本實用新型屬于地下暗挖工程技術(shù)領(lǐng)域；具體的說是涉及一種地下建筑模塊化施工體系。

背景技術(shù)：

隨著我國的改革開放和現(xiàn)代化的城市建設(shè)，地下空間的建設(shè)利用越來越受到國家的重視；并且在我國城市化進程的繼續(xù)推進過程中，城市人口的快速集中，土地資源變得尤為稀缺，整個社會對地下空間開發(fā)利用的需求亦愈加突出；然而通常的地下工程施工，做法是采用支護和明挖相結(jié)合的施工方式，但是這種傳統(tǒng)的方式帶來的最大困擾就是需要對地面進行整體開挖，不但影響周邊環(huán)境，而且嚴(yán)重阻礙交通，對社會公共交通和環(huán)境影響較大；并且隨著結(jié)構(gòu)埋深的增加，支護費用也大幅提高，如果在城市成熟區(qū)域進行明挖，給社會帶來的潛在損失更是無法小覷；而目前的暗挖技術(shù)也存在諸多不足，效率和質(zhì)量較難控制；盾構(gòu)、頂管技術(shù)也只能較好的運用在隧道方面，對于大型的地下空間結(jié)構(gòu)尚無較好的、成體系的、能應(yīng)對不同地質(zhì)條件、不同功能需求的施工方法；因此，如何在不影響地上環(huán)境、交通、社會生活的前提下，完成復(fù)雜地質(zhì)條件、復(fù)雜功能需求的地下工程的建設(shè)是尤為重要且亟待解決的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的發(fā)明目的：

主要是為了提出一種模塊化建造大型復(fù)雜地下空間結(jié)構(gòu)建筑的施工體系及其施工方法，目的在于解決當(dāng)前地下空間開發(fā)利用掣肘的問題，有效的解決地下空間結(jié)構(gòu)工程施工難度大的技術(shù)問題，提高企業(yè)的施工效率，降低工人的勞動強度，利用裝配式施工的模塊化建造技術(shù)，提高地下工程的安全性和機械化程度。

本實用新型的技術(shù)方案為：

提供了一種地下建筑模塊化施工體系，包括在地下暗挖結(jié)構(gòu)中設(shè)置的始發(fā)井和接收井，在始發(fā)井內(nèi)設(shè)置有頂推裝置，在接收井內(nèi)設(shè)置有牽引裝置，在始發(fā)井和接收井之間還設(shè)置有先行導(dǎo)洞，在先行導(dǎo)洞內(nèi)設(shè)置有鋼索或型鋼拉桿，鋼索或型鋼拉桿的一端與接收井內(nèi)的牽引裝置相連接；另一端與建筑主體結(jié)構(gòu)外側(cè)預(yù)留的連接件相連，建筑主體結(jié)構(gòu)采用模塊化裝配建造并在始發(fā)井內(nèi)裝配完成；在建筑主體結(jié)構(gòu)的前端還設(shè)置有組合式掘進機；在建筑主體結(jié)構(gòu)的下方還設(shè)置有軌道基礎(chǔ)，在軌道基礎(chǔ)和建筑主體結(jié)構(gòu)之間還設(shè)置有導(dǎo)軌。

該建筑主體結(jié)構(gòu)分別采用分榀、分跨、分部的裝配方式進行結(jié)構(gòu)模塊化裝配。

該組合式掘進機由單個可獨立工作的小型掘進機組合拼裝而成，該小型掘進機使用通用建筑模數(shù)設(shè)計。

在建筑主體結(jié)構(gòu)的上部還通過組合式掘進機注射有減摩泥漿。

本實用新型的有益效果是：

（1） 該地下結(jié)構(gòu)施工為大斷面、大體量的地下空間開發(fā)有效的提供了可行性的暗挖方法。

（2）為空間地下主體結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置提供了靈活多變的布置方式，為復(fù)雜功能需求的地下建筑，有大跨度、大空間、多層多跨需求的地下建筑的暗挖工程提供了可靠的技術(shù)保障。

（3） 該結(jié)構(gòu)方法設(shè)置的斷面形式靈活多變，掘進機可以結(jié)合工程需要進行模塊化的拼裝組合，并且使用的單個掘進機的造價成本低，可以重復(fù)利用，有利于降低地下工程成本，繁榮地下空間開發(fā)市場。

（4）本地下暗挖結(jié)構(gòu)方式可以較好的應(yīng)對不同地質(zhì)、復(fù)雜地質(zhì)的要求，適用性廣。

（5） 該結(jié)構(gòu)方法設(shè)置的地下空間主體結(jié)構(gòu)還有著建造效率高、施工速度快、工程質(zhì)量好的有點；其主體結(jié)構(gòu)采用的是裝配式模塊化的生產(chǎn)方式，其主要在工廠制造，在現(xiàn)場拼裝；其結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的制作質(zhì)量遠優(yōu)于現(xiàn)場施工。

（6）該地下空間結(jié)構(gòu)整體利用率高，綠色環(huán)保；并且在地下施工中的始發(fā)井和接收井得到了充分應(yīng)用，掘進斷面為矩形斷面，地下的空間資源得到了最大化的利用；該方案設(shè)置的建筑主體結(jié)構(gòu)的梁板柱多采用組合結(jié)構(gòu)，充分利用鋼材等輕質(zhì)高強的材料，綠色環(huán)保，建筑垃圾少，粉塵污染小。

（7） 該結(jié)構(gòu)施工及其方法適用于大體量的地下空間開發(fā)，有效的避免了大面積的明挖工程，地面環(huán)境影響小、社會效益高。

附圖說明

圖1為本實用新型的建筑施工結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的建筑主體結(jié)構(gòu)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖4為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖5為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之三；

圖6為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之四；

圖7為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之五；

圖8為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之六；

圖9為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之七；

圖10為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之八；

圖11為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之九；

圖12為本實用新型的施工方法的過程結(jié)構(gòu)示意圖之十；

圖中；1為始發(fā)井；2為接收井；3為頂推裝置；4為牽引裝置；5為先行導(dǎo)洞；6為鋼索；7為建筑主體結(jié)構(gòu)；8為組合式掘進機；9為軌道基礎(chǔ)；10為導(dǎo)軌；11為連接件；12為底層先行導(dǎo)洞；13為預(yù)制坡道；14為預(yù)制消防樓梯；15為回填土。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做出詳細(xì)的描述。

提供了一種地下建筑施工模塊化體系，包括在地下暗挖結(jié)構(gòu)中設(shè)置的始發(fā)井1和接收井2，在始發(fā)井內(nèi)設(shè)置有頂推裝置3，在接收井內(nèi)設(shè)置有牽引裝置4，在始發(fā)井和接收井之間還設(shè)置有先行導(dǎo)洞5，在先行導(dǎo)洞內(nèi)設(shè)置有鋼索6或型鋼拉桿，鋼索或型鋼拉桿的一端與接收井內(nèi)的牽引裝置相連接；另一端與建筑主體結(jié)構(gòu)7外側(cè)預(yù)留的連接件11相連，建筑主體結(jié)構(gòu)采用模塊化裝配建造并在始發(fā)井內(nèi)裝配完成；在建筑主體結(jié)構(gòu)的前端還設(shè)置有組合式掘進機8；在建筑主體結(jié)構(gòu)的下方還設(shè)置有軌道基礎(chǔ)9，在軌道基礎(chǔ)9和建筑主體結(jié)構(gòu)7之間還設(shè)置有導(dǎo)軌10。

該建筑主體結(jié)構(gòu)分別采用分榀、分跨、分部的裝配方式進行結(jié)構(gòu)模塊化裝配。

該組合式掘進機由單個可獨立工作的小型掘進機組合拼裝而成，該小型掘進機使用通用建筑模數(shù)設(shè)計。

在建筑主體結(jié)構(gòu)的上部還通過組合式掘進機注射有減摩泥漿。

基于上述結(jié)構(gòu)體系的施工方法包括以下施工步驟：

（1）、豎井開挖；采用明挖法完成始發(fā)井和接收井。

（2）、施做先行導(dǎo)洞；利用管幕機或小型頂管機或水平鉆機完成始發(fā)井和接收井之間布設(shè)的先行導(dǎo)洞的施做開挖，先行導(dǎo)洞沿建筑物外輪廓布置，在始發(fā)井和接收井之間的結(jié)構(gòu)底層亦設(shè)置有底層先行導(dǎo)洞12。

（3）、設(shè)備安裝，始發(fā)準(zhǔn)備；在先行導(dǎo)洞完成后，在始發(fā)井安裝頂推裝置，在接收井安裝牽引裝置，同時在導(dǎo)洞內(nèi)插入鋼索或者型鋼桿件；在底層先行導(dǎo)洞內(nèi)布置鋼筋籠并灌注混凝土形成軌道基礎(chǔ)，并鋪設(shè)導(dǎo)軌；布置始發(fā)井下的導(dǎo)軌；同時在始發(fā)井內(nèi)拼裝多個小型掘進機，形成大斷面組合式掘進機，完成始發(fā)工作，準(zhǔn)備始發(fā)；組合式掘進機采用全斷面掘進的掘進方式，其斷面尺寸略大于該建筑主體結(jié)構(gòu)的斷面尺寸，單個小型掘進機依據(jù)常用建筑模數(shù)設(shè)計。

（4）、始發(fā)掘進；利用組合式大斷面掘進機進行始發(fā)掘進。

（5）、裝配建筑主體結(jié)構(gòu)模塊；當(dāng)組合式掘進機身埋入土層后，騰出始發(fā)井空間，利用該空間進行第一榀主體結(jié)構(gòu)框架的模塊化裝配；鋼索或型鋼桿件一端與接收井內(nèi)的牽引裝置相連接，另一端與建筑主體結(jié)構(gòu)外側(cè)的預(yù)留錨件連接件11相連接；建筑主體結(jié)構(gòu)在始發(fā)井內(nèi)拼裝時，一并做好模塊間在迎土面處接縫的防水施工。

（6）、整體平移建筑主體結(jié)構(gòu)；在第一榀主體結(jié)構(gòu)模塊化裝配完成后，組合式掘進機的油缸頂推在裝配好的建筑主體結(jié)構(gòu)上，繼續(xù)進行土體的切削；組合式掘進機一邊掘進，一邊利用始發(fā)井的頂推裝置頂推建筑結(jié)構(gòu)，一邊利用接收井的牽引裝置牽引建筑結(jié)構(gòu)整體平移。

（7）、掘進施工；重復(fù)上述步驟（5）及步驟（6），完成掘進并且位移達到一定行程，又騰出始發(fā)井空間后，暫停頂進和牽引工作；同時釋放后靠背油缸，并繼續(xù)向始發(fā)井內(nèi)吊入標(biāo)準(zhǔn)模塊化建筑主體單元，完成第二榀結(jié)構(gòu)的拼裝；做好第一榀與第二榀建筑主體結(jié)構(gòu)之間接縫的防水工作；拼裝完成后繼續(xù)掘進，并同時頂推和牽引建筑主體結(jié)構(gòu)；為減小牽引力，在建筑結(jié)構(gòu)下部可利用底層先行隧道事先鋪設(shè)導(dǎo)軌，從而使整個建筑結(jié)構(gòu)在導(dǎo)軌上滑行運動，在建筑物的上部則可噴射減摩泥漿降低阻力；對于上述步驟（5）及步驟（6）為一個標(biāo)準(zhǔn)施工循環(huán)，即掘進-裝配-平移的標(biāo)準(zhǔn)工作循環(huán)，重復(fù)該標(biāo)準(zhǔn)工作循環(huán)，直至完成全部掘進任務(wù)和整個地下建筑主體結(jié)構(gòu)的平移施工。

（8）、回收掘進機；在完成全部主體結(jié)構(gòu)的裝配、掘進和平移工作后，在接收井依次回收全部組合式掘進機。

（9）、出入口施工；在組合式掘進機回收完畢，頂進、牽引裝置拆除后，吊裝預(yù)制好的坡道和樓梯在豎井中進行裝配；在始發(fā)井尺寸較大時，可布置預(yù)制坡道13，接收井布置預(yù)制消防樓梯14和電梯。

（10）、回填，恢復(fù)；在建筑結(jié)構(gòu)主體完成后，對基坑與建筑主體之間的縫隙進行回填土15回填，并恢復(fù)地貌。

實施例一：本實施例將具體結(jié)合該結(jié)構(gòu)和施工方式的地下暗挖結(jié)構(gòu)工程進行詳細(xì)的施工過程說明。

例如：擬建五層地下停車場，柱網(wǎng)尺寸4mx6m，層高3.6m，建筑物總長92m，寬30m，主體結(jié)構(gòu)頂進80m，建筑面積14000平方米。主要工序如下：

工序一：如圖3所示；采用明挖法完成始發(fā)井1和接收井2；始發(fā)井尺寸8mX34m，接收井尺寸4mX31m，始發(fā)井用于始發(fā)和建筑主體結(jié)構(gòu)的裝配施工、接收井用于回收組合掘進機。

工序二：如圖4所示；設(shè)置先行導(dǎo)洞8直徑20cm，利用管幕機或小型頂管機或水平鉆機完成；小導(dǎo)洞沿建筑物外輪廓布置，內(nèi)敷鋼索或型鋼拉桿，用于建筑物牽引、導(dǎo)向、糾偏和地質(zhì)情況的勘察預(yù)報。

工序三：如圖5～7所示；先行導(dǎo)洞完成后，在洞內(nèi)插入鋼索或者型鋼桿件，鋼索或型鋼桿件可與建筑物預(yù)留的錨件連接；在結(jié)構(gòu)底層的小導(dǎo)洞布置鋼筋籠后灌注混凝土形成軌道基礎(chǔ)，并布置導(dǎo)軌；隨后在始發(fā)井安裝頂推裝置，在接收井安裝牽引裝置；布置導(dǎo)軌、拼裝多個小型掘進機，形成大斷面掘進機，完成始發(fā)工作，準(zhǔn)備始發(fā)。掘進方式采用全斷面掘進，斷面尺寸略大于該建筑的斷面尺寸，不小于18米X30米，采用25個3.6米X6米或50個3.6米X3米的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的矩形掘進機組成。

工序四：如圖8所示；利用組合掘進機和后靠背進行始發(fā)掘進。

工序五：如圖8所示；掘進機身埋入土層后，騰出始發(fā)井空間，將結(jié)構(gòu)模塊單元依次裝配，完成第一榀主體結(jié)構(gòu)；在始發(fā)井內(nèi)拼裝時，一并做好模塊間在迎土面接縫的防水施工。

工序六：如圖9所示；裝配完成后，將先行導(dǎo)洞內(nèi)的鋼索與結(jié)構(gòu)外側(cè)預(yù)留的連接件連接，掘進機油缸頂推在裝配好的建筑結(jié)構(gòu)上，繼續(xù)進行土體的切削；一邊掘進，一邊利用始發(fā)井的頂推裝置頂推建筑結(jié)構(gòu)，一邊利用接收井的牽引裝置牽引建筑結(jié)構(gòu)整體平移。

工序七：如圖9所示；頂進行程約2米時，騰出始發(fā)井空間后，可暫停牽引，釋放后靠背油缸，并繼續(xù)向始發(fā)井內(nèi)吊入標(biāo)準(zhǔn)模塊單元，完成第二榀結(jié)構(gòu)的拼裝。在接收井內(nèi)，做好第一榀與第二榀結(jié)構(gòu)之間接縫的防水；拼裝完成后繼續(xù)掘進，并同時頂推和牽引建筑結(jié)構(gòu)；為減小牽引力，可在建筑結(jié)構(gòu)上部噴射減摩泥漿，工序五、工序六為一個標(biāo)準(zhǔn)施工循環(huán)，即掘進-裝配-平移的標(biāo)準(zhǔn)工作循環(huán)，重復(fù)該標(biāo)準(zhǔn)工作循環(huán)，直至完成全部掘進任務(wù)和整個地下建筑主體結(jié)構(gòu)的平移施工。

工序八：如圖10所示；完成建筑結(jié)構(gòu)共20榀，80米的掘進、裝配和平移工作后，在接收井依次回收全部掘進機。

工序九：如圖11所示；組合掘進機回收完畢，頂進裝置、牽引裝置拆除后，吊裝預(yù)制好的鋼坡道和鋼樓梯在豎井中進行裝配；始發(fā)井尺寸較大，用于布置預(yù)制坡道，而接收井用于布置消防樓梯和電梯。

工序十：如圖12所示；結(jié)構(gòu)主體完成，對始發(fā)井與建筑之間的縫隙和接受井與建筑之間的縫隙進行回填土回填，并恢復(fù)地面。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干相似的變更或改型，這些也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍之內(nèi)。