一种复合装配式地下结构及逆作施工方法技术

本发明专利技术公开了一种复合装配式地下结构包括地下墙、钢结构卡槽、预应力千斤顶、主体结构立柱；预制顶纵梁、预制顶板、顶板现浇层、顶板防水层共同形成复合防水预应力顶板；预制中纵梁、预制中板、中板现浇层共同形成复合中板；预制垫层、底板防水层、现浇底板共同形成复合防水底板；地下墙、侧墙防水层、侧墙现浇层共同形成复合防水墙；复合防水预应力顶板、复合预应力中板、复合防水底板、复合防水墙之间均形成有效连接，形成全包防水全复合装配式地下结构；从而克服了全装配式地下结构渗漏水的问题，突破了装配式地下结构应用范围的局限，可在富水地层、周边环境复杂、变形控制高的地区应用，可有力推进装配式结构在地下工程中的广泛应用。

A Composite Assembled Underground Structure and Its Reverse Construction Method

【技术实现步骤摘要】
一种复合装配式地下结构及逆作施工方法
本专利技术属于地下工程领域，具体涉及一种复合装配式地下结构及逆作施工方法，尤其适用于复合装配式地铁车站结构及其施工。
技术介绍
现有的地下结构工程如地铁车站结构，有两种结构形式，装配式地下结构和全明挖现浇地下结构，但都存在各自的缺陷。装配式地下结构存在的问题包括：(1)装配式仅预制构件一道防水系统，接缝和节点处存在较大的渗漏隐患；地下结构防水等级为一级，不允许漏水，结构表面无湿渍；因此，在富水地区，装配式地下结构应用受到很大的制约，目前在国内应用极少；(2)全装配式地下结构，因施工及设备要求，不能设置内支撑，因此仅适用于地质条件好、可用锚索替代内支撑的地区；在中部、南部、东南软土、富水地区深基坑锚索支护应用受到管控和禁止，这样全装配式地下结构的应用受到极大的制约，无法推广应用；(3)仅适用规矩简单的地下两层结构，地下三层、四层或是三跨四跨等结构就无法应用，难以实现标准化和大面积推广应用，经济效应不高；(4)全装配式结构预制构件重量大，构件型式复杂，拼装难度大，精度要求高，对施工工艺及设备要求极高。正因为全装配式存在以上问题，未能得到推广应用，仅在个别城市做了试点工作。全明挖现浇地下结构现在普遍应用于地下工程中，存在的问题包括：(1)大量的混凝土支撑、脚手架和模板交叉，土方开挖，施工环境差，质量难保证；(2)大量的混凝土支撑浇筑和破除、钢支撑架设、模板系统施工，占用工期长，投资高；(3)明挖变形大，尤其超深基坑，为保护周边环境，要设置大量混凝土支撑和钢支撑，临时工程投资费用极高；(4)设备综合管线，通过打锚栓或膨胀螺栓等固定支架，施工对现浇混凝土存在一定程度的损伤，锚栓质量难以有效保证，耐久性较差，需要定期更换维护，维护难度大，费用高；(5)现浇轨顶风道，施工难度大，周期长，是施工现场的痛点和难点。因此，地铁车站等地下结构需要解决的关键技术问题包括：(1)全装配式地下结构，接缝多，防水问题突出；(2)全装配式地下结构无法设置内支撑，软土和富水地区应用范围极大受限问题；(3)全装配式地下结构的预制构件间间隙较大，受力传递不均匀，不能形成整体结构，不能很好地适应基坑内外的变形，存在安全隐患；(4)明挖现浇地下结构临时工程(内支撑和模板)投资高、工期长，费钱费时，同时影响施工质量；(5)地下结构综合管线的固定和安装质量差、耐久性差、维护费用高的问题；(6)轨顶风道一般是在车站主体完工后施工，施工空间狭小，难度大，周期长。
技术实现思路
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本专利技术提供了一种复合装配式地下结构及逆作施工方法，克服了全装配式地下结构渗漏水的问题，突破了装配式地下结构应用范围的局限，可在富水地层、周边环境复杂、变形控制高的地区应用，可有力推进装配式结构在地下工程中的广泛应用。本专利技术替代了常规明挖现浇结构的大量内支撑和模板，节省投资；同时可对预制构件设置预加轴压力，平衡和抵消拼装空隙的变形，可有效保护周边环境，确保基坑安全。预制构件工厂化制作和机械化施工，实现地下结构工程高质量和优越品质，替代传统吊顶装修，预埋槽道实现综合管线标准化和机械化安装，节省投资和工期，绿色施工，节能环保，技术先进，实现可持续发展和绿色建造，可实施性强，在地下工程领域具有广阔的应用空间。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种复合装配式地下结构的逆作施工方法，包括如下步骤：S1、施工地下墙及主体结构立柱，其中地下墙上预埋安装预制中板的钢结构卡槽；S2、施作冠梁及挡土墙；S3、开挖至顶板梁下开挖土方面，并吊装预制顶纵梁和预制顶板，其中预制顶板工厂化制作过程中预埋有预制管道支架；S4、先通过冠梁与预制顶板之间的顶板预应力千斤顶向预制顶板施加预应力，再浇筑顶板现浇层，并施工顶板柔性防水层，其中，根据出土和进料的需要，沿顶板纵向设置若干出土和进料孔；S5、在预制梁板系统的支撑下，同步向下开挖土方至下层中板梁下开挖土方面；S6、利用上层出土和进料孔，吊装预制中纵梁和预制中板，其中预制中板工厂化制作过程中设置预埋有预制管道支架、预埋管线套管和预制轨顶风道的悬挂安装槽，悬挂安装槽由后述倒T形钢套形成；S7、先利用钢结构卡槽中的中板预应力千斤顶向预制中板施加预应力，再浇筑中板现浇层，其中，中板的出土和进料孔与上层对应；S8、在预制梁板的支撑下，同步向下开挖；并同步施工地下一层侧墙防水层及地下一层侧墙现浇层；S9、向下循环S5-S7，开挖至基坑底；S10、安装垫层、施作底板防水层、现浇底板；S11、施工底板层侧墙防水层和底板层侧墙现浇层；同步依次补齐出土和进料孔。优选地，在S11之后还包括：S12、复合装配式地下结构主体完工及相邻区间影响范围内盾构施工完工后，通过预制中板预埋的悬挂安装槽安装预制轨顶风道。优选地，地下墙采用水下浇筑混凝土地连墙或预制地下墙。优选地，步骤S1中，主体结构立柱的施工方法为，先施工桩基础，再吊装钢立柱插入桩基础，钢立柱采用钢管混凝土柱、型钢混凝土或外包混凝土形成钢管混凝土叠合柱。优选地，冠梁施工时预留凹槽、预制顶纵梁预留凸出企口，用于预制顶板的吊装安放；地下墙在中板标高位置预埋钢结构卡槽、预制中纵梁预留凸出企口，用于预制中板的吊装安放。为实现上述目的，按照本专利技术的另一方面，还提供了一种复合装配式地下结构，其中：包括地下墙、主体结构立柱；地下墙的顶部设有冠梁、中部预埋安装预制中板的钢结构卡槽；主体结构立柱顶部设有预制顶纵梁、中部设有预制中纵梁；冠梁与预制顶板之间设有顶板预应力千斤顶，钢结构卡槽与预制中板之间设有中板预应力千斤顶；预制顶纵梁、冠梁与预制顶纵梁之间设置的预制顶板、相邻两预制顶纵梁之间设置的预制顶板、顶板上的顶板现浇层、顶板现浇层上的顶板柔性防水层共同形成复合防水预应力顶板；预制中纵梁、钢结构卡槽与预制中纵梁之间设置的预制中板、相邻两预制中纵梁之间设置的预制中板、中板上的中板现浇层共同形成复合预应力中板；基底从下至上依次设置的预制垫层、底板防水层、现浇底板共同形成复合防水底板；地下墙以及地下墙上向内侧方向依次设置的侧墙防水层和侧墙现浇层共同形成复合防水墙；复合防水预应力顶板、复合预应力中板、复合防水底板、复合防水墙之间均形成有效连接，形成全包防水全复合装配式地下结构。优选地，预制顶板通过预埋槽悬挂有预制管道支架，形成整体预制件。优选地，预制中板通过预埋槽悬挂有预制管道支架和预制轨顶风道，且上下贯通设有预埋管线套管，形成整体预制件。优选地，主体结构立柱包括桩基础和钢立柱，钢立柱插入桩基础，钢立柱采用钢管混凝土柱、型钢混凝土或外包混凝土形成钢管混凝土叠合柱。优选地，冠梁内侧预留凹槽，预制顶纵梁两侧预留凸出企口，预制中纵梁两侧预留凸出企口。优选地，前述的复合装配式地下结构及逆作施工方法中，采用了地铁车站预制轨顶风道，其中：预制轨顶风道包括轨顶风道左侧墙、轨顶风道右侧墙、轨顶风道底板、倒U形钢筋、纵向穿孔、纵向锁定钢筋；所述轨顶风道左侧墙、轨顶风道右侧墙、轨顶风道底板构成槽形结构；所述轨顶风道左侧墙、轨顶风道右侧墙的上部沿纵向预埋有若干所述倒U形钢筋，所述倒U形钢筋的上部伸出侧墙顶部形成闭环，用于穿设销钉挑起所述倒U形钢筋、并整体埋入地铁车站的预制中板的预制孔槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合装配式地下结构的逆作施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、施工地下墙(1)及主体结构立柱，其中地下墙(1)上预埋安装预制中板的钢结构卡槽(2)；S2、施作冠梁(5)及挡土墙(6)；S3、开挖至顶板梁下开挖土方面(7)，并吊装预制顶纵梁(8)和预制顶板(9)，其中预制顶板工厂化制作过程中预埋有预制管道支架(10)；S4、先通过冠梁(5)与预制顶板(9)之间的顶板预应力千斤顶(11)向预制顶板(9)施加预应力，再浇筑顶板现浇层(12)，并施工顶板柔性防水层(13)，其中，根据出土和进料的需要，沿顶板纵向设置若干出土和进料孔；S5、在预制梁板系统的支撑下，同步向下开挖土方至下层中板梁下开挖土方面(14)；S6、利用上层出土和进料孔，吊装预制中纵梁(15)和预制中板(16)，其中预制中板工厂化制作过程中设置预埋有预制管道支架(17)、预埋管线套管(18)和预制轨顶风道(28)的悬挂安装槽(29)；S7、先利用钢结构卡槽(2)中的中板预应力千斤顶(19)向预制中板(16)施加预应力，再浇筑中板现浇层(20)，其中，中板的出土和进料孔与上层对应；S8、在预制梁板的支撑下，同步向下开挖；并同步施工地下一层侧墙防水层(21)及地下一层侧墙现浇层(22)；S9、向下循环S5‑S7，开挖至基坑底；S10、安装预制垫层(23)、施作底板防水层(24)、现浇底板(25)；S11、施工底板层侧墙防水层(26)和底板层侧墙现浇层(27)；同步依次补齐出土和进料孔。...

【技术特征摘要】
1.一种复合装配式地下结构的逆作施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、施工地下墙(1)及主体结构立柱，其中地下墙(1)上预埋安装预制中板的钢结构卡槽(2)；S2、施作冠梁(5)及挡土墙(6)；S3、开挖至顶板梁下开挖土方面(7)，并吊装预制顶纵梁(8)和预制顶板(9)，其中预制顶板工厂化制作过程中预埋有预制管道支架(10)；S4、先通过冠梁(5)与预制顶板(9)之间的顶板预应力千斤顶(11)向预制顶板(9)施加预应力，再浇筑顶板现浇层(12)，并施工顶板柔性防水层(13)，其中，根据出土和进料的需要，沿顶板纵向设置若干出土和进料孔；S5、在预制梁板系统的支撑下，同步向下开挖土方至下层中板梁下开挖土方面(14)；S6、利用上层出土和进料孔，吊装预制中纵梁(15)和预制中板(16)，其中预制中板工厂化制作过程中设置预埋有预制管道支架(17)、预埋管线套管(18)和预制轨顶风道(28)的悬挂安装槽(29)；S7、先利用钢结构卡槽(2)中的中板预应力千斤顶(19)向预制中板(16)施加预应力，再浇筑中板现浇层(20)，其中，中板的出土和进料孔与上层对应；S8、在预制梁板的支撑下，同步向下开挖；并同步施工地下一层侧墙防水层(21)及地下一层侧墙现浇层(22)；S9、向下循环S5-S7，开挖至基坑底；S10、安装预制垫层(23)、施作底板防水层(24)、现浇底板(25)；S11、施工底板层侧墙防水层(26)和底板层侧墙现浇层(27)；同步依次补齐出土和进料孔。2.如权利要求1所述的复合装配式地下结构的逆作施工方法，其特征在于：在S11之后还包括：S12、复合装配式地下结构主体完工及相邻区间影响范围内盾构施工完工后，通过预制中板预埋的悬挂安装槽(29)安装预制轨顶风道(28)。3.如权利要求1所述的复合装配式地下结构的逆作施工方法，其特征在于：地下墙(1)采用水下浇筑混凝土地连墙或预制地下墙。4.如权利要求1所述的复合装配式地下结构的逆作施工方法，其特征在于：步骤S1中，主体结构立柱的施工方法为，先施工桩基础(3)，再吊装钢立柱(4)插入桩基础(3)，钢立柱(4)采用钢管混凝土柱、型钢混凝土或外包混凝土形成钢管混凝土叠合柱。5.如权利要求1所述的复合装配式地下结构的逆作施工方...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳冬，朱丹，张建明，周兵，熊朝辉，蒋晔，向贤华，王华兵，王鹏，罗会平，董俊，刘国宝，徐军林，沈婷，陈辉，张波，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42