浅埋岩层中修建大型地下结构物的拱柱法

摘要

浅埋岩层中修建大型地下结构物的拱柱法，步骤如下：1，分部开挖地下一层中导洞、施作初支，在中柱位置施做桩基及钢管柱；2，在中洞内施做地下一层楼板、钢管柱、顶梁、顶拱等二次衬砌及防水层；3，对称开挖地下一层两侧导洞、施作初支，在边墙下方施做桩基及边柱；4，施做侧洞内的楼板、直墙、边拱等二次衬砌及防水层，拆除临时支撑；5，在地下一层结构的保护下，采用大型机械向下开挖地下二层，同时施工侧壁锚喷支护或板肋式锚杆挡墙支护，浇筑地下二层楼板、侧墙及防水层；6，依次向下开挖地下若干层，同时施工侧壁支护，浇筑相应楼层楼板、侧墙及防水层。本发明施工方便、效率高、施工风险小、控制地层变形好、造价低。

权利要求

1.一种浅埋岩层中修建大型地下结构物的拱柱法，它是在浅埋岩层中顶拱与中柱、边柱连接形成顶部支承结构后，逆作或顺作多层多跨地下结构物的施工方法，其特征在于，顶拱与中柱连接，顶拱与边柱之间设置直墙，地下一层楼板与侧墙、顶拱同期实施，在地下一层楼板、侧墙、顶拱保护下开挖地下二层及以下层后逆作或顺作剩余结构，其施工步骤如下：步骤1，分部开挖地下一层中导洞、施作初支，在中柱位置施做桩基及钢管柱；

步骤2，在中洞内施做地下一层楼板、钢管柱、顶梁、顶拱及防水层；

步骤3，对称开挖地下一层两侧导洞、施作初支，在边墙下方施做桩基及边柱；

步骤4，施做侧洞内的楼板、直墙、边拱及防水层，拆除临时支撑，地下一层及支承柱作为整体结构承受上部荷载；

步骤5，在地下一层结构的保护下，采用大型机械向下开挖地下二层，同时施工侧壁锚喷支护或板肋式锚杆挡墙支护，浇筑地下二层楼板、侧墙及防水层；

步骤6，依次向下开挖地下三层、四层及以下层，同时施工侧壁支护，浇筑相应楼层楼板、侧墙及防水层，直至底板及垫层，完成内部结构；

其中，步骤1、步骤3的地下一层采用中洞法、双侧壁导坑法、CRD法施工；

其中，步骤2、步骤4的地下一层二衬在中洞开挖完成后开始施做，也可以根据监测情况在地下一层全部开挖完成后开始施做；

其中，步骤3的边柱采用临时钢管柱或型钢柱，间距可与中柱间距相同或不同；

其中，步骤5、步骤6的侧墙局部外扩包住边柱，边柱设栓钉以增强与侧墙的结合，边柱与侧墙之间不设施工缝；

其中，步骤5、步骤6的地下二层及以下层边坡支护采用锚喷支护或板肋式锚杆挡墙支护形式，逆作法施工。

2.一种浅埋岩层中修建大型地下结构物的拱柱法，它是在浅埋岩层中顶拱仅与边柱连接形成顶部支承结构后，逆作或顺作单跨多层地下结构物的施工方法，其特征在于，顶拱与边柱连接，顶拱及支承柱作为整体结构承受上部荷载，在顶拱及支承柱保护下开挖地下二层及以下层后逆作侧墙、顺作内部结构，其施工步骤如下：步骤1，开挖地下一层两侧导洞、施作初支；

步骤2，在侧洞内的侧墙位置施做桩基及边柱；

步骤3，开挖地下一层中间导洞、施作初支；

步骤4，分段拆除中隔壁，施做顶拱及防水层，顶拱与边柱作为整体结构承受上部荷载；

步骤5，在顶拱的保护下，采用大型机械向下开挖地下二层，同时施工侧壁锚喷支护，施作地下二层侧墙及防水层，架设钢支撑；

步骤6，依次向下开挖地下三层、四层及以下层，同时施工侧壁锚喷支护，施作相应楼层侧墙及防水层，架设钢支撑，直至底板及垫层；

步骤7，从下至上逐层施作楼板、逐层拆除钢支撑，完成内部结构；

其中，步骤1、步骤3的地下一层采用中洞法、双侧壁导坑法、CD法、CRD法施工；

其中，步骤2的边柱采用临时钢管柱或型钢柱，间距可与中柱间距相同或不同；

其中，步骤5、步骤6的侧墙局部外扩包住边柱，边柱设栓钉以增强与侧墙的结合，边柱与侧墙之间不设施工缝。

说明书

浅埋岩层中修建大型地下结构物的拱柱法

技术领域

[0001] 本发明涉及地下建筑工程或隧道工程技术领域，尤其是在浅埋岩层中修建多层多跨地下结构物的暗挖施工技术，是一种浅埋岩层中修建大型地下结构物的施工方法。

背景技术

[0002] 目前，随着城市的发展及轨道交通的建设，在浅埋岩层中修建多层多跨大型地下结构物越来越多，而为了避免对地面交通、建(构)筑物、管线的影响，通常不得不采用暗挖法施工。传统的暗挖法有柱洞法、双侧壁导坑法、拱盖法、洞桩法等。柱洞法先开挖导洞施工中柱及边墙，较适合单层结构。双侧壁导坑法较适合单层或双层的单跨拱形结构，对三层及以上结构存在拆中间岩柱断面过高、模板台车过高、开挖分部多、废弃工程量大等施工问题，且对地面建筑物变形控制困难。拱盖法对拱脚岩石承载力及稳定性要求高，而浅埋地层上部荷载大，在一般岩层条件下满足承载力所需的拱脚尺寸大、隧道开挖跨度增大、风险增大，还存在拱脚岩石稳定性不足易引起顶拱掉落、相邻地下空间后期难以利用等问题。洞桩法适合土质地层中的多层多跨地下结构物施工，但对岩石地层，洞桩法工序多、导洞过小、施工难度大、效率低，施工边桩造价高、工期长。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提出一种浅埋岩层中修建多层多跨地下结构物的施工方法，它解决传统暗挖施工方法存在的开挖分部多、施工效率低、施工风险大、变形控制困难等问题，形成一种在浅埋岩石地层中修建大型地下结构时施工方便、效率高、施工风险小、控制地层变形好、造价低的方法。

[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

[0005] 方案一：浅埋岩层中修建大型地下结构物的拱柱法，它是在浅埋岩层中顶拱与中柱、边柱连接形成顶部支承结构后，逆作或顺作多层多跨大型地下结构物的施工方法，其特征在于，顶拱与中柱连接，顶拱与边柱之间设置直墙，地下一层楼板与侧墙、顶拱同期实施，在其保护下开挖地下二层及以下层后逆作或顺作剩余结构，其施工步骤如下：

[0006] 步骤1，分部开挖地下一层中导洞、施作初支，在中柱位置施做桩基及钢管柱；

[0007] 步骤2，在中洞内施做地下一层楼板、钢管柱、顶梁、顶拱等二次衬砌及防水层；

[0008] 步骤3，对称开挖地下一层两侧导洞、施作初支，在边墙下方施做桩基及边柱；

[0009] 步骤4，施做侧洞内的楼板、直墙、边拱等二次衬砌及防水层，拆除临时支撑，地下一层及支承柱作为整体结构承受上部荷载；

[0010] 步骤5，在地下一层结构的保护下，采用大型机械向下开挖地下二层，同时施工侧壁锚喷支护或板肋式锚杆挡墙支护，浇筑地下二层楼板、侧墙及防水层；

[0011] 步骤6，依次向下开挖地下三层、四层或若干层，同时施工侧壁支护，浇筑相应楼层楼板、侧墙及防水层，直至底板及垫层，完成内部结构。

[0012] 其中，步骤1、步骤3的地下一层采用中洞法、双侧壁导坑法、CRD法等分部开挖方法施工。

[0013] 其中，步骤2、步骤4的地下一层二衬在中洞开挖完成后开始施做，也可以根据监测情况在地下一层全部开挖完成后开始施做。

[0014] 其中，步骤3的边柱采用临时钢管柱或型钢柱，间距可与中柱间距相同或不同。

[0015] 其中，步骤5、步骤6的侧墙局部外扩包住边柱，边柱设栓钉以增强与侧墙的结合，边柱与侧墙之间不设施工缝。

[0016] 其中，步骤5、步骤6的地下二层及以下边坡支护采用锚喷支护或板肋式锚杆挡墙等支护形式，逆作法施工。

[0017] 方案二：浅埋岩层中修建大型地下结构物的拱柱法，它是在浅埋岩层中顶拱与边柱连接形成顶部支承结构后，逆作或顺作单跨多层大型地下结构物的施工方法，其特征在于，顶拱与边柱连接，顶拱及支承柱作为整体结构承受上部荷载，在其保护下开挖地下二层及以下层后逆作侧墙、顺作内部结构，其施工步骤如下：

[0018] 步骤1，开挖地下一层两侧导洞、施作初支；

[0019] 步骤2，在侧洞内的侧墙位置施做桩基及边柱；

[0020] 步骤3，开挖地下一层中间导洞、施作初支；

[0021] 步骤4，分段拆除中隔壁，施做顶拱及防水层，顶拱与边柱作为整体结构承受上部荷载；

[0022] 步骤5，在顶拱的保护下，采用大型机械向下开挖地下二层，同时施工侧壁锚喷支护，施作地下二层侧墙及防水层，架设钢支撑；

[0023] 步骤6，依次向下开挖地下三层、四层或若干层，同时施工侧壁锚喷支护，施作相应楼层侧墙及防水层，架设钢支撑，直至底板及垫层；

[0024] 步骤7，从下至上逐层施作楼板、逐层拆除钢支撑，完成内部结构。

[0025] 其中，步骤1、步骤3的地下一层采用中洞法、双侧壁导坑法、CD法、CRD法等分部开挖方法施工。

[0026] 其中，步骤2的边柱采用临时钢管柱或型钢柱，间距可与中柱间距相同或不同。

[0027] 其中，步骤5、步骤6的侧墙局部外扩包住边柱，边柱设栓钉以增强与侧墙的结合，边柱与侧墙之间不设施工缝。

[0028] 上述技术方案一中地下一层顶拱为拱形或平顶结构，技术方案二中地下一层顶拱为拱形。

[0029] 上述两个技术方案的开挖过程采用严格的控制爆破或机械开挖，保护已施做部分结构。

[0030] 本发明的有益效果是：

[0031] 1、洞桩法在侧墙外施做围护桩兼基础桩，本方法不施工围护桩，采用锚喷支护或板肋式锚杆挡墙等支护更适合岩石的特点，从而节省了造价、缩短了工期。

[0032] 2、洞桩法、拱盖法等方法在施做多层结构后二衬侧墙顶部拉力很大，本发明由于柱子与侧墙重合，在施做多层结构后侧墙顶部不会出现受拉工况，且技术方案一初期受力即形成闭合框架，结构受力更好。

[0033] 3、本发明由于施作边柱，与拱盖法相比，具有拱脚承载力及稳定性要求低、能避免拱脚下沉、避免顶拱掉落、减小开挖跨度、降低施工风险等优点；

[0034] 4、地下二层及以下层在上部结构的保护下逆作法施工，与盖挖法类似，可采用大型机械作业。与传统暗挖法相比，有施工空间大、风险小、效率高、无废弃工程、无受力转换、造价低等优点。

[0035] 5、浅埋地层荷载大、容易产生较大变形，本方法由于可较早施工拱部二次衬砌，能有效防止坍塌、控制地层变形，减小下部开挖对邻近建筑物的影响。

[0036] 本发明可广泛用于岩石地层中多层多跨大型地下结构物的施工。

附图说明

[0037] 图1是本发明实施例1的示意图；

[0038] 图2是本发明实施例1步骤1的示意图；

[0039] 图3是本发明实施例1步骤2的示意图；

[0040] 图4是本发明实施例1步骤3的示意图；

[0041] 图5是本发明实施例1步骤4的示意图；

[0042] 图6是本发明实施例1步骤5的示意图；

[0043] 图7是本发明实施例1步骤6的示意图；

[0044] 图8是本发明实施例2的示意图；

[0045] 图9是本发明实施例2步骤1的示意图；

[0046] 图10是本发明实施例2步骤2的示意图；

[0047] 图11是本发明实施例2步骤3的示意图；

[0048] 图12是本发明实施例2步骤4的示意图；

[0049] 图13是本发明实施例2步骤5的示意图；

[0050] 图14是本发明实施例2步骤6的示意图；

[0051] 图15是本发明实施例2步骤7的示意图。

[0052] 附图标记：1、2-中间上导洞；3、4-中间下导洞；5-钢斜撑；6-桩基础；7-钢管混凝土柱；8-地下一层楼板；9-拱部二衬；10-钢拉杆；11-两侧上导洞；12-两侧下导洞；13-外扩小导洞；14-侧墙；15-锚喷支护；16-地下二层楼板；17-底板；18-钢支撑。

具体实施方式

[0053] 参见图1-图7所示：实施实例1，施工步骤如下：

[0054] 1、从施工横通道上导洞进入地下一层，开挖上部导洞1、导洞2(左右导洞错开间距)，打设超前支护(必要时)及锚杆，施作初期支护、顶部钢斜撑，从施工横通道下导洞进入后开挖下部导洞3、导洞4(导洞错开间距)，在中柱下方用水钻人工挖孔，灌注桩基础，在桩基础上方分段安装钢管柱，柱内填微膨胀混凝土，柱外用细砂回填密实，必要时辅以注浆措施；

[0055] 2、在中洞内铺设楼板模板，浇筑地下一层楼板，架设钢管柱，分段拆除中隔壁(必要时中隔壁不拆除)，施做顶部防水层、顶梁、顶拱，预留钢筋并予以保护，在顶梁之间设置钢拉杆；

[0056] 3、中洞二衬达到设计强度后，再对称开挖地下一层两侧导洞5、导洞6，打设超前支护及锚杆，施作初期支护、顶部钢斜撑，在侧墙处局部外扩后施做人工挖孔，同步骤1施做桩基及钢管柱；

[0057] 4、分段拆除中隔壁(必要时中隔壁不拆除)，施做两侧导洞内的楼板、直墙、边拱等二次衬砌及防水层，预留下方侧墙钢筋，形成地下一层及支承柱的整体结构承受上部荷载；

[0058] 5、在地下一层结构的保护下，采用弱爆破及大型机械向下开挖地下二层，中间拉槽、分层开挖，同时采用逆作法施工两侧侧壁的锚喷支护，浇筑地下二层楼板、侧墙及防水层，侧墙包住边柱，柱子与侧墙之间不设施工缝；

[0059] 6、同步骤5，依次向下开挖地下三层、四层......，同时施工侧壁支护，浇筑相应楼层楼板、侧墙及防水层，直至底板及垫层，完成内部结构。

[0060] 参见图8-图15所示：实施实例2，施工步骤如下：

[0061] 1、从施工横通道进入地下一层，分台阶开挖地下一层两侧导洞(相互错开)，打设锚杆，施作初支；

[0062] 2、在侧洞内的侧墙位置用水钻人工挖孔，灌注桩基础，在桩基础上方分段安装钢管柱，柱内填微膨胀混凝土，柱外用细砂回填密实，必要时辅以注浆措施；

[0063] 3、分台阶开挖地下一层中间导洞，打设锚杆，施作初支；

[0064] 4、分段拆除中隔壁，施做顶拱及防水层，预留侧墙、楼板钢筋并予以保护，顶拱与边柱作为整体结构承受上部荷载；

[0065] 5、在顶拱的保护下，采用弱爆破及大型机械向下开挖地下二层，中间拉槽、分层开挖，同时采用逆作法施工两侧侧壁的锚喷支护，浇筑地下二层侧墙及防水层，侧墙包住边柱，柱子与侧墙之间不设施工缝，侧墙上预留钢板，在侧墙上架设钢支撑；

[0066] 6、同步骤5，依次向下开挖地下三层、四层......，同时施工侧壁锚喷支护，施作相应楼层侧墙及防水层，架设钢支撑，直至底板及垫层；

[0067] 7、从下至上逐层施作楼板、逐层拆除钢支撑，完成内部结构。

[0068] 以上是本发明的典型实施例，但本发明的实施不限于此，可以根据地下结构物功能要求，修建多跨多层拱顶、平顶或连拱大型地下结构。