨索位于所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索的下方，所述圈梁預(yù)應(yīng)力錨索通過(guò)混凝土固定件固定于所述噴射混凝土面層上。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋超業(yè)，熊田芳，張先鋒，杜道龍，徐福東，宋儀，王寧，張美琴，李利，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：天津;12
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