一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，包括水泥搅拌桩墙、预埋钢管、钢绞线a、钢绞线b、同轴组合滑轮、单滑轮、底层盖板a、底层盖板b、吊钩、预留孔道、仰拱梁、支架和H型钢；基坑上跨既有的隧道结构，基坑内壁设置水泥搅拌桩墙进行支护；基坑底部铺设底层盖板a和底层盖板b，底层盖板a和底层盖板b通过上企口和下企口相互拼接并采用螺栓进行加固，盖板两侧通过固定端插头插入到水泥搅拌桩墙上凿设的槽口内进行固定。本发明专利技术的有益效果是：拼装式盖板设计灵活，施工操作简单高效；零部件快速安装，现场实现快速反压；加固结构设计合理，安全稳定；提供动态安全储备，施工质量易保证；钢材可实现回收再利用，降低造价。

【技术实现步骤摘要】
一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构及施工方法
本专利技术属于基坑开挖工程支护
，特别涉及一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构及施工方法，适用于对基坑底部隆起限制较高的基坑开挖工程，尤其是对上跨既有隧道管线的基坑底板防隆起变形特别适用。
技术介绍
随着城市建设的高速发展，城市用地紧张和交通拥堵问题日趋严重，各大城市都加紧了对地下空间的开发和利用。地下轨道交通作为一种方便、快捷并且能有效缓解城市交通运输压力的出行方式已经在一大批的大型城市中得到了广泛的应用。与此同时，随着地下轨道交通建设的日趋完善，埋藏于地下的隧道管线也变得越来越密集、复杂。而这也不可避免地出现了大量邻近既有运营隧道的工程施工，例如上跨或侧方邻近隧道的基坑开挖工程。基坑开挖过程中土体的卸载会导致土层应力释放，使得土层出现水平和竖向的位移，从而影响邻近的隧道管线，损坏管片结构甚至造成隧道结构整体性的破坏。因此，在邻近地铁管线的基坑开挖工程中，需要严格控制土体的隆起变形，确保管线安全。在工程界中，大量的专家学者也对土体的变形控制措施进行了大量的相关研究。常见的变形控制措施包括基坑土体分段分层开挖、堆载回压、设置中隔墙、土体加固、设置抗浮锚杆、设置门架式约束体系以及隧道本身结构加固等。其中，基坑土体分段分层开挖在土体变形控制上效果较好，但分段分层的开挖工序也使得基坑的开挖时间变长，使得施工组织的规划和实施更加复杂；堆载回压、设置门架式约束体系则需要基坑底部混凝土浇筑凝固到一定强度之后方可进行，无法及时进行加固稳定，这会加大基坑底部的时空效应，增加基坑隆起的风险；设置中隔墙、抗浮锚杆以及土体的加固，在控制土体变形上效果不一，且很大程度上会增加工程成本；而隧道本身结构的加固在控制隧道整体的位移上效果有限，无法作为主要的变形控制措施。综上所述，现有的邻近运营地铁的基坑开挖变形控制措施总体研究内容较多，但或多或少存在着起效时间慢，拖慢工期、费用昂贵、控制效果不佳等缺点，亟需通过改进技术来进行解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构及施工方法。这种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，包括水泥搅拌桩墙、预埋钢管、钢绞线a、钢绞线b、同轴组合滑轮、单滑轮、引线孔、固定端插头、上企口、下企口、底层盖板a、底层盖板b、吊钩、预留孔道、仰拱梁、支架、隧道结构和H型钢；基坑上跨既有的隧道结构，基坑内壁设置水泥搅拌桩墙进行支护；基坑底部铺设底层盖板a和底层盖板b，底层盖板a和底层盖板b通过上企口和下企口相互拼接并采用螺栓进行加固，盖板两侧通过固定端插头插入到水泥搅拌桩墙上凿设的槽口内进行固定；水泥搅拌桩墙内部设置H型钢和预埋钢管，预埋钢管紧贴H型钢并靠近基坑一侧设置；预埋钢管内设置钢绞线a或钢绞线b，预埋钢管底部安装单滑轮或同轴组合滑轮；钢绞线a从预埋钢管顶部接入，与单滑轮连接，并通过引线孔牵出且串联在底层盖板a的弧形的预留孔道内；钢绞线b从预埋钢板顶部接入，与同轴组合滑轮连接，并通过引线孔牵出且连接底层盖板a底部的吊钩；底层盖板b底部设置仰拱梁和支架。作为优选：底层盖板b底部设置仰拱梁，仰拱梁跨度与底层盖板b长度相同，仰拱梁与底层盖板b之间通过支架连接加固；底层盖板b通过两端的固定端插头连接水泥搅拌桩墙。作为优选：同轴组合滑轮安装在预埋钢管靠近底部位置的横杆上，钢绞线b分别连接在不同直径大小滑轮的沟槽内，并通过预埋钢板靠近基坑一侧预留的引线孔牵出，还未安装底层盖板a的状态下，钢绞线b沿着预埋钢管外侧表面竖直引到基坑顶部；单滑轮安装在预埋钢管靠近底部位置的横杆上，钢绞线a通过单滑轮后从预埋钢板靠近基坑一侧预留的引线孔牵出，还未安装底层盖板a的状态下，钢绞线a沿着预埋钢管外侧表面竖直引到基坑顶部。作为优选：底层盖板包括底层盖板a和底层盖板b，底层盖板a较底层盖板b面积大，底层盖板a底面每隔一段距离设置一排吊钩或一道弧形的预留孔道，吊钩与预留孔道交替设置。作为优选：钢绞线包括钢绞线a和钢绞线b，两者分别成股，分别设置在预埋钢管中。作为优选：同轴组合滑轮由不同直径大小的滑轮组合而成，钢绞线b通过滑轮上不同大小的滑轮凹槽连接底层盖板a下端的吊钩，越大直径滑轮凹槽内的钢绞线连接越靠近底层盖板a中轴线的吊钩。作为优选：企口为上下两级企口设计，底层盖板a两侧设置下企口，底层盖板b两侧设置上企口，企口彼此盖合后通过螺栓连接。这种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构的施工方法，包括以下步骤：1)水泥搅拌桩墙施工：进行施工放线后，移动钻机到指定位置，依次进行制浆、预搅下沉、提升喷浆搅拌、重复上下搅拌等施工步骤，完成该处桩墙施工后，移动钻机进行下一处搅拌桩施工；2)H型钢和预埋钢管的预处理：对H型钢和预埋钢管表面污垢及铁锈处理完毕后，在其使用前涂刷防腐剂和减摩剂，涂层宜为1-3mm，减摩剂用电热棒加热至完全融化，搅拌均匀后涂敷于H型钢和预埋钢管表面；3)H型钢的插入：水泥搅拌桩墙施工完毕后，吊机就位，在放置型钢定位卡后，将H型钢沿着定位卡，靠H型钢自重插入水泥土搅拌桩体内，若H型钢插放达不到设计标高，则提升H型钢，重复下插使其插到设计标高，最后固定在定位型钢上；下插过程中始终跟踪控制H型钢垂直度；4)预埋钢管的插入：预埋钢管内部预先接入钢绞线a和钢绞线b，分别连接到底部的单滑轮和同轴组合滑轮上，底端钢绞线从引线孔引出，并沿着预埋钢管外壁一直引到预埋钢管顶部，采用临时固定措施进行固定；同步骤3)，以同样的方式将预埋钢管沿着H型钢靠基坑内侧插入到指定位置；5)基坑开挖：经过前期的施工测量和排水系统设置等一系列前期准备工作之后，对土层进行井点降水，之后进行土层的开挖；在开挖过程中，随时检查开挖尺寸、位置，并注意地质情况变化；边开挖边支护，开挖过程中采取有效的加固防护措施；6)底层盖板a的铺设：待基坑开挖到指定标高后，将沿着基坑内壁的钢绞线一端拆下，将其斜拉到指定位置，之后同步安装底层盖板a，将钢绞线a穿过预留孔道，与另一侧钢绞线a连接，基坑两边相互连接，将钢绞线b捆绑在底层盖板a底部的吊钩上，钢绞线连接完毕之后将底层盖板a的固定端插头插入基坑两侧的预留槽口内，之后张拉预留钢管内的钢绞线，使其处于绷直状态；接着重复上述步骤，进行下一块底层盖板a的铺设；7)底层盖板b的铺设：待相邻的底层盖板a铺设完成之后，盖板之间留有一条条狭窄的间隙需要进行底层盖板b的安装铺设；首先对这些狭窄的间隙进行浅层的开挖，开挖得到一条条拱形沟槽，之后将整个底层盖板b预制结构嵌入到拱形沟槽中，并将两端的固定端插头插入水泥搅拌桩墙上凿设的预留槽口内；而底层盖板b与相邻底层盖板a通过企口连接，待企口契合完全后，通过打设螺栓固定；8)基坑底部变形的动态控制：基坑底部的盖板铺设完成之后，施作基坑结构，施工中辅以动态监测手段，当基坑底部土体出现基坑隆起变形趋势时，张拉预埋钢管顶部的钢绞线a或钢绞线b来对基坑底层盖板施加应力，有效控制基坑的隆起变形；9)材料的回收利用：待主体结构施作完成并稳定后，拔出H型钢、预埋钢管、拆卸下盖板和钢绞线，对材料表面进行清洁处理后封存。本专利技术的有益效果是：1)拼装式盖板设计灵活，施工操作简单高效本专利技术的加固结构主体采用可拼装的底层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于，包括水泥搅拌桩墙(1)、预埋钢管(2)、钢绞线a(3)、钢绞线b(4)、同轴组合滑轮(5)、单滑轮(6)、引线孔(7)、固定端插头(8)、上企口(9)、下企口(10)、底层盖板a(11)、底层盖板b(12)、吊钩(13)、预留孔道(14)、仰拱梁(15)、支架(16)、隧道结构(17)和H型钢(18)；基坑上跨既有的隧道结构(17)，基坑内壁设置水泥搅拌桩墙(1)进行支护；基坑底部铺设底层盖板a(11)和底层盖板b(12)，底层盖板a(11)和底层盖板b(12)通过上企口(9)和下企口(10)相互拼接并采用螺栓进行加固，盖板两侧通过固定端插头(8)插入到水泥搅拌桩墙(1)上凿设的槽口内进行固定；水泥搅拌桩墙(1)内部设置H型钢(18)和预埋钢管(2)，预埋钢管(2)紧贴H型钢(18)并靠近基坑一侧设置；预埋钢管(2)内设置钢绞线a(3)或钢绞线b(4)，预埋钢管(2)底部安装单滑轮(6)或同轴组合滑轮(5)；钢绞线a(3)从预埋钢管(2)顶部接入，与单滑轮(6)连接，并通过引线孔(7)牵出且串联在底层盖板a(11)的弧形的预留孔道(14)内；钢绞线b(4)从预埋钢板(2)顶部接入，与同轴组合滑轮(5)连接，并通过引线孔(7)牵出且连接底层盖板a(11)底部的吊钩(13)；底层盖板b(12)底部设置仰拱梁(15)和支架(16)。...

【技术特征摘要】
1.一种上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于，包括水泥搅拌桩墙(1)、预埋钢管(2)、钢绞线a(3)、钢绞线b(4)、同轴组合滑轮(5)、单滑轮(6)、引线孔(7)、固定端插头(8)、上企口(9)、下企口(10)、底层盖板a(11)、底层盖板b(12)、吊钩(13)、预留孔道(14)、仰拱梁(15)、支架(16)、隧道结构(17)和H型钢(18)；基坑上跨既有的隧道结构(17)，基坑内壁设置水泥搅拌桩墙(1)进行支护；基坑底部铺设底层盖板a(11)和底层盖板b(12)，底层盖板a(11)和底层盖板b(12)通过上企口(9)和下企口(10)相互拼接并采用螺栓进行加固，盖板两侧通过固定端插头(8)插入到水泥搅拌桩墙(1)上凿设的槽口内进行固定；水泥搅拌桩墙(1)内部设置H型钢(18)和预埋钢管(2)，预埋钢管(2)紧贴H型钢(18)并靠近基坑一侧设置；预埋钢管(2)内设置钢绞线a(3)或钢绞线b(4)，预埋钢管(2)底部安装单滑轮(6)或同轴组合滑轮(5)；钢绞线a(3)从预埋钢管(2)顶部接入，与单滑轮(6)连接，并通过引线孔(7)牵出且串联在底层盖板a(11)的弧形的预留孔道(14)内；钢绞线b(4)从预埋钢板(2)顶部接入，与同轴组合滑轮(5)连接，并通过引线孔(7)牵出且连接底层盖板a(11)底部的吊钩(13)；底层盖板b(12)底部设置仰拱梁(15)和支架(16)。2.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：底层盖板b(12)底部设置仰拱梁(15)，仰拱梁(15)跨度与底层盖板b(12)长度相同，仰拱梁(15)与底层盖板b(12)之间通过支架(16)连接加固；底层盖板b(12)通过两端的固定端插头(8)连接水泥搅拌桩墙(1)。3.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：同轴组合滑轮(5)安装在预埋钢管(2)靠近底部位置的横杆上，钢绞线b(4)分别连接在不同直径大小滑轮的沟槽内，并通过预埋钢板(2)靠近基坑一侧预留的引线孔(7)牵出，还未安装底层盖板a(11)的状态下，钢绞线b(4)沿着预埋钢管(2)外侧表面竖直引到基坑顶部；单滑轮(6)安装在预埋钢管(2)靠近底部位置的横杆上，钢绞线a(3)通过单滑轮(6)后从预埋钢板(2)靠近基坑一侧预留的引线孔(7)牵出，还未安装底层盖板a(11)的状态下，钢绞线a(3)沿着预埋钢管(2)外侧表面竖直引到基坑顶部。4.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：底层盖板包括底层盖板a(11)和底层盖板b(12)，底层盖板a(11)较底层盖板b(12)面积大，底层盖板a(11)底面每隔一段距离设置一排吊钩(13)或一道弧形的预留孔道(14)，吊钩(13)与预留孔道(14)交替设置。5.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：钢绞线包括钢绞线a(3)和钢绞线b(4)，两者分别成股，分别设置在预埋钢管(2)中。6.根据权利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固结构，其特征在于：同轴组合滑轮(5)由不同直径大小的滑轮组合而成，钢绞线b(4)通过滑轮上不同大小的滑轮凹槽连接底层盖板a(11)下端的吊钩(13)，越大直径滑轮凹槽内的钢绞线连接越靠近底层盖板a(11)中轴线的吊钩(13)。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏纲，齐永洁，黄时雨，苏鑫杰，郝威，王霄，洪文强，张鑫海，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33