一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构及施工方法技术

本发明专利技术属于城市轨道交通工程设计与施工技术领域，尤其涉及一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构及施工方法，型钢水平围护结构包括混凝土护顶圈、侧壁型钢、侧壁锚固件、侧壁挂网喷射混凝土、坑底型钢、坑底挂网喷射混凝土、防水层、底板、边墙、顶板、基坑，按照如下步骤施工：（1）施作最深段基坑的混凝土护顶圈；（2）边向下开挖边施工型钢水平围护结构；（3）开挖至坑底封底；（4）跳槽开挖其他相邻基坑，连接一体；（5）放坡施工口部基坑；（6）分段拆除相邻基坑中墙结构，模筑出入口。本发明专利技术能够保证在城市复杂环境狭小空间下采用简单设备快速明挖施工出入口结构，有效控制地层变形和基坑稳定，加快施工速度，降低工程造价。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市轨道交通工程设计与施工
，尤其涉及一种岩质地层地铁出入口明挖段型钢水平围护结构及施工方法。
技术介绍
随着我国城市轨道交通建设的发展，越来越多城市开始开展地铁建设，遇到各种不同的地质条件。大部分城市地铁建设遇到的地质条件以第四系土层为主，目前也有很多以岩质地层为主的城市，如大连、重庆、青岛、厦门等城市。地铁车站的出入口一般在主体结构施工完成后才开始施工，在土质地层中，明挖车站的出入口一般采用明挖法施工，暗挖车站的出入口采用明挖或者明暗结合的工法施工。出入口的明挖基坑深度一般在4～15m左右，围护结构根据地层采用地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法桩等常规围护结构。在岩质地层中，由于岩石抗压强度比较高，钻孔桩或连续墙等常规围护结构施工困难。地下连续墙在岩层中只能采用铣槽法施工，费用大不经济；钻孔桩需要采用冲击成功，施工速度缓慢；孔桩如果采用人工爆破挖孔，施工风险又太大。而且岩石地层本身有一定的自稳能力，基坑开挖施工时应充分利用围岩的自承能力，传统的围护结构都显得很不经济。同时，地下连续墙或孔桩的直径一般都在800mm以上，施工机械占地范围也比较大。这对于位于城市中心区狭窄道路的车站出入口是很难实现的。很多地铁车站，出入口距离既有建筑物非常近，采用传统的围护结构基本无法施工；出入口周边的管线一般也比较密集，减小围护结构的厚度很可能就避开了很多管线。采用传统围护结构施工出入口时，很多情况下围护结构的实施需要占用道路、改移管线，协调困难且时间长。为减少围护结构施工对周边环境的影响，便于地铁出入口施工的组织实施，同时充分利用岩质地层有利条件，提出一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构及施工方法，实现地铁出入口快速安全施工。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对岩石地层特征，为充分利用围岩自承能力，提出一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构及施工方法，结构形式简单，相对传统桩墙围护结构施工方便经济；而且不需要大型机械，施工占地范围很小，能够保证在城市复杂环境下基坑安全稳定和顺利施工，减小对周边建筑物、管线和道路出行的影响；加快施工速度，降低工程造价。本专利技术所采用的技术方案为：一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，其特征在于，包括混凝土护顶圈、侧壁型钢、侧壁锚固件、侧壁挂网喷射混凝土、坑底型钢、坑底挂网喷射混凝土、防水层、底板、边墙、顶板、基坑，所述侧壁型钢通过所述侧壁锚固件固定于基坑开挖侧面上，所述侧壁挂网喷射混凝土覆盖于所述侧壁型钢上组合形成整体，所述坑底型钢设置于所述侧壁型钢的最下方基坑底部位置，所述坑底挂网喷射混凝土覆盖于所述坑底型钢上，所述底板设置于所述坑底挂网喷射混凝土内，所述底板的上端两侧与所述边墙的下端相接，所述顶板设置于所述边墙的上端，所述底板、边墙、顶板相连形成位于基坑内的出入口，所述出入口与所述侧壁挂网喷射混凝土、坑底挂网喷射混凝土之间均设置防水层，所述混凝土护顶圈位于基坑地面两侧。所述侧壁型钢和侧壁挂网喷射混凝土根据出入口长度分段设置、分段施工形成基坑，所述基坑的数量为两段或两段以上，每段基坑长度≤6m。所述侧壁型钢采用工字钢，水平布置并且沿竖向层层成环连接成为封闭结构，所述侧壁型钢竖向间距500～750mm设置一环，相邻两环之间采用间距1000mm的竖向钢筋焊接连接。所述侧壁锚固件布置成梅花形，所述侧壁锚固件端头与侧壁型钢焊接连接。所述侧壁锚固件为中空注浆锚杆或锚管，锚管采用水泥水玻璃双液浆注浆。所述坑底型钢和坑底挂网喷射混凝土组合形成基坑封底结构，基坑坑底沿出入口的底板形成斜坡，坑底型钢水平布置并且其与侧壁型钢各层对应成环连接成为封闭结构。还包括土钉，所述土钉上部覆盖土钉挂网喷混凝土结构形成放坡段边坡防护，所述放坡段边坡防护的坡度为1:0.3～1:0.5。所述防水层采用防水卷材和无纺布制成。所述混凝土护顶圈采用C20混凝土浇筑形成，所述混凝土护顶圈沿基坑顶部四周封闭设置。一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（1）测量放线出基坑范围，施作最深段基坑的坑顶混凝土护顶圈；（2）沿所述混凝土护顶圈内侧向下开挖1-2m，基坑侧壁初喷40mm厚混凝土护面，在基坑侧壁打设中空侧壁锚固件，架设水平侧壁型钢并与侧壁锚固件焊接连接；（3）水平侧壁型钢外侧挂钢筋网和焊接连接钢筋，施作喷射混凝土形成基坑侧壁围护结构；（4）重复所述步骤（2）、（3）开挖至基坑底标高，施作基坑坑底型钢和坑底挂网喷射混凝土结构；（5）重复所述（1）至（4）步骤施作既有基坑的周边基坑，周边基坑施工采用跳槽施工，先施工既有基坑的相间基坑、再施工相邻基坑，相邻基坑与既有基坑共用中间型钢喷射混凝土结构形成中墙，相邻基坑的坑底型钢与既有基坑坑底型钢、相邻基坑的侧壁型钢与既有基坑侧壁型钢采用焊接和帮焊钢筋连接成为整体；（6）施工出入口口部基坑，采用放坡开挖，边开挖边施工边坡支护土钉和土钉挂网喷混凝土结构，开挖至基坑底部施工底板垫层；（7）分段拆除相邻基坑中墙结构，铺设防水层，模筑出入口底板、边墙和顶板钢筋混凝土结构，混凝土达到设计强度后进行顶板和放坡回填。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构及施工方法，克服了传统出入口明挖地下连续墙和钻孔桩围护结构在岩质地层中施工困难的缺点，分段型钢水平围护结构施工工艺简单、操作方便，显著的提高了施工效率；2、围护结构支护体系简单，简化了桩墙+内支撑的结构体系，岩质地层中分段施工可以保证结构安全和有效控制基坑变形；3、型钢水平围护结构尺寸小、施工方便不需要大型施工机械，克服了传统桩墙结构及施工占地面积大、影响周边建筑物和管线的缺点，适合繁华城区施工，减小施工对城市道路、建筑物和管线的影响；4、传统桩墙围护结构产生泥浆等施工废弃物多、机器施工噪音大，型钢水平围护结构以喷射混凝土和型钢为主要承载结构，施工对环境的影响小；5、结构支护体系充分利用了岩石地基的自承能力，工程量小；6、施工采用边开挖边支护的方法，工艺简单易操作，提高工效，节省工程造价。附图说明图1为本专利技术的结构平面布置示意图；图2为本专利技术的结构纵剖面示意图；图3为本专利技术的结构横剖面示意图；图4为本专利技术的口部横剖面示意图；图5为本专利技术中首个分段基坑的施工示意图；图6为本专利技术中相邻分段基坑的施工示意图；图7为本专利技术中口部基坑的施工示意图；图8为本专利技术中出入口结构的施工示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：图中，1-混凝土护顶圈，2-侧壁锚固件，3-侧壁型钢，4-侧壁挂网喷射混凝土，5-坑底型钢，6-坑底挂网喷射混凝土，7-土钉，8-土钉挂网喷混凝土结构，9-底板垫层，10-防水层，11-底板，12-边墙，13-顶板，14-基坑角撑，15-素土回填层，16-基坑，17-基坑A，18-基坑B，19-基坑C，20-基坑D。实施例1一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，包括混凝土护顶圈1、侧壁型钢3、侧壁锚固件2、侧壁挂网喷射混凝土4、坑底型钢5、坑底挂网喷射混凝土6、防水层10、底板11、边墙12、顶板13、基坑16，侧壁型钢3通过侧壁锚固件2固定于基坑16开挖侧面上，侧壁挂网喷射混凝土4覆盖于侧壁型钢3上组合形成整体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，其特征在于，包括混凝土护顶圈、侧壁型钢、侧壁锚固件、侧壁挂网喷射混凝土、坑底型钢、坑底挂网喷射混凝土、防水层、底板、边墙、顶板、基坑，所述侧壁型钢通过所述侧壁锚固件固定于基坑开挖侧面上，所述侧壁挂网喷射混凝土覆盖于所述侧壁型钢上组合形成整体，所述坑底型钢设置于所述侧壁型钢的最下方基坑底部位置，所述坑底挂网喷射混凝土覆盖于所述坑底型钢上，所述底板设置于所述坑底挂网喷射混凝土内，所述底板的上端两侧与所述边墙的下端相接，所述顶板设置于所述边墙的上端，所述底板、边墙、顶板相连形成位于基坑内的出入口，所述出入口与所述侧壁挂网喷射混凝土、坑底挂网喷射混凝土之间均设置防水层，所述混凝土护顶圈位于基坑地面两侧。

【技术特征摘要】
1.一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，其特征在于，包括混凝土护顶圈、侧壁型钢、侧壁锚固件、侧壁挂网喷射混凝土、坑底型钢、坑底挂网喷射混凝土、防水层、底板、边墙、顶板、基坑，所述侧壁型钢通过所述侧壁锚固件固定于基坑开挖侧面上，所述侧壁挂网喷射混凝土覆盖于所述侧壁型钢上组合形成整体，所述坑底型钢设置于所述侧壁型钢的最下方基坑底部位置，所述坑底挂网喷射混凝土覆盖于所述坑底型钢上，所述底板设置于所述坑底挂网喷射混凝土内，所述底板的上端两侧与所述边墙的下端相接，所述顶板设置于所述边墙的上端，所述底板、边墙、顶板相连形成位于基坑内的出入口，所述出入口与所述侧壁挂网喷射混凝土、坑底挂网喷射混凝土之间均设置防水层，所述混凝土护顶圈位于基坑地面两侧。2.根据权利要求1所述的一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，其特征在于：所述侧壁型钢和侧壁挂网喷射混凝土根据出入口长度分段设置、分段施工形成基坑，所述基坑的数量为两段或两段以上，每段基坑长度≤6m。3.根据权利要求1所述的一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，其特征在于：所述侧壁型钢采用工字钢，水平布置并且沿竖向层层成环连接成为封闭结构，所述侧壁型钢竖向间距500～750mm设置一环。4.根据权利要求1所述的一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，其特征在于：所述侧壁锚固件布置成梅花形，所述侧壁锚固件端头与侧壁型钢焊接连接。5.根据权利要求4所述的一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，其特征在于：所述侧壁锚固件为中空注浆锚杆或锚管，锚管采用水泥水玻璃双液浆注浆。6.根据权利要求1所述的一种岩质地层地铁出入口分段型钢水平围护结构，其特征在于：所述坑底型钢和坑底挂网喷射混凝土组合形成基坑封底结构，基坑坑底沿出入口的底板形成斜坡，坑底型钢水平布...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋超业，贺维国，金若翃，赵晋友，刘鹏，王蓉蓉，毕经东，饶尧，田峰，熊田芳，
申请(专利权)人：中铁隧道勘测设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12