明挖預制裝配式地下結構的制作方法
【專利摘要】一種明挖預制裝配式地下結構，它包括有：預制構件、連接元件、輔助元件、防水元件、接頭補強件；預制構件是具有一定幾何形狀和構造的預制實體塊；連接元件是連接相鄰的預制構件，使之形成空間結構體；輔助元件是協(xié)助預制構件的快速和精準的拼裝以及使用功能上的便捷；防水元件是在預制構件拼裝時安裝在構件接頭處的防水密封墊防水裝置；接頭補強件是在預制構件之間的環(huán)向或縱向接頭的縫隙中填充材料。本發(fā)明的有益效果是：可實現(xiàn)地下工程的高效率、高品質、低資源消耗和低環(huán)境影響；明挖預制裝配式結構可實現(xiàn)多層多跨；預制構件質量高，耐久性和防水效果好，可實現(xiàn)施工現(xiàn)場快速拼裝；可以有效提高工程冬季施工質量，消除安全隱患。
【專利說明】明挖預制裝配式地下結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及地下工程建造【技術領域】，尤其涉及在明挖基坑內(nèi)采用多塊預制構件裝配形成地下結構的技術。
【背景技術】
[0002]目前，我國城市地下工程進入飛速發(fā)展時期，地下工程的施工一般采用明挖法、淺埋暗挖法、盾構法等。明挖法和淺埋暗挖法一般采用現(xiàn)澆混凝土結構體系施工?，F(xiàn)澆混凝土結構施工，從搭建腳手架、支模、綁扎鋼筋到混凝土澆筑，大多數(shù)工作由手工勞動完成，存在著如下一系列問題:噪聲擾民，粉塵污染；模板周轉消耗大；施工人員多，手工勞動多，勞動強度大，且熟練程度要求較高；施工速度慢，建設周期長，受自然條件影響大；混凝土外觀及內(nèi)在質量控制難；現(xiàn)場的建筑材料浪費嚴重等缺陷；結構防水性較差；機械化程度不高等。特別是在寒冷地區(qū)，地下結構施工所面臨的突出問題有:冬季施工質量難于保證；跨越冬休期，施工周期長；冬季施工采用暖棚等措施易引起火災；明挖法無法在一年度內(nèi)完成，造成跨年度的占路施工；社會和經(jīng)濟效益較差。盾構法機械化程度較高，管片采用預制化構件，施工速度快，質量好，經(jīng)濟環(huán)保，是軌道交通工程建設的發(fā)展趨勢。
[0003]隨著國民環(huán)保意識的增強、人口老齡化問題以及大量工程建設的需求，目前地下工程結構的設計和施工需進行創(chuàng)新性的工作以適用未來工程建設。采用預制裝配式地下結構形式，是解決城市地下工程建設的必然選擇。預制裝配式結構具有如下優(yōu)點:建造速度快，施工方便，模板和現(xiàn)澆混凝土作業(yè)很少，有利于環(huán)境保護和減少施工擾民，更可以減少材料和能源浪費；勞動力需求量小，機械化施工程度高；預制結構構件標準，工業(yè)化生產(chǎn)效率高，質量保證率高；經(jīng)濟和社會環(huán)境效益好。
[0004]目前，國內(nèi)預制裝配式構件已經(jīng)廣泛用于工業(yè)與民用建筑、橋梁道路、水工建筑、大型容器等工程結構領域，但微小量應用于地下工程領域(僅盾構管片)。
[0005]本發(fā)明提出的明挖預制裝配式地下結構，適用于工廠化結構構件生產(chǎn)，建造由小型到大型多種地下結構，諸如地鐵車站、各類地下空間開發(fā)利用等，可以有效縮短施工工期，減小施工對城市環(huán)境和居民的影響，避免氣候環(huán)境影響和冬季施工的困擾，并大幅度提高結構物和工程施工質量，實現(xiàn)工程建設的高效率、高品質、低資源消耗和低環(huán)境影響，具有顯著的技術、經(jīng)濟和社會效益。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種明挖預制裝配式地下結構，它采用預制裝配式構件修建地下結構可實現(xiàn)工程的高效率、高品質、低資源消耗和低環(huán)境影響；明挖預制裝配式結構可實現(xiàn)多層多跨，結構形式靈活多變，滿足多種建筑功能需求，具有較強的適用性；預制構件采用高精度鋼模和工廠化生產(chǎn)，結構質量高、自身耐久性和防水效果較好；可實現(xiàn)現(xiàn)場快速拼裝，提高施工效率和工程質量，減小對周邊環(huán)境的影響；明挖預制裝配式地下結構可以有效提高工程冬季施工質量，同時避免傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構冬季施工存在的火災等安全隱患。[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:
[0008]一種明挖預制裝配式地下結構，它包括有:預制構件、連接元件、輔助元件、防水元件、接頭補強件；
[0009]所述的預制構件是具有一定幾何形狀和構造的預制實體塊；所述的預制構件根據(jù)地下結構的使用功能和形式，預制構件的外觀幾何形狀是長方體、弧形體、帶肋板式的多面體或者其他不規(guī)則多面體，其內(nèi)部為實心或者閉合空腔式，預制構件端部設置各種構造，有凹凸榫口式、臺階式、平板式或現(xiàn)澆灌縫式連接構造，設置抗浮和連接內(nèi)部樓板的牛腿構造，預制構件的材料為鋼筋混凝土、型鋼混凝土、纖維混凝土、鋼結構或上述材料復合的材料；
[0010]所述的連接元件是連接相鄰的預制構件，使之形成空間結構體；所述的連接元件主要包含環(huán)向和縱向元件，具有一定的抗拉和抗剪作用，環(huán)向元件設置在預制構件的內(nèi)外面?zhèn)?，縱向元件設置在預制構件實體內(nèi)部，連接元件的材質是預應力或非預應力鋼棒、鋼索、鋼絲或者其他高強度合成材料；
[0011]所述的輔助元件是協(xié)助預制構件的快速和精準的拼裝以及地下結構使用功能上的便捷；所述的輔助元件包括吊裝元件、定位元件和溝槽元件；吊裝元件根據(jù)構件制作脫模、吊裝運輸、施工拼裝綜合因素考慮設置，實現(xiàn)構件的快速吊裝；定位元件包括各種形式的定位銷棒、定位標識，在預制構件之間的環(huán)向或縱向相鄰面設置，解決拼裝時環(huán)向和縱向定位的問題；溝槽元件預埋在預制構件的表面，用于建筑內(nèi)部各種使用設備和管線的快捷安裝；
[0012]所述的防水元件是在預制構件拼裝時安裝在構件接頭處的防水密封墊防水裝置；所述防水元件布置在預制構件的相鄰面上，設置一道、二道甚至多道防水元件，防水材料選遇水膨脹橡膠條、加筋纖維橡膠條及其他防水材料；防水密封墊內(nèi)部采用中空式或者密閉式，前者充填各種材料，注入空氣、水、各種漿液；
[0013]所述接頭補強件是在預制構件之間的環(huán)向或縱向接頭的縫隙中填充材料，使預制構件接頭得到加強；所述接頭補強件通過在構件中預埋注漿管、排氣管元件進行注漿填充；漿液是有機的或者無機的材料，環(huán)氧、環(huán)氧砂漿等各種高強度材料。
[0014]作為優(yōu)選，本明挖預制裝配式地下結構，是全預制構件組成的結構。
[0015]作為優(yōu)選，本明挖預制裝配式地下結構，是部分預制構件+部分現(xiàn)澆構件組裝而成。
[0016]作為優(yōu)選，本明挖預制裝配式地下結構，它的斷面形式為矩形、拱形或其他需要的形式；結構為單層或多層、單跨或多跨結構。
[0017]當需要在預制裝配式明挖地下結構的側墻上開口連接出入口或其他通道時，采用預制環(huán)框構件，或采用切割技術或局部鋼結構技術。
[0018]根據(jù)地下結構需要的形式和使用功能，將其劃分為多塊獨立的構件，構件與構件之間采用一定形式的連接構造組合成穩(wěn)定的結構承載體系，或者通過構件與周圍的基坑支護結構和地層的連接形成穩(wěn)定的結構承載體系。在明挖基坑內(nèi)將獨立的預制構件通過各種元件及一定的方式裝配在一起，完成基坑回填、恢復地面，形成整體穩(wěn)定的明挖預制裝配式地下結構。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:[0020](I)采用預制裝配式構件修建地下結構可實現(xiàn)工程的高效率、高品質、低資源消耗和低環(huán)境影響；
[0021](2)明挖預制裝配式結構可實現(xiàn)多層多跨，結構形式靈活多變，滿足多種建筑功能需求，具有較強的適用性；
[0022](3)預制構件采用高精度鋼模和工廠化生產(chǎn)，結構質量高、自身耐久性和防水效果較好；
[0023](4)可實現(xiàn)現(xiàn)場快速拼裝，提高施工效率和工程質量，減小對周邊環(huán)境的影響；
[0024](5)明挖預制裝配式地下結構可以有效提高工程冬季施工質量，同時避免傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構冬季施工存在的火災等安全隱患。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是單層單跨結構剖面示意圖。
[0026]圖2是多層多跨結構剖面示意圖(多縫內(nèi)部構件預制)。
[0027]圖3是雙層單跨結構剖面示意圖(多縫內(nèi)部構件預制)。
[0028]圖4是雙層單跨結構剖面示意圖(多縫弧形斷面內(nèi)部構件現(xiàn)澆)。
[0029]圖5是部分預制+部分現(xiàn)澆結構剖面示意圖。
[0030]圖6-1是預制禪口式接頭單禪首I]面不意圖。
[0031]圖6-2是預制榫口式接頭雙榫剖面示意圖。
[0032]圖6-3是預制榫口式接頭多榫剖面示意圖。
[0033]圖7是預制臺階式接頭首Ij面不意圖(環(huán)向接頭、縱向接頭)。
[0034]圖8是預制平板式接頭剖面示意圖。
[0035]圖9是現(xiàn)燒灌縫式接頭剖面示意圖。
[0036]圖10是預制平板實體式構件剖面示意圖。
[0037]圖11是預制閉合空腔式構件剖面示意圖。
[0038]圖12是預制肋板式構件剖面示意圖。
[0039]圖13是預制構件拼接面定位元件示意圖。
[0040]圖14是預制構件環(huán)向連接元件示意圖。
[0041]圖15是預制構件縱向連接元件示意圖。
[0042]圖16是預制構件接頭防水元件剖面示意圖。
[0043]圖17-1是預制構件預埋注漿管、排氣管元件剖面示意圖。
[0044]圖17-2是圖17-1的左視示意圖。
[0045]圖18-1是預制構件預埋槽道元件剖面示意圖。
[0046]圖18-2是預制構件預埋槽道元件左視剖面示意圖。
[0047]圖19是預制裝配式結構地鐵車站橫剖面示意圖。
[0048]附圖標記說明:
[0049]1、底板；
[0050]2、側墻
[0051]3、頂板；
[0052]4、中板；[0053]5、縱梁；
[0054]6、中柱；
[0055]7、杯口 ；
[0056]8、型鋼托架；
[0057]9、現(xiàn)澆結構；
[0058]10、凹凸榫口式接頭；
[0059]11、臺階式接頭；
[0060]12、平板式接頭；
[0061]13、現(xiàn)澆灌縫式接頭；
[0062]14、實體式構件；
[0063]15、吊裝元件；
[0064]16、閉合空腔式構件；
[0065]17、肋板式構件；
[0066]18、定位銷棒；
[0067]19、定位標識；
[0068]20、環(huán)向連接元件；
[0069]21、縱向連接元件；
[0070]22、防水元件；
[0071]23、注漿管；
[0072]24、排氣管；
[0073]25、注漿材料；
[0074]26、溝槽元件；
[0075]27、螺栓。
【具體實施方式】
[0076]參見圖1至圖19所示:地下結構有多種形式，下面以典型地鐵車站結構為例，結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作如下說明:
[0077](I)根據(jù)主體結構的斷面形式和受力特點，確定主體框架結構的分塊數(shù)量和接頭位置；
[0078](2)根據(jù)主體結構的受力分析，確定結構斷面形式(實體式構件14、閉合空腔式構件16、肋板式構件17)、尺寸及接頭連接形式(凹凸榫口式接頭10、臺階式接頭11、平板式接頭12、現(xiàn)澆灌縫式接頭13)和連接元件(環(huán)向連接元件20、縱向連接元件21)，滿足受力要求；
[0079](3)根據(jù)設計要求進行構件工廠流水化預制生產(chǎn)，預埋吊裝元件15、定位標識19、定位銷棒18的預留孔洞和溝槽元件26，達到設計強度后吊裝運輸至施工現(xiàn)場；
[0080](4)施工圍擋平整場地，打設施工降水井(如需降水施工)，施做鉆孔灌注樁(地下連續(xù)墻)等基坑支護結構；開挖基坑至基坑底設計標高處，鋪設素混凝土墊層；
[0081](5)結合分塊位置和形式，按照由下至上的順序，全預制結構先進行預制構件底板I拼裝，然后再進行預制構件側墻2和預制構件頂板3的拼裝；部分預制+部分現(xiàn)澆結構，預制結構部分按照由下至上的順序拼裝，現(xiàn)澆結構9可靈活安排先后順序，如底板現(xiàn)澆結構9作業(yè)可在預制構件側墻2拼裝前，也可在拼裝后，預制構件側墻2拼裝利用下部型鋼托架8完成;
[0082](6)預制構件拼接對位后，通過千斤頂?shù)仍O備提供外力張拉或頂進至接縫達到設計要求后，在構件體內(nèi)或體外采用環(huán)向連接元件20和縱向連接元件21將構件間鎖定；
[0083](7)預制構件接縫兩側設置防水元件22，構件鎖定就位后，防水元件22在外力擠壓下達到設計防水要求，構件本身具備自防水能力，滿足結構整體防水要求；
[0084](8)預制構件接頭拼接鎖緊完成后，通過預埋注漿管23和排氣管24對接縫進行加壓注漿填充，注漿材料25硬化達到設計強度后形成接頭補強件；
[0085](9)車站拼裝完成后進行覆土回填，然后再進行車站內(nèi)部構件施做，內(nèi)部中板4、縱梁5、中柱6等內(nèi)部構件可以是預制或現(xiàn)澆結構，預制構件底板I可設置杯口 7，預制構件可隨主體結構拼裝同步進行；
[0086](10)車站土建結構完成后，在預埋溝槽元件26上通過螺栓27鎖緊安裝設備管線橋架，并投入使用。
[0087]以上所述是本發(fā)明的較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域的技術人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種明挖預制裝配式地下結構，其特征在于，它包括有:預制構件、連接元件、輔助兀件、防水兀件、接頭補強件； 所述的預制構件是具有一定幾何形狀和構造的預制實體塊；所述的預制構件根據(jù)地下結構的使用功能和形式，預制構件的外觀幾何形狀是長方體、弧形體、帶肋板式的多面體或者其他不規(guī)則多面體，其內(nèi)部為實心或者閉合空腔式，預制構件端部設置各種構造，有凹凸榫口式、臺階式、平板式或現(xiàn)澆灌縫式連接構造，設置抗浮和連接內(nèi)部樓板的牛腿構造，預制構件的材料為鋼筋混凝土、型鋼混凝土、纖維混凝土、鋼結構或上述材料復合的材料； 所述的連接元件是連接相鄰的預制構件，使之形成空間結構體；所述的連接元件主要包含環(huán)向和縱向元件，具有一定的抗拉和抗剪作用，環(huán)向元件設置在預制構件的內(nèi)外面?zhèn)?，縱向元件設置在預制構件實體內(nèi)部，連接元件的材質是預應力或非預應力鋼棒、鋼索、鋼絲或者其他高強度合成材料； 所述的輔助元件是協(xié)助預制構件的快速和精準的拼裝以及地下結構使用功能上的便捷；所述的輔助元件包括吊裝元件、定位元件和溝槽元件；吊裝元件根據(jù)構件制作脫模、吊裝運輸、施工拼裝綜合因素考慮設置，實現(xiàn)構件的快速吊裝；定位元件包括各種形式的定位銷棒、定位標識，在預制構件之間的環(huán)向或縱向相鄰面設置，解決拼裝時環(huán)向和縱向定位的問題；溝槽元件預埋在預制構件的表面，用于建筑內(nèi)部各種使用設備和管線的快捷安裝； 所述的防水元件是在預制構件拼裝時安裝在構件接頭處的防水密封墊防水裝置；所述防水元件布置在預制構件的相鄰面上，設置一道、二道甚至多道防水元件，防水材料選遇水膨脹橡膠條、加筋纖維橡膠條及其他防水材料；防水密封墊內(nèi)部采用中空式或者密閉式，前者充填各種材料，注入空氣、水、各種漿液； 所述接頭補強件是在預制構件之間的環(huán)向或縱向接頭的縫隙中填充材料，使預制構件接頭得到加強；所述接頭補強件通過在構件中預埋注漿管、排氣管元件進行注漿填充；漿液是有機的或者無機的材料，環(huán)氧、環(huán)氧砂漿各種高強度材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的明挖預制裝配式地下結構，其特征在于，它是全預制構件組成的結構，
3.根據(jù)權利要求1所述的明挖預制裝配式地下結構，其特征在于，它是部分預制構件+部分現(xiàn)澆構件組裝而成。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的明挖預制裝配式地下結構，其特征在于，它的斷面形式為矩形、拱形或其他需要的形式；結構為單層或多層、單跨或多跨結構。
5.根據(jù)權利要求4所述的明挖預制裝配式地下結構，其特征在于，當需要在預制裝配式明挖地下結構的側墻上開口連接出入口或其他通道時，采用預制環(huán)框構件，或采用切割技術或局部鋼結構技術。
【文檔編號】E02D29/05GK103912011SQ201410136710
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權日:2014年4月4日
【發(fā)明者】楊秀仁, 黃美群, 王臣, 楊明, 丁德云, 江濤, 董曉東, 曹國利, 李文波, 郭德友, 李紅旺, 于濤, 張昌杰, 宋偉, 吳成剛, 李霞 申請人:北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司, 長春市地鐵有限責任公司, 長春市政榮昌地鐵管片有限公司