既有設施下多層地下空間順逆結合施工方法及支護結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑工程技術領域，特別涉及一種既有設施下多層地下空間順逆結合施工方法及支護結構。
【背景技術】
[0002]近年來，城市地下空間的開發和利用越來越受到人們的重視，伴隨施工環境越來越復雜，施工難度也越來越大。目前，在城市道路、鐵路、機場、景觀綠地等既有設施下方建造地下通道、城市地鐵車站、地下停車場等工程，一般采用明挖順作法、逆作法、盾構法、頂管法和管幕法等進行施工。然而，明挖順作法對周圍環境擾動較大;盾構、頂管法受到設備、結構截面尺寸及成本的限制；管幕法適用于埋深較淺地層較好的地下工程支護;采用單純的逆作法存在施工空間狹小、施工不便、出土困難且施工效率低等缺點。
[0003]因此，有必要開發一種適用于軟土地區，同時滿足經濟、技術、工期及環境保護等多方面的要求的，既有設施下大斷面長距離多層地下空間的順逆結合施工方法及支護結構。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種既有設施下多層地下空間順逆結合施工方法及支護結構，用于解決既有設施下大斷面、長距離、多層地下空間施工難度大的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
[0006]既有設施下多層地下空間順逆結合施工方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007]步驟一、垂直于掘進方向在擬建地下空間兩端分別構筑工作井和接收井，并沿著掘進方向在所述擬建地下空間兩側施工一對相互平行的鋼管粧圍護結構；
[0008]步驟二、在所述擬建地下空間土體上方施工管幕，所述管幕由若干鋼管通過側面的鎖口依次并排緊密連接而成，所述鎖口空隙處填充止水材料，所述鋼管的軸線與掘進方向一致，所述管幕平行于掘進方向的兩端分別固接于所述鋼管粧圍護結構上，所述管幕垂直于掘進方向的兩端分別懸設于所述工作井和所述接收井中；
[0009]步驟三、根據掘進寬度，將擬建地下空間地下一層土體沿垂直于掘進方向劃分為若干單元，每個所述單元四周均采用凍結法施工凍結壁；
[0010]步驟四、在所述凍結壁的保護下，從工作井開始沿垂直于掘進方向兩側對稱分段開挖擬建地下空間的地下一層土體，在地下一層永久結構的下方土體中施工靜壓鋼管粧，并同時沿著掘進方向和垂直于掘進方向采用逆作法施工地下一層永久結構；
[0011]步驟五、對所述擬建地下空間的地下二層至地下N層土體通過旋噴粧加固，N為大于等于2的整數；
[0012]步驟六、采用抽條法逐層開挖所述擬建地下空間的地下二層至地下N層土體，邊開挖邊施工臨時支撐，并采用順作法依次施工基坑底板以及地下N層至地下二層永久結構，割除所述擬建地下空間內的靜壓鋼管粧。
[0013]進一步地，所述步驟一中還包括由一對相互平行設置的地下連續墻構成的工作井圍護結構和接收井圍護結構，所述工作井圍護結構和接收井圍護結構與所述鋼管粧圍護結構垂直相接。
[0014]進一步地，所述步驟四包括待開挖部分擬建地下空間的地下一層土體后，施工地下一層頂板以及地下一層頂梁，使得垂直于掘進方向的地下一層頂梁與所述鋼管粧圍護結構固定連接，沿著掘進方向的地下一層頂梁與所述地下連續墻固定連接;繼續開挖并在所述擬建地下空間的地下一層土體下方施工靜壓鋼管粧;并依次施工地下一層底梁和地下一層結構柱，使得垂直于掘進方向的地下一層底梁與所述鋼管粧圍護結構固定連接，沿著掘進方向的地下一層底梁與所述地下連續墻固定連接。
[0015]進一步地，所述管幕為平板型結構。
[0016]進一步地，所述地下連續墻上埋設有接駁器。
[0017]進一步地，所述止水材料為止水劑或遇水膨脹橡膠條。
[0018]進一步地，所述擬建地下空間的地下一層土體開挖前，分別在所述工作井和所述接收井內施工臨時柱和臨時梁，用于支撐所述管幕。
[0019]進一步地，所述臨時柱和臨時梁由H型鋼制作而成。
[0020]本發明還公開了一種既有設施下多層地下空間順逆結合施工的支護結構，其特征在于，包括對稱設置于擬建地下空間土體兩端的工作井和接收井，垂直于掘進方向且分別設置于所述工作井和所述接收井相向一側的一對平行設置的地下連續墻，對稱設置于所述擬建地下空間土體另外兩端且平行于掘進方向的一對鋼管粧圍護結構;設置于所述擬建地下空間土體上方的一道管幕，所述管幕為若干并排設置的鋼管通過鎖口相連構成的平板型結構，所述鎖口空隙處填充止水材料;還包括設置于所述管幕下方的凍結壁、旋噴粧以及靜壓鋼管粧。
[0021]進一步地，所述靜壓鋼管粧的頂端與地下一層底梁固定連接，所述靜壓鋼管粧深埋入所述擬建地下空間地下結構底板下方的土體中，所述靜壓鋼管粧的埋深大于所述鋼管粧圍護結構的埋深。
[0022]與現有技術相比，本發明有益的技術效果在于:
[0023]1、本發明的既有設施下多層地下空間順逆結合施工方法，首先形成工作井和接收井的圍護結構，并施工工作井和接收井;其次在擬建地下空間土體上部頂入密集設置的鋼管組成一道管幕，形成水密性的地下一層空間；然后對管幕下方的地下一層空間土體進行凍結加固處理后，邊開挖邊采用逆作法施工地下一層永久結構，隨著土體的逐步開挖，在地下一層永久結構下方施工靜壓鋼管粧，使得管幕的荷載通過地下一層永久結構中的結構柱傳遞至靜壓鋼管粧，從而形成穩定的豎向受力體系;接著對地下二層至地下N層土體采用豎向旋噴粧進行加固處理，并逐層分段開挖至坑底，同時施工地下結構底板;最后采用順作法逐層往上施工永久結構，并拆除位于工作井兩端的臨時支撐，割除地下空間范圍內的靜壓鋼管粧從而完成地下空間主體結構的施工。該施工方法充分發揮了順作法和逆作法結合的優勢，實現了復雜地質條件下的大斷面、長距離、多層地下空間的安全施工，而且在管幕法以及逆作法施工永久結構體系的支護下有效控制了施工變形量，對其上方的既有設施影響小，無污染、無噪聲、環保，施工周期短，造價低，經濟效益高。
[0024]2、本發明的既有設施下多層地下空間施工的支護結構中管幕為平板型，在實現地下一層土方的開挖較傳統管幕法在控制變形方面具有明顯的優勢，突破了傳統管幕法僅適用于單層地下空間開挖的局限性，同時，凍結壁和旋噴粧為土體開挖和永久結構施工提供了穩定的施工環境，靜壓鋼管粧的底端深入擬建地下空間待施工的地下結構底板以下的土體中，其埋深大于鋼管粧圍護結構的埋深，從而靜壓鋼管粧深埋于擬建地下空間地下結構底板以下的部分起到地基加固與地下抗拔粧的作用，使得地下空間受力體系安全穩定。因此，通過該支護結構進行地下空間施工，不僅地下空間斷面形式不受限制、而且地下空間開挖規模不受限制，施工應用范圍廣。此外，該支護結構在施工時不影響位于上方的既有設施，無污染、無噪聲，而且施工便捷，造價低，經濟且環保。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明實施例一的步驟一的平面示意圖；
[0026]圖2是圖1的a-a剖視圖；
[0027]圖3是圖1的b-b剖視圖；
[0028]圖4是步驟二的a-a剖視圖；
[0029]圖5是步驟二的b-b剖視圖；
[0030]圖6是步驟三的a-a剖視圖；
[0031 ]圖7是步驟三的b-b剖視圖；
[0032]圖8、圖10是步驟四的a-a剖視圖；
[0033]圖9、圖11是步驟四的b-b剖視圖；
[0034]圖12是步驟五的a-a剖視圖；
[0035]圖13是步驟五的b-b剖視圖；
[0036]圖14是步驟六的a-a剖視圖；
[0037]圖15是步驟六的b-b剖視圖。
[0038]圖中:
[0039]A-擬建地下空間土體;1-工作井;2-接收井;3-鋼管粧圍護結構，31-工作井圍護結構，32-接收井圍護機構;4-管幕;5-凍結壁;61-地下一層頂梁，62-地下一層結構柱，63-地下一層底梁，64-臨時梁，65-臨時柱;7-靜壓鋼管粧;8-旋噴粧;9-地下結構底板。
【具體實施方式】
[0040]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的既有設施下多層地下空間順逆結合施工方法及支護結構作進一步詳細說明。根據下面說明，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”與附圖的上、下的方向一致，但這不能成為本發明技術方案的限制。
[