一种适应机械法施工竖井的抗浮结构及其施工方法技术

本发明专利技术提供一种适应机械法施工竖井的抗浮结构，包括机械法施工竖井井壁、斜向设置的斜向抗拔桩，斜向抗拔桩通过连梁与机械法施工竖井井壁相连，所述机械法施工竖井井壁的底部采用封底结构封底，所述封底结构上方设有竖井底板。本发明专利技术还提供一种适应机械法施工竖井的抗浮结构施工方法：采用机械法施工竖井时，根据竖井的抗浮需求，选择封底结构外扩、斜向抗拔桩其中一种或两种进行抗浮。本发明专利技术提供的抗浮措施与机械法施工竖井具有较好适应性，充分利用土体的自重和摩阻力抗浮，最大可能发挥抗拔桩的效用，避免了增加竖井规模，具有较好的经济性。经济性。经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种适应机械法施工竖井的抗浮结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，尤其涉及一种适应机械法施工竖井的抗浮结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]竖井是一种常见的地下构筑物，多采用明挖法或沉井法施工。采用明挖法施工时，如图1的浅竖井主要利用明挖竖井结构底板抗浮墙趾1抗浮，如图2的深竖井则利用明挖基坑围护桩2和顶板覆土3抵抗水浮力(因地下暗流的原因，土壤中含水)。如图3采用传统沉井法施工时，主要通过增设竖向抗拔桩6、内部回填7配重等措施解决抗浮问题。
[0003]机械法施工竖井是近年来提出的新型竖井建造方法，该方法采用专用机械设备开挖竖井，由垂直提升系统控制竖井井壁结构下沉或上抬(垂直提升系统控制井壁钢筋结构下沉或上抬)，没有传统明挖竖井结构底板抗浮墙趾1，也没有明挖深竖井的围护桩2，与传统的沉井法施工竖井一样，仅靠机械法施工竖井井壁13自重、井壁与地层侧摩阻力以及封底混凝土、后浇结构底板自重抵抗水浮力。若竖井深度或直径进一步加大，则需要采取加大井壁厚度、增加封底混凝土厚度、加长竖向抗拔桩或上述措施中的几种组合的方案，但是均存在一定问题：
[0004]增大井壁厚度方案：需要进一步加大竖井直径，根据相关工程经验和计算，竖井直径加大的幅度较大，经济性差，且对机械设备要求更高，实施难度更大；
[0005]增加封底混凝土厚度方案：根据相关工程经验和计算，该方案需要竖井深度增加较多，施工难度加大，施工风险增大，且经济性差；
[0006]加长竖向抗拔桩方案：因需避让竖井上浮影响土体范围，桩竖向长度增加较多，经济性差。
[0007]因此有必要设计一种新的适应机械法施工竖井的抗浮结构，以提高机械法施工竖井的安全性和经济性。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种适应机械法施工竖井的抗浮结构及其施工方法，本专利技术至少解决了现有技术中的部分问题。
[0009]本专利技术是这样实现的：
[0010]本专利技术提供一种适应机械法施工竖井的抗浮结构，包括机械法施工竖井井壁、斜向设置的斜向抗拔桩，斜向抗拔桩通过连梁与机械法施工竖井井壁相连，所述机械法施工竖井井壁的底部采用封底结构封底，所述封底结构上方设有竖井底板。
[0011]进一步地，所述封底结构包括位于机械法施工竖井井壁外的第一封底部、位于机械法施工竖井井壁内的第二封底部，第一封底部沿水平方向外扩，外径大于机械法施工竖井井壁的外径，第二封底部的顶部设置竖井底板。
[0012]进一步地，第一封底部自机械法施工竖井井壁外伸的水平距离为1.0～1.5m。
[0013]本专利技术还提供一种适应机械法施工竖井的抗浮结构施工方法：采用机械法施工竖井时，根据竖井的抗浮需求，选择封底结构外扩、斜向抗拔桩其中一种或两种进行抗浮。
[0014]进一步地，封底结构外扩包括：
[0015]S1、采用竖井机械开挖竖井，井壁结构随着开挖面逐步下沉，当井壁结构下沉至设计标高时，利用施工机械侧向扩挖；
[0016]S2、封底结构的外扩范围根据工程地质条件确定，外扩范围按预定要求完成后，浇筑混凝土，形成外扩的封底结构，满足封底的同时，提供更大的抗浮反力。
[0017]进一步地，在S1中，在泥浆作用下不能自稳的地层，在竖井下沉之前进行地层预加固。
[0018]进一步地，封底结构施工完成后，设置斜向抗拔桩，利用竖井井壁周边地层摩阻力抗浮，并通过井口设置连梁连接斜向抗拔桩和机械法施工竖井井壁，提供额外的抗浮力。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：
[0020]1、本专利技术基于机械法施工竖井的特点，制定了的抗浮措施，具有较强的针对性和适应性；本专利技术通过外扩封底结构，利用外扩结构上部土体自重抗浮；本专利技术最大化利用土体自重或摩阻力提供抗浮反力，从而避免增加竖井规模(直径、深度)，降低了施工风险，安全性更高，且具有较好的经济性；本专利技术设置斜向抗拔桩与竖井上浮影响土体范围线斜交，实现在相同抗拔桩长度情况下，提供更多摩阻力；现有的技术和机械设备可实现封底结构外扩和斜向抗拔桩打设，本专利技术便于实施。
[0021]2、本专利技术提供的抗浮措施与机械法施工竖井具有较好适应性，充分利用土体的自重和摩阻力抗浮，最大可能发挥抗拔桩的效用，避免了增加竖井规模，具有较好的经济性，具有较为宽广的应用前景。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0023]图1为现有明挖法浅竖井的抗浮结构；
[0024]图2为现有明挖法深竖井的抗浮结构；
[0025]图3为现有沉井法施工的的抗浮结构；
[0026]图4为本专利技术实施例提供的适应机械法施工竖井的抗浮结构示意图。
[0027]图中：1
‑
明挖竖井结构底板抗浮墙趾，2
‑
围护桩，3
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顶板覆土，4
‑
压顶梁，5
‑
明挖竖井结构，6
‑
竖向抗拔桩，7
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内部回填，8
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传统沉井法井壁结构，9
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传统沉井法底板，10
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传统沉井法封底，11
‑
连梁，12
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竖井上浮影响土体范围线，13
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机械法施工竖井井壁，14
‑
机械法施工竖井底板，15
‑
机械法施工竖井封底结构，16
‑
斜向抗拔桩，17
‑
抗浮墙趾上部土体，18
‑
土体加固，19
‑
扩挖轮廓。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0031]如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应机械法施工竖井的抗浮结构，其特征在于：包括机械法施工竖井井壁、斜向设置的斜向抗拔桩，斜向抗拔桩通过连梁与机械法施工竖井井壁相连，所述机械法施工竖井井壁的底部采用封底结构封底，所述封底结构上方设有竖井底板。2.如权利要求1所述的适应机械法施工竖井的抗浮结构，其特征在于：所述封底结构包括位于机械法施工竖井井壁外的第一封底部、位于机械法施工竖井井壁内的第二封底部，第一封底部沿水平方向外扩，外径大于机械法施工竖井井壁的外径，第二封底部的顶部设置竖井底板。3.如权利要求2所述的适应机械法施工竖井的抗浮结构，其特征在于：第一封底部自机械法施工竖井井壁外伸的水平距离为1.0～1.5m。4.一种适应机械法施工竖井的抗浮结构施工方法，其特征在于：采用机械法施工竖井时，根据竖井的抗浮需求，选择封底结构外扩、斜向抗拔桩其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖明清，邓朝辉，胡威东，李策，毛升，韩通，韩磊，
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：