预制装配式地下筒仓复合井筒施工方法及筒仓结构技术

本发明专利技术涉及地下筒仓设施领域，尤其是一种有效提高地下筒仓施工效率，大幅度降低施工成本的预制装配式地下筒仓复合井筒施工方法及筒仓结构。预制装配式地下筒仓复合井筒施工方法，包括以下步骤：a、首先在筒仓建造现场放线定位和布置钻孔；b、冻结作业和底部灌浆；c、拼接装配而形成井筒结构；d、通过靴脚结构内的靴脚加热管进行热液循环；e、逐步拼装结构井构件以形成新的井筒结构直至达到预定深度；f、安装底板和支撑板；g、封闭位于地面的各钻孔洞口；h、完成调试运行，并最终完成施工。本发明专利技术施工可靠性高，施工速度快，尤其适用于施工周期短且施工空间受限的领域使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下筒仓设施领域，尤其是一种预制装配式地下筒仓复合井筒施工方法及筒仓结构。
技术介绍
随着我国城镇化进程的不断加快，城市土地资源越发稀缺，通过利用地下空间，可以实现更高效益的空间换地，同时提升城市基础设施以及生活服务设施的贡献程度。城市的全方位、立体式的开发有利于保护生态环境和节约自然资源，是城市可持续发展的合理有效途径。在电商时代，货物仓储的未来被广泛看好，地下储藏空间更属仓储中的稀缺资源。地下空间的封闭性和热稳定性对于储存某些物资来说非常有利，其抗震、防爆、防辐射的特性适于修建地下燃油、燃气、军械库；其隔热、避光、低温的条件适于酒类、水果、海鲜等食品的储藏库，运行和维护成本与地面冷库相比较低。此外，地下仓储式车库、地下商业空间的开发正处于积极探索阶段。目前地下工程最常见的建造方式为采用钢板桩或水泥土止水帷幕地对基坑进行支护，然后进行混凝土结构的浇筑。钢板桩施工方法打入深度大于基坑深度，排桩紧密，造价较高，工期长，对周围建筑扰动大。水泥土防渗帷幕不能抵挡土压.现浇混凝土工艺施工工期长，不利于在建筑密集区建造。采用沉井法施工其缺点是施工期较长；深层开挖时水土围压大，难以下沉；无法阻隔地下水，在地面采用长悬臂挖掘机或抓斗进行水下开挖，难以控制施工质量和进度，遇到时候孤石和硬岩时难以处理，；施工中易发生流砂等不良地质条件时造成沉井倾斜。传统土层冻结法为达到止水和承受土压效果，需采用多排冻结孔，排孔紧密，冻结厚度较大，不适用于矩形断面井筒施工。冻结沉井法施工文献发表与2015年5月，该文献未对方法进行详细说明。该文献所述方法存在缺点及本专利技术所解决问题如下：1)文献所述方法用于地下管道顶管接收井施工，适用范围窄。本专利技术适用于在建筑密集区修建地下筒仓，功能和使用范围广。2)文献所述方法未说明如何解决沉井冻土开挖下沉问题，施工速度慢，难度大。本专利技术采用靴脚加热系统，在开挖作业面局部提高温度并满足冻土强度要求。3)文献所述顶管接收井为圆形截面，占地面积大，不利于在建筑群中布置。本专利技术适用于圆形和矩形截面井，适用面更广。4)文献所述方法未说明沉井靴脚，沉井截面较大开挖深度较深时，靴脚受力不能满足要求。本专利技术采用该靴脚加劲肋平台，将施工平台与靴脚加劲肋结合，可适用于大直径深层开挖。5)文献接收井结构采用普通沉井结构，需要现场制作沉井，施工速度慢，占地面积大。本专利技术采用预制拼装建造方式，筒仓结构由若干块可运输的小型构件组成,质量好，施工速度快，占地面积小。6)文献所述冻结法与沉井施工工艺独立，未能综合发挥两者优势弥补缺点，造价较高。本专利技术采用多圈复合冻土墙，实现止水、围护、勘察、导沉多重作用。冻土井与沉井共同受力形成复合井筒，功能互补，降低造价。7)文献所述方法未在施工工程中对井底进行封闭，如地下水压力较大时，易造成管涌事故。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种有效提高地下筒仓施工效率，大幅度降低施工成本的预制装配式地下筒仓复合井筒施工方法及筒仓结构。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：预制装配式地下筒仓复合井筒施工方法，包括以下步骤：a、首先在筒仓建造现场放线定位和布置钻孔，其中所述放线分别为：沿着拱形布孔线布置拱圈冷冻孔、沿着矩形布孔线布置矩圈冷冻孔、沿着井壁布孔线布置导沉灌浆孔，所述拱形布孔线、矩形布孔线和井壁布孔线以开挖范围线为参照由外向内依次布置，所述井壁布孔线内设置有勘察灌浆孔；b、通过上述拱圈冷冻孔和矩圈冷冻孔分别向地下布设拱圈冷冻管和矩圈冷冻管而进行冻结作业，分别形成拱形承载冻土墙和矩形防渗冻土墙，待上述土层微冻结后，通过导沉灌浆孔和勘察灌浆孔分别向地下布设井壁灌浆管和井内灌浆管而进行底部灌浆，形成封底混凝土结构，所述封底混凝土结构与拱形承载冻土墙和矩形防渗冻土墙底部共同形成封闭的结构，并同步进行地面的开挖作业；c、将结构井构件在开挖后的施工平面处进行拼接装配而形成井筒结构，其中，位于整个井筒结构最底部的结构井构件的底部沿井壁布孔线设置有用于导沉的台阶形外扩靴脚结构，所述台阶形外扩靴脚结构内部设置有靴脚加热管；d、待上述拱形承载冻土墙和矩形防渗冻土墙的冻结土体达到设计强度并形成复合冻土墙后，通过台阶形外扩靴脚结构内的靴脚加热管进行热液循环，并同时利用挖掘机开挖井筒结构内土体，当结构井构件下沉时靴脚结构在井筒结构与复合冻土墙之间形成竖直缝隙时，通过在井口往竖直缝隙内灌注防冻触变砂浆；e、随着井筒结构内土体开挖，上述井筒结构在导沉灌浆孔的引导下不断垂直下沉，此时在井筒结构上方逐步拼装结构井构件以形成新的井筒结构，直至达到预定深度；f、待上述挖掘作业完成后，在井筒结构底部的靴脚施工平台上安装底板；g、随后拔出拱圈冷冻管和矩圈冷冻管并对拱圈冷冻孔和矩圈冷冻孔进行注浆，将竖直缝隙处灌注的防冻触变砂浆置换为水泥砂浆，并封闭位于地面的各钻孔洞口；h、在井筒结构内逐层安装支撑板和电梯，井筒结构井口的地面处修建筒仓出入口，完成调试运行，并最终完成施工。进一步的是，所述步骤c中的结构井构件预先在工厂通过标准化设计和生产，并根据筒仓截面尺寸、埋置深度、土层特性、项目特点确定预制构件的钢筋布置及数量。进一步的是，包括沿水平方向固定设置于最底部结构井构件的内壁面上的靴脚施工平台，所述步骤d中，挖掘机开挖井筒结构内土体后将挖出土体放至靴脚施工平台上，再经井壁运渣检修箱运至井外。进一步的是，包括沿水平方向固定设置于最底部结构井构件的内壁面上的靴脚施工平台，所述步骤e中，当井筒结构在底部靴脚结构的引导下出现下沉困难时，在靴脚施工平台上堆放助沉配重。进一步的是，包括沿水平方向固定设置于最底部结构井构件的内壁面上的靴脚施工平台，所述步骤f中，井筒结构底部的底板设置于靴脚施工平台上。进一步的是，预制装配式地下筒仓结构，包括设置于地面以下的至少一层井筒结构，所述每层的井筒结构由至少两个结构井构件拼接构成，井筒结构最底部设置有底板，各层支撑板上设置有用于电梯升降的通孔。进一步的是，所述结构井构件之间通过设置于结构井构件端头的梯形榫槽而连接构成井筒结构，所述梯形榫槽根据岩土围压设计,让结构井构件之间在井筒结构外周压力作用之下实现自锁。进一步的是，连接钢板通过钢板锚筋与结构井构件固定连接，结构井构件内钢筋与连接钢板在钢板与钢筋焊接处焊接连接，相邻的连接钢板通过锚板进行焊接连接，所述相邻的梯形榫槽之间设置有结构胶。进一步的是，包括沿水平方向固定设置于最底部结构井构件的内壁面上的靴脚施工平台，所述靴脚施工平台为最底部结构井构件的水平加劲肋。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过合理布置矩形、圆形冻结孔位，而达到冻土墙与结构井按比例分担水土压力的效果，大大减小了结构井矩形截面内力的作用。另外，本专利技术采用冻土与装配式结构井共同承受荷载的方式，减小了周边环境土体的沉降，减少了施工工序，节省施工周期，减少施工作业面，降低造价。由于采用综合布孔方法，合理分配孔位，减少了钻孔的数量。拱圈布孔形成承载冻土墙、井壁外矩形布孔形成防渗冻土器、井壁布孔形成导沉冻土墙、井内布孔形成勘察灌浆孔,井底灌浆封底使可以无水施工,增加了施工安全性。通过设计，调整四类布孔的线型、数量、孔间距、孔直径、与井壁距离等参数，可调节各类布孔作用的承担比例，可根据不本文档来自技高网...

【技术保护点】
预制装配式地下筒仓复合井筒施工方法，其特征在于，包括以下步骤：a、首先在筒仓建造现场放线定位和布置钻孔，其中所述放线分别为：沿着拱形布孔线(11)布置拱圈冷冻孔(1)、沿着矩形布孔线(21)布置矩圈冷冻孔(2)、沿着井壁布孔线(31)布置导沉灌浆孔(3)，所述拱形布孔线(11)、矩形布孔线(21)和井壁布孔线(31)以开挖范围线为参照由外向内依次布置，所述井壁布孔线(31)内设置有勘测灌浆孔(4)；b、通过上述拱圈冷冻孔(1)和矩圈冷冻孔(2)分别向地下布设拱圈冷冻管(12)和矩圈冷冻管(22)而进行冻结作业，分别形成拱形承载冻土墙(13)和矩形防渗冻土墙(23)，待上述土层微冻结后，通过导沉灌浆孔(3)和勘测灌浆孔(4)分别向地下布设井壁灌浆管(32)和井内灌浆管(42)而进行底部灌浆，形成封底混凝土结构(43)，所述封底混凝土结构(43)与拱形承载冻土墙(13)和矩形防渗冻土墙(23)底部共同形成封闭的结构，并同步进行地面(5)的开挖作业；c、将结构井构件(6)在开挖后的施工平面处进行拼接装配而形成井筒结构，其中，位于整个井筒结构最底部的结构井构件(6)的底部沿井壁布孔线(31)设置有用于导沉的台阶形外扩靴脚结构(7)，所述台阶形外扩靴脚结构(7)内部设置有靴脚加热管(71)；d、待上述拱形承载冻土墙(13)和矩形防渗冻土墙(23)的冻结土体达到设计强度并形成复合冻土墙后，通过台阶形外扩靴脚结构(7)内的靴脚加热管(71)进行热液循环，并同时利用挖掘机(8)开挖井筒结构内土体，当结构井构件(6)下沉时靴脚结构(7)在井筒结构与复合冻土墙之间形成竖直缝隙(72)时，通过在井口往竖直缝隙(72)内灌注防冻触变砂浆；e、随着井筒结构内土体开挖，上述井筒结构在导沉灌浆孔(3)的引导下不断垂直下沉，此时在井筒结构上方逐步拼装结构井构件(6)以形成新的井筒结构，直至达到预定深度；f、待上述挖掘作业完成后，在井筒结构底部的靴脚施工平台(62)上安装底板(64)；g、随后拔出拱圈冷冻管(12)和矩圈冷冻管(22)并对拱圈冷冻孔(1)和矩圈冷冻孔(2)进行注浆，将竖直缝隙(72)处灌注的防冻触变砂浆置换为水泥砂浆，并封闭位于地面(5)的各钻孔洞口；h、在井筒结构内逐层安装支撑板(63)和电梯(65)，井筒结构井口的地面(5)处修建筒仓出入口，完成调试运行，并最终完成施工。...

【技术特征摘要】
1.预制装配式地下筒仓复合井筒施工方法，其特征在于，包括以下步骤：a、首先在筒仓建造现场放线定位和布置钻孔，其中所述放线分别为：沿着拱形布孔线(11)布置拱圈冷冻孔(1)、沿着矩形布孔线(21)布置矩圈冷冻孔(2)、沿着井壁布孔线(31)布置导沉灌浆孔(3)，所述拱形布孔线(11)、矩形布孔线(21)和井壁布孔线(31)以开挖范围线为参照由外向内依次布置，所述井壁布孔线(31)内设置有勘测灌浆孔(4)；b、通过上述拱圈冷冻孔(1)和矩圈冷冻孔(2)分别向地下布设拱圈冷冻管(12)和矩圈冷冻管(22)而进行冻结作业，分别形成拱形承载冻土墙(13)和矩形防渗冻土墙(23)，待上述土层微冻结后，通过导沉灌浆孔(3)和勘测灌浆孔(4)分别向地下布设井壁灌浆管(32)和井内灌浆管(42)而进行底部灌浆，形成封底混凝土结构(43)，所述封底混凝土结构(43)与拱形承载冻土墙(13)和矩形防渗冻土墙(23)底部共同形成封闭的结构，并同步进行地面(5)的开挖作业；c、将结构井构件(6)在开挖后的施工平面处进行拼接装配而形成井筒结构，其中，位于整个井筒结构最底部的结构井构件(6)的底部沿井壁布孔线(31)设置有用于导沉的台阶形外扩靴脚结构(7)，所述台阶形外扩靴脚结构(7)内部设置有靴脚加热管(71)；d、待上述拱形承载冻土墙(13)和矩形防渗冻土墙(23)的冻结土体达到设计强度并形成复合冻土墙后，通过台阶形外扩靴脚结构(7)内的靴脚加热管(71)进行热液循环，并同时利用挖掘机(8)开挖井筒结构内土体，当结构井构件(6)下沉时靴脚结构(7)在井筒结构与复合冻土墙之间形成竖直缝隙(72)时，通过在井口往竖直缝隙(72)内灌注防冻触变砂浆；e、随着井筒结构内土体开挖，上述井筒结构在导沉灌浆孔(3)的引导下不断垂直下沉，此时在井筒结构上方逐步拼装结构井构件(6)以形成新的井筒结构，直至达到预定深度；f、待上述挖掘作业完成后，在井筒结构底部的靴脚施工平台(62)上安装底板(64)；g、随后拔出拱圈冷冻管(12)和矩圈冷冻管(22)并对拱圈冷冻孔(1)和矩圈冷冻孔(2)进行注浆，将竖直缝隙(72)处灌注的防冻触变砂浆置换为水泥砂浆，并封闭位于地面(5)的各钻孔洞口；h、在井筒结构内逐层安装支撑板(63)和电梯(65)，井筒结构井口的地面(5)处修建筒仓出入口，完成调试运行，并最终完...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄竟强，陈静，胡秉偃，刘雨，董世海，彭丹，
申请(专利权)人：黄竟强，
类型：发明
国别省市：四川;51