一種富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系。受已建地鐵線路與周邊環(huán)境的影響，常規(guī)的矩形或圓形豎井?dāng)嗝嫘褪?，可能受?chǎng)地條件與周邊環(huán)境的限制沒有施做空間。本實(shí)用新型包括異型深豎井結(jié)構(gòu)，自上而下包括三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)、擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)和四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)；三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)水平截面呈三角形，水平截面自上而下相同；四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)水平截面呈四邊形，水平截面自上而下相同；三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)通過擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)的過渡，擴(kuò)展成四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型具有占地面積小、內(nèi)部空間大、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變靈活以及能適應(yīng)各類環(huán)境要求的特點(diǎn)，滿足上小下大要求，同時(shí)適應(yīng)周邊環(huán)境。
【專利說明】
一種富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于目前國(guó)內(nèi)各大城市的軌道交通工程，隨著地鐵線網(wǎng)的不斷加密，后續(xù)地鐵線路建設(shè)時(shí)，受已建地鐵線路與周邊環(huán)境的影響，在線路走向與鋪設(shè)方式、空間關(guān)系與結(jié)構(gòu)型式、以及施工方法與工程措施等方面的要求更加嚴(yán)格。常規(guī)的矩形或圓形豎井?dāng)嗝嫘褪娇赡苁軋?chǎng)地條件與周邊環(huán)境的限制沒有施做空間。
[0003]異型深豎井與礦山法隧道相結(jié)合的施工方法具有靈活多變、適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠等特點(diǎn)。上小下大的截面構(gòu)造型式是異型深豎井的基本特征，豎井?dāng)U挖段大管棚地層預(yù)加固措施、擴(kuò)挖段豎井井壁斜率要求與格柵鋼架密排等結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性措施，是確保異型深豎井成功實(shí)施的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，在復(fù)雜環(huán)境下通過豎井?dāng)U挖段大管棚地層預(yù)加固措施、擴(kuò)挖段豎井井壁斜率要求與格柵鋼架密排等結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性措施，并結(jié)合豎井內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)挖段結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)上部截面小、下部截面大的特殊豎井結(jié)構(gòu)型式。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0006]富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，包括異型深豎井結(jié)構(gòu)，其特征在于:
[0007]異型深豎井結(jié)構(gòu)自上而下包括三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)、擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)和四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)；
[0008]三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)水平截面呈三角形，水平截面自上而下相同；四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)水平截面呈四邊形，水平截面自上而下相同；
[0009]三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)通過擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)的過渡，擴(kuò)展成四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)。
[0010]擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)自異型深豎井結(jié)構(gòu)一側(cè)擴(kuò)挖，具有豎井?dāng)U挖斜面，豎井?dāng)U挖斜面的斜率不超過1: 0.5。
[0011 ]擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)側(cè)部設(shè)置有大管棚，斜向下方打設(shè)，上下共設(shè)置兩排，呈梅花型布置。
[0012]異型深豎井結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有多道水平向布置的臨時(shí)型鋼支撐。
[0013]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]本實(shí)用新型在豎井井壁擴(kuò)挖段設(shè)置的大管棚與豎井內(nèi)設(shè)置的臨時(shí)型鋼支撐，以及豎井井壁內(nèi)設(shè)置的閉合成環(huán)的格柵鋼架等，涉及的鋼材、水泥砂漿、以及大管棚打設(shè)所用的機(jī)械設(shè)備等均為常規(guī)材料(設(shè)備)，其相應(yīng)尺寸為常規(guī)類型，便于加工制造;且大管棚長(zhǎng)度可根據(jù)地層潛在破裂面進(jìn)行調(diào)整，大管棚間距與數(shù)量可根據(jù)豎井?dāng)U挖位置、地層特性與荷載情況進(jìn)行調(diào)整，大管棚剛度可根據(jù)內(nèi)部充填的水泥砂漿等級(jí)與鋼管自身剛度情況綜合確定，豎井?dāng)U挖邊斜率可根據(jù)地層穩(wěn)定情況控制在1:0.3?1:0.5以下，格柵鋼架與臨時(shí)型鋼支撐布置可根據(jù)豎井基坑穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果靈活調(diào)整。通過大管棚的超前地層預(yù)加固措施，豎井井壁擴(kuò)挖段斜率的控制，以及豎井井壁格柵鋼架的加密與內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)挖段結(jié)構(gòu)的安全，減小潛在的不安全因素，達(dá)到即能滿足占地面積小，又能滿足內(nèi)部空間大的豎井結(jié)構(gòu)要求，既能滿足周邊環(huán)境保護(hù)的苛刻要求，又能避免地面常規(guī)矩形或圓形豎井占地面積大對(duì)周邊環(huán)境的不利影響。具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在城市軌道交通、鐵路、公路等工程中有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0015]圖1為異型深豎井結(jié)構(gòu)斷面圖。
[0016]圖2為異型深豎井結(jié)構(gòu)平面圖。
[0017]圖3為異型深豎井?dāng)U挖段管棚細(xì)部構(gòu)造圖(I)。
[0018]圖4為異型深豎井?dāng)U挖段管棚細(xì)部構(gòu)造圖(2)。
[0019]圖中，1-異型深豎井結(jié)構(gòu)，2-三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)，3-擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)，4-四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)，5-臨時(shí)型鋼支撐，6-大管棚，7-導(dǎo)向墻，8-導(dǎo)向管，9-格柵鋼架，10-豎井?dāng)U挖斜面，11-豎井封底，12-素??全，13-固定鋼筋。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0021]本實(shí)用新型提供了一種新型深豎井施工理念，豐富了現(xiàn)有的豎井施工工藝，拓寬了深豎井設(shè)計(jì)思路。利用異型深豎井與礦山法隧道相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，可以滿足特定建設(shè)條件對(duì)工程方案的苛刻要求，為確保實(shí)現(xiàn)工程方案合理、工程風(fēng)險(xiǎn)與建設(shè)工期可控、工程質(zhì)量與安全可靠提供了全新的思路。
[0022]本實(shí)用新型涉及的富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，包括異型深豎井結(jié)構(gòu)I，異型深豎井結(jié)構(gòu)I自上而下包括三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)2、擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3和四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)4。三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)2水平截面呈三角形，水平截面自上而下相同；四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)4水平截面呈四邊形，水平截面自上而下相同。三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)2通過擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3的過渡，擴(kuò)展成四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)4。異型深豎井結(jié)構(gòu)I采用常規(guī)的倒掛井壁法施工，中間部分?jǐn)U挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3的穩(wěn)定性控制是整個(gè)工程的關(guān)鍵所在。
[0023]擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3自異型深豎井結(jié)構(gòu)I一側(cè)擴(kuò)挖，具有豎井?dāng)U挖斜面10，豎井?dāng)U挖斜面10的斜率一般不超過1: 0.5。擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3側(cè)部設(shè)置有大管棚6，斜向下方打設(shè)，上下共設(shè)置兩排，呈梅花型布置。施工過程中，異型深豎井結(jié)構(gòu)I內(nèi)水平設(shè)置有多道水平向臨時(shí)型鋼支撐5。
[0024]豎井?dāng)U挖前，通過擴(kuò)挖段上方格柵鋼架9密排與梅花型布置的雙排大管棚6的地層預(yù)加固措施，并在大管棚6內(nèi)壓注水泥砂漿提高其抗彎剛度，再加上豎井內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐5的共同支護(hù)效果，來確保豎井結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。
[0025]大管棚6施做前，為確保大管棚打設(shè)方向與打設(shè)角度要求，需要預(yù)先實(shí)施管棚的導(dǎo)向墻7與導(dǎo)向管8，其中大管棚6采用直徑108mm，壁厚6mm鋼花管，打設(shè)方向與水平面夾角為30°，斜向下方打設(shè)，管棚每節(jié)長(zhǎng)2m，采用跟管鉆進(jìn)法施工，管棚總長(zhǎng)約12m，同時(shí)大管棚6內(nèi)壓注的水泥砂漿必須具有良好的流動(dòng)性與和易性，確保充填密實(shí)。導(dǎo)向墻7的強(qiáng)度與剛度需要能夠滿足大管棚6打設(shè)的要求，一般可做成截面尺寸為0.8X2.0m的梁構(gòu)件，采用C35混凝土。導(dǎo)向管8采用Φ 133鋼管，長(zhǎng)度為0.6m，頂?shù)截Q井結(jié)構(gòu)面上，用直徑16mm的鋼筋彎成圓弧，將導(dǎo)向管8焊接固定在格柵鋼架9上。
[0026]大管棚6的長(zhǎng)度與打設(shè)角度可根據(jù)地層潛在破裂面進(jìn)行調(diào)整，但至少應(yīng)超過破裂面2m，豎井?dāng)U挖斜面10的斜率不超過1: 0.5，可控制在1:0.3或1:0.5以內(nèi)，具體可根據(jù)豎井內(nèi)部空間要求進(jìn)行調(diào)整，格柵鋼架9與臨時(shí)型鋼支撐5等主要豎井支護(hù)措施，也可根據(jù)地層情況與基坑穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果靈活布置。
[0027]上述富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系的施工方法，包括以下步驟:
[0028]步驟一:進(jìn)行降水施工，確保地下水位在基坑開挖面以下lm，根據(jù)倒掛井壁法原理施工異型深豎井結(jié)構(gòu)I，最先實(shí)施三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)2，及時(shí)施做內(nèi)部水平向臨時(shí)型鋼支撐5，異型深豎井結(jié)構(gòu)I四周施做格柵鋼架9，擴(kuò)挖之前的最后一榀格柵鋼架9上焊接導(dǎo)向管8，導(dǎo)向管8采用Φ 133鋼管，長(zhǎng)度為0.6m，頂?shù)截Q井結(jié)構(gòu)面上，用直徑16mm的固定鋼筋13彎成圓弧，將導(dǎo)向管8焊接固定在格柵鋼架9上；
[0029]步驟二:將包含導(dǎo)向管8在內(nèi)的格柵鋼架9進(jìn)行整體澆注，施做成導(dǎo)向墻7;
[0030]步驟三:根據(jù)大管棚6尺寸和設(shè)計(jì)孔位高度確定鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)高度，用土方填筑鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)，利用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行大管棚6施工，大管棚與水平面夾角為30°，斜向下方打設(shè)，插入導(dǎo)向墻7中的導(dǎo)向管8;管棚每節(jié)長(zhǎng)2m，采用跟管鉆進(jìn)法施工，管棚總長(zhǎng)12m，超過地層潛在破裂面，大管棚6施做完成后，向管棚內(nèi)壓注水泥砂漿；
[0031]步驟四:在大管棚6的超前支護(hù)作用下，開始進(jìn)行擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3施工，嚴(yán)格控制擴(kuò)挖邊斜率10不超過1:0.5，同時(shí)嚴(yán)格控制擴(kuò)挖段井壁格柵鋼架9豎向間距為0.5m，剛開始擴(kuò)挖時(shí)，上下三榀格柵鋼架9密排處理；
[0032]步驟五:擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3施做完成后，進(jìn)行四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)4施工；
[0033]步驟六:根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將異型深豎井I開挖至指定深度，完成豎井封底11施工，并在豎井封底11四角施做素砼12。
[0034]要從理論上找出能完全適應(yīng)各種要求的任意斷面豎井結(jié)構(gòu)及其施工方法，在現(xiàn)有的理論水平與施工技術(shù)條件下，仍有相當(dāng)大的難度，因?yàn)閷?shí)際工程中豎井開挖對(duì)周邊地層的擾動(dòng)在一定程度上是不可避免的，而且基坑保護(hù)要求除了自身因素外，還需要考慮到周邊環(huán)境的不同要求，尤其在臨近既有地鐵車站與隧道、地下商業(yè)綜合體、以及醫(yī)院、學(xué)校與實(shí)驗(yàn)室等重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象的情況下，目前的異型深豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工，仍需按照“強(qiáng)支護(hù)、短進(jìn)尺、少擾動(dòng)、隨挖隨撐、先撐后挖”的基本原則進(jìn)行。
[0035]本實(shí)用新型的“異型深豎井結(jié)構(gòu)”主要指擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3形成的上部截面小、下部截面大的特殊豎井結(jié)構(gòu)型式，能夠滿足占地面積小、對(duì)周邊環(huán)境影響可控的基本要求，避免常規(guī)圓形或矩形截面豎井占地面積大、適應(yīng)性差的不足。其中，上半部分三角形截面豎井2可根據(jù)地表環(huán)境確定，下半部分四邊形截面豎井4可根據(jù)內(nèi)部空間要求進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)榇蠊芘镩L(zhǎng)度可根據(jù)地層潛在破裂面范圍相應(yīng)變化，大管棚間距與數(shù)量可根據(jù)豎井?dāng)U挖位置、地層特性與荷載情況調(diào)整，大管棚剛度可根據(jù)內(nèi)部充填的水泥砂漿等級(jí)與鋼管自身剛度情況綜合確定，豎井?dāng)U挖邊斜率可根據(jù)地層穩(wěn)定情況在1: 0.3?1: 0.5以下范圍調(diào)整，格柵鋼架與臨時(shí)型鋼支撐布置可根據(jù)豎井基坑穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果靈活調(diào)整。通過大管棚的超前地層預(yù)加固措施，豎井井壁擴(kuò)挖段斜率的控制，以及豎井井壁格柵鋼架的加密與內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)挖段結(jié)構(gòu)的安全，減小潛在的不安全因素，達(dá)到即能滿足占地面積小，又能滿足內(nèi)部空間大的豎井結(jié)構(gòu)要求，既能滿足周邊環(huán)境保護(hù)的苛刻要求，又能避免地面常規(guī)矩形或圓形豎井占地面積大對(duì)周邊環(huán)境的不利影響，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)城市地鐵線網(wǎng)已初具規(guī)模、軌道交通走廊已經(jīng)占據(jù)了城市主干道下方主要空間情況下，新建地下工程仍能采用豎井+礦山法隧道這一常規(guī)手段實(shí)施的目的。具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在城市軌道交通、鐵路、公路等工程中有廣泛的應(yīng)用前景。
[0036]本實(shí)用新型的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，包括異型深豎井結(jié)構(gòu)(I)，其特征在于: 異型深豎井結(jié)構(gòu)(I)自上而下包括三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)(2)、擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)(3)和四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)(4); 三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)(2)水平截面呈三角形，水平截面自上而下相同；四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)(4)水平截面呈四邊形，水平截面自上而下相同； 三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)(2)通過擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)(3)的過渡，擴(kuò)展成四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，其特征在于: 擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)(3)自異型深豎井結(jié)構(gòu)(I)一側(cè)擴(kuò)挖，具有豎井?dāng)U挖斜面(10)，豎井?dāng)U挖斜面(10)的斜率不超過1: 0.5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，其特征在于: 擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)(3)側(cè)部設(shè)置有大管棚(6)，斜向下方打設(shè)，上下共設(shè)置兩排，呈梅花型布置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，其特征在于: 異型深豎井結(jié)構(gòu)(I)內(nèi)設(shè)置有多道水平向布置的臨時(shí)型鋼支撐(5)。
【文檔編號(hào)】E21D8/00GK205503131SQ201620090500
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】戴志仁, 柳興旺, 王立新, 王俊, 康華, 王天明, 楊沛敏, 杜宇, 馬曉波, 李儲(chǔ)軍, 曹偉, 王博, 楊小兵, 毛念華, 張海, 羅世明
【申請(qǐng)人】中鐵第勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司