富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于目前國(guó)內(nèi)各大城市的軌道交通工程，隨著地鐵線網(wǎng)的不斷加密，后續(xù)地鐵線路建設(shè)時(shí)，受已建地鐵線路與周邊環(huán)境的影響，在線路走向與鋪設(shè)方式、空間關(guān)系與結(jié)構(gòu)型式、以及施工方法與工程措施等方面的要求更加嚴(yán)格。常規(guī)的矩形或圓形豎井?dāng)嗝嫘褪娇赡苁軋?chǎng)地條件與周邊環(huán)境的限制沒(méi)有施做空間。
[0003]異型深豎井與礦山法隧道相結(jié)合的施工方法具有靈活多變、適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠等特點(diǎn)。上小下大的截面構(gòu)造型式是異型深豎井的基本特征，豎井?dāng)U挖段大管棚地層預(yù)加固措施、擴(kuò)挖段豎井井壁斜率要求與格柵鋼架密排等結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性措施，是確保異型深豎井成功實(shí)施的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系及其施工方法，在復(fù)雜環(huán)境下通過(guò)豎井?dāng)U挖段大管棚地層預(yù)加固措施、擴(kuò)挖段豎井井壁斜率要求與格柵鋼架密排等結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性措施，并結(jié)合豎井內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)挖段結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)上部截面小、下部截面大的特殊豎井結(jié)構(gòu)型式。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，包括異型深豎井結(jié)構(gòu)，其特征在于:
異型深豎井結(jié)構(gòu)自上而下包括三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)、擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)和四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)；
三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)水平截面呈三角形，水平截面自上而下相同；四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)水平截面呈四邊形，水平截面自上而下相同；
三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)通過(guò)擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)的過(guò)渡，擴(kuò)展成四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)。
[0006]擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)自異型深豎井結(jié)構(gòu)一側(cè)擴(kuò)挖，具有豎井?dāng)U挖斜面，豎井?dāng)U挖斜面的斜率不超過(guò)1: 0.5。
[0007]擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)側(cè)部設(shè)置有大管棚，斜向下方打設(shè)，上下共設(shè)置兩排，呈梅花型布置。
[0008]異型深豎井結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有多道水平向布置的臨時(shí)型鋼支撐。
[0009]富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系的施工方法，其特征在于:
包括以下步驟:
步驟一:進(jìn)行降水施工，確保地下水位在基坑開(kāi)挖面以下lm，根據(jù)倒掛井壁法原理施工異型深豎井結(jié)構(gòu)，最先實(shí)施三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)，及時(shí)施做內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐，異型深豎井結(jié)構(gòu)四周及時(shí)施做格柵鋼架，擴(kuò)挖之前的最后一榀格柵鋼架上焊接導(dǎo)向管，導(dǎo)向管采用Φ133鋼管，長(zhǎng)度為0.6m，頂?shù)截Q井結(jié)構(gòu)面上，用直徑16mm的固定鋼筋彎成圓弧，將導(dǎo)向管焊接固定在格柵鋼架上；
步驟二:將包含導(dǎo)向管在內(nèi)的格柵鋼架進(jìn)行整體澆注，施做成導(dǎo)向墻；
步驟三:根據(jù)大管棚尺寸和設(shè)計(jì)孔位高度確定鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)高度，用土方填筑鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)，利用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行大管棚施工，大管棚與水平面夾角為30°，斜向下方打設(shè)，插入導(dǎo)向墻中預(yù)埋的導(dǎo)向管;管棚每節(jié)長(zhǎng)2m，采用跟管鉆進(jìn)法施工，管棚總長(zhǎng)12m，超過(guò)地層潛在破裂面，大管棚施做完成后，向管棚內(nèi)壓注水泥砂漿，提高構(gòu)件整體抗彎剛度；
步驟四:在大管棚的超前支護(hù)作用下，開(kāi)始進(jìn)行擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)施工，嚴(yán)格控制擴(kuò)挖邊斜率不超過(guò)1:0.5，同時(shí)嚴(yán)格控制擴(kuò)挖段井壁格柵鋼架豎向間距為0.5m，剛開(kāi)始擴(kuò)挖時(shí)，上下三榀格柵鋼架密排處理；
步驟五:擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)施做完成后，進(jìn)行四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)施工；
步驟六:根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將異型深豎井開(kāi)挖至指定深度，完成豎井封底施工，并在豎井封底四角施做素砼。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明在豎井井壁擴(kuò)挖段設(shè)置的大管棚與豎井內(nèi)設(shè)置的臨時(shí)型鋼支撐，以及豎井井壁內(nèi)設(shè)置的閉合成環(huán)的格柵鋼架等，涉及的鋼材、水泥砂漿、以及大管棚打設(shè)所用的機(jī)械設(shè)備等均為常規(guī)材料(設(shè)備)，其相應(yīng)尺寸為常規(guī)類(lèi)型，便于加工制造;且大管棚長(zhǎng)度可根據(jù)地層潛在破裂面進(jìn)行調(diào)整，大管棚間距與數(shù)量可根據(jù)豎井?dāng)U挖位置、地層特性與荷載情況進(jìn)行調(diào)整，大管棚剛度可根據(jù)內(nèi)部充填的水泥砂漿等級(jí)與鋼管自身剛度情況綜合確定，豎井?dāng)U挖邊斜率可根據(jù)地層穩(wěn)定情況控制在1: 0.3?1: 0.5以下，格柵鋼架與臨時(shí)型鋼支撐布置可根據(jù)豎井基坑穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果靈活調(diào)整。通過(guò)大管棚的超前地層預(yù)加固措施，豎井井壁擴(kuò)挖段斜率的控制，以及豎井井壁格柵鋼架的加密與內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)挖段結(jié)構(gòu)的安全，減小潛在的不安全因素，達(dá)到即能滿足占地面積小，又能滿足內(nèi)部空間大的豎井結(jié)構(gòu)要求，既能滿足周邊環(huán)境保護(hù)的苛刻要求，又能避免地面常規(guī)矩形或圓形豎井占地面積大對(duì)周邊環(huán)境的不利影響。具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在城市軌道交通、鐵路、公路等工程中有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1為異型深豎井結(jié)構(gòu)斷面圖。
[0012]圖2為異型深豎井結(jié)構(gòu)平面圖。
[0013]圖3為異型深豎井?dāng)U挖段管棚細(xì)部構(gòu)造圖(I)。
[0014]圖4為異型深豎井?dāng)U挖段管棚細(xì)部構(gòu)造圖(2)。
[0015]圖中，1-異型深豎井結(jié)構(gòu)，2-三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)，3-擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)，4-四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)，5-臨時(shí)型鋼支撐，6-大管棚，7-導(dǎo)向墻，8-導(dǎo)向管，9-格柵鋼架，10-豎井?dāng)U挖斜面，11-豎井封底，12-素??全，13-固定鋼筋。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]本發(fā)明提供了一種新型深豎井施工理念，豐富了現(xiàn)有的豎井施工工藝，拓寬了深豎井設(shè)計(jì)思路。利用異型深豎井與礦山法隧道相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，可以滿足特定建設(shè)條件對(duì)工程方案的苛刻要求，為確保實(shí)現(xiàn)工程方案合理、工程風(fēng)險(xiǎn)與建設(shè)工期可控、工程質(zhì)量與安全可靠提供了全新的思路。
[0018]本發(fā)明涉及的富水砂卵石地層異型深豎井結(jié)構(gòu)體系，包括異型深豎井結(jié)構(gòu)I，異型深豎井結(jié)構(gòu)I自上而下包括三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)2、擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3和四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)4。三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)2水平截面呈三角形，水平截面自上而下相同；四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)4水平截面呈四邊形，水平截面自上而下相同。三角形斷面豎井結(jié)構(gòu)2通過(guò)擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3的過(guò)渡，擴(kuò)展成四邊形斷面豎井結(jié)構(gòu)4。異型深豎井結(jié)構(gòu)I采用常規(guī)的倒掛井壁法施工，中間部分?jǐn)U挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3的穩(wěn)定性控制是整個(gè)工程的關(guān)鍵所在。
[0019]擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3自異型深豎井結(jié)構(gòu)I一側(cè)擴(kuò)挖，具有豎井?dāng)U挖斜面10，豎井?dāng)U挖斜面10的斜率一般不超過(guò)1: 0.5。擴(kuò)挖段異型豎井結(jié)構(gòu)3側(cè)部設(shè)置有大管棚6，斜向下方打設(shè)，上下共設(shè)置兩排，呈梅花型布置。施工過(guò)程中，異型深豎井結(jié)構(gòu)I內(nèi)水平設(shè)置有多道水平向臨時(shí)型鋼支撐5。
[0020]豎井?dāng)U挖前，通過(guò)擴(kuò)挖段上方格柵鋼架9密排與梅花型布置的雙排大管棚6的地層預(yù)加固措施，并在大管棚6內(nèi)壓注水泥砂漿提高其抗彎剛度，再加上豎井內(nèi)部臨時(shí)型鋼支撐5的共同支護(hù)效果，來(lái)確保豎井結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。
[0021]大管棚6施做前，為確保大管棚打設(shè)方向與打設(shè)角度要求，需要預(yù)先實(shí)施管棚的導(dǎo)向墻7與導(dǎo)向管8，其中大管棚6采用直徑108mm，壁厚6mm鋼花管，打設(shè)方向與水平面夾角為30°，斜向下方打設(shè)，管棚每節(jié)長(zhǎng)2m，采用跟管鉆進(jìn)法施工，管棚總長(zhǎng)約12m，同時(shí)大管棚6內(nèi)壓注的水泥砂漿必須具有良好的流動(dòng)性與和易性，確保充填密實(shí)。導(dǎo)向墻7的強(qiáng)度與剛度需要能夠滿足大管棚6打設(shè)的要求，一般可做成截面尺寸為0.8X2.0m的梁構(gòu)件，采用C35混凝土。導(dǎo)向管8采用Φ 133鋼管，長(zhǎng)度為0.6m，頂?shù)截Q井結(jié)構(gòu)面上，用直徑16mm的鋼筋彎成圓弧，將導(dǎo)向管8焊接固定在格柵鋼架9上。
[0022]大管棚6的長(zhǎng)度與打設(shè)角度可根據(jù)地層潛在破裂面進(jìn)行調(diào)整，但至少應(yīng)超過(guò)破裂面2m，豎井?dāng)U挖斜面10的斜率不超過(guò)1: