一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系及施工方法

技术领域

本发明属于基坑工程设计技术领域，具体涉及一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系及施工方法。

背景技术

明挖法基坑施工时，需要对基坑范围内的管线进行迁改。目前对于基坑范围内管线迁改的常规做法如下：

1、对于光缆、光纤等弱电，可进行临时迁改。对于直径1米左右的雨水管、给水管、低压燃气管等可以采用临时迁改或者悬吊的措施。

2、基坑范围存在大型雨水管廊、电力管廊、或者直径大于2米的重力污水管等管线时，一般采用以下几种方法：(1)在基坑外新建管廊代替既有管廊，同时废弃既有管廊。(2)车站基坑紧邻周边构建筑物时，施工新管廊场地空间受到限制，需要绕道到其他街道新建管廊。(3)基坑分期施工，先施工没有管廊的一侧基坑，基坑内内部结构施工完成后在内部结构顶板上方新建管廊，代替既有管廊，然后再废除既有管廊，施工原有管廊侧的基坑及基坑内的内部结构。

采用新建管廊来替代既有管廊、管廊绕道到其他街道、基坑分期施工等均需要耗费较大工期和费用，对周围街道的交通和环境以及城市居民的生产生活影响较大。另外管廊的宽度和高度较大，对管廊迁改常会受到周边场地条件限制，成为限制和制约整个工程的关键因素。当临时中断大型管廊，尤其是重要电力管廊时，对城市居民生活及各行业的生产运营影响较大，损失难以估计。

发明内容

本发明的目的是提供一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系及施工方法，以避免基坑施工过程中对管廊的迁改，同时保证既有管廊结构的安全，且又不影响基坑正常施工，使基坑施工和管廊结构的正常使用互不影响。

本发明采用以下技术方案：一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系的施工方法，该施工方法如下：

步骤一、在管廊左右两侧，且均沿管廊的走向间隔布设多个钻孔，且左右两侧的钻孔个数相同，位置相一致；各钻孔的底部位于管廊下的基坑底部以下区域；

步骤二、在钻孔内的位于基坑底部以下的部分浇筑成钢筋结构的灌注桩，在钻孔内，且位于基坑底部上方的部分插入与灌注桩相连接的立柱支撑结构构件，且立柱支撑结构构件的上端伸至管廊底部的位置；

步骤三、清除管廊顶部覆土，并将管廊两侧的土体放坡开挖，挖至管廊底部下方；在管廊底部下方，且由其左或右一侧朝向对侧掏出多个左右两侧贯通的孔洞，多个孔洞沿管廊的走向间隔排布；

将同侧的各立柱支撑结构构件的顶端通过连接钢筋连接；

在各孔洞内均插入横梁，且横梁的左右两端架设于同侧的立柱支撑结构构件顶部钢筋上；

去除管廊底部剩余土体，在管廊底部形成空腔；在空腔内平铺上下两层钢筋，且钢筋的左右两侧架设于连接钢筋上；

步骤五、浇筑混凝土，同侧的各立柱支撑结构构件的顶部形成钢筋混凝土连梁，管廊底部空腔内形成与钢筋混凝土连梁和横梁凝固为一体的钢筋混凝土板。

进一步地，在步骤五后还包括步骤六，如下：步骤六、在管廊左右两侧，且紧贴管廊外侧壁位置施做与管廊同高，且走向相一致的钢筋混凝土墙。

进一步地，还包括步骤七，如下：步骤七、在车站结构顶板上，且贴于各侧立柱支撑结构构件外侧各施做一挡墙，各挡墙均沿管廊走向设置，且高度与车站结构顶板和钢筋混凝土板间的高度相一致；挡墙、车站结构顶板和钢筋混凝土板间围成一腔体；向腔体内浇筑混凝土，凝固形成密实板体。

进一步地，在浇筑前，在两侧的钢筋混凝土墙外侧的钢筋网上设置有多个竖直向的钢管，在同侧中，多个钢管沿管廊走向间隔排布；在两侧中，多个钢管交错设置。

本发明还公开了上述的一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系，包括：

多个支撑柱，均由上下连接的立柱支撑结构构件和灌注桩组成，竖直设置于管廊左右两侧，在同侧中，多个支撑柱沿管廊的走向间隔排布，且灌注桩的下端均位于基坑底部以下区域，立柱支撑结构构件的上端伸至管廊底部的位置；

钢筋混凝土连梁，为两个，各凝固架设于两侧的立柱支撑结构构件的顶部，用于连接同侧的立柱支撑结构构件；

钢筋混凝土板，水平设置于管廊底部下方，其左右与钢筋混凝土连梁凝固连接，前后贯穿管廊的前后；钢筋混凝土板用于架设支撑管廊。

进一步地，在管廊左右两侧，且紧贴管廊外侧壁位置施做有与管廊同高，且走向相一致的钢筋混凝土墙。

进一步地，在车站结构顶板上，且贴于各侧立柱支撑结构构件外侧各施做有一挡墙，各挡墙均沿管廊走向设置，且高度与车站结构顶板和钢筋混凝土板间的高度相一致。

进一步地，在挡墙、车站结构顶板和钢筋混凝土板间围成的腔体内浇筑凝固有密实板体。

本发明的有益效果是：1、在管廊底部设置水平向的钢筋混凝土板，用于架设支撑管廊，同时设置支撑钢筋混凝土板的支撑柱，避免管廊塌陷，以使管廊不受基坑开挖的影响，避免了管廊的迁改；同时可以保护基坑正常施工。2.在车站结构顶板和钢筋混凝土板间围成的腔体内浇筑凝固密实板体，避免因存在空洞而使管廊后期出现下沉，裂缝问题。3.在管廊底部下方，且沿管廊走向间隔掏设孔洞，并在孔洞内插入支垫横梁，保证了在施工过程中对管廊形成支撑。

附图说明

图1为一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系的平面结构示意图；

图2为一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系的a-a剖面示意图；

图3为一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系的b-b剖面示意图；

图4为一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系中横梁的施工示意图；

图5为一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系中管廊底部下方回填平面示意图；

图6为一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系中管廊底部下方回填断面示意图。

其中：1.管廊；2.钻孔；3.横梁；4.钢筋混凝土连梁；5.钢筋混凝土墙；6.基坑；7.基坑底；8.灌注桩；9.立柱支撑结构构件；10.钢管；11.密实板体；12.钢筋混凝土板；13.车站结构顶板；14.挡墙；15.混凝土灌注口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基坑范围内重力管廊原位保护体系，特别适用于地铁车站基坑范围内存在难以迁改的大型管廊、大直径重力型市政管道等的原位保护。其施工过程如下：

在基坑6开挖前，采用雷达探测仪或铁镐等人工探测方法探明基坑6范围内管廊1的走向、埋深、截面尺寸等信息。

在距离管廊1左右两侧，且距离该侧外壁50cm～1.5m的位置，竖直向下布设多个钻孔2，钻孔2在管廊1两侧对称布置，钻孔2间距沿管廊1前后纵向方向间距为3-7米，具体可据管廊1的重量定，管廊1重的话，可加密，如图1所示。钻孔2深度一般为基坑底7设计深度以下7m左右。具体根据基坑坑底下的土层类别而定，如果是岩石层，其稳固性有保证，则3m左右就能保证管廊1的稳固性；如果是砂土地层，则需向下加深，才能保证管廊1的稳固性。而地层土质较差，侧摩阻力较小，可适当增大钻孔深度，可根据桩的竖向承载力大小确定钻孔深度；孔径一般为1-1.5m。孔深和孔径两者相互关联，土层差的话要么增加孔径要么增加孔深。

在钻孔2内的位于基坑6底部以下的部分放入钢筋笼，基坑6底部以上的部分插入角钢组合型格构柱、或型钢、或钢管等刚度较大的立柱支撑结构构件，如格构柱底部插入钢筋笼2.5-3m，顶部伸至管廊1底部，如图2和3所示。格构柱顶部焊接有600×600×25mm的预埋钢板，钢板上表面焊接15根长50cm直径20mm的均竖直向上的锚筋横向间距100mm，纵向间距200mm。

将管廊1顶部覆土清除，并将管廊两侧的土体按1:1-1:1.25放坡开挖，挖至管廊1底相平齐位置，在管廊1底部下方，且由其左或右一侧朝向对侧掏出多个左右两侧贯通的孔洞，多个孔洞沿管廊1的走向间隔排布；具体为每间隔1.5m用洛阳铲掏有一个0.3m宽0.3m高的孔洞。将同侧的各立柱支撑结构构件9的顶端通过连接钢筋连接，将通过连接钢筋将锚筋在纵向上相连接。

在孔洞内插入型钢或者预制混凝土梁作为横梁3，横梁3的左右两端架设于同侧的立柱支撑结构构件9顶部，在管廊1底部起到支垫着管廊1的作用，如图3和4所示。

再用洛阳铲清除管廊1底部型钢或混凝土梁支垫间的剩余土体，使管廊1底部形成一个0.3m高，1.2m宽的空腔。在管廊1底部空腔内平铺直径22mm，上下间距100mm的两层钢筋，且钢筋的左右两侧架设于连接钢筋上；并浇筑混凝土，使管廊底部形成一个0.3m厚的，且与钢筋混凝土连梁4和横梁3凝固连接的钢筋混凝土板12，如图3和4所示。

开挖基坑土体过程中可能会使格构柱产生轻微振动，由此产生管廊晃动、管廊侧墙开裂，特别是对于某些砌体结构管廊，可能会使管廊1结构损坏，影响下方基坑6正在施工的工人的安全。因此，在管廊1两侧紧贴管廊侧墙位置施工有0.25m厚与管廊1同高的钢筋混凝土墙5，对管廊1起到保护作用，防止基坑6开挖对管廊1造成损坏，保障基坑施工工人的安全。如图2和图3所示，钢筋混凝土墙5与管廊1底部下方筋混凝土板12浇筑在一起。

车站结构顶板13距离地表通常为3～5m，车站结构顶板13施工完成后需要回填覆土至地面标高并采用机械压实。由于管廊1的存在，车站结构顶板13无法回填覆土并压实，并且管廊1底距离车站结构顶板13上表面之间有30-50cm的间隙，因此，采用自密实混凝土填充车站结构顶板13与管廊1底部之间的间隙。为了增强混凝土的流动效果，在管廊底部的钢筋混凝土板12内，且位于两侧的钢筋混凝土墙5外侧的钢筋网上设置有多个竖直向的钢管10，具体为每间隔3米预埋一个直径300mm的钢管10，钢管10上下设置，在同侧中，多个钢管10沿管廊1走向间隔排布；在两侧中，多个钢管10交错设置。钢管10的上端作为混凝土灌注口15。

为了防止混凝土流出管廊1外侧，在车站结构顶板13上，且贴于各侧立柱支撑结构构件9外侧各施做一挡墙14，各挡墙14均沿管廊1走向设置，且高度与车站结构顶板13和钢筋混凝土板12间的高度相一致。

挡墙14、车站结构顶板13和钢筋混凝土板12间围成一腔体；混凝土灌注口15灌注水泥，自密实混凝土通过预埋钢管10向腔体内浇筑混凝土，并通过混凝土自重和自身流动性填充满整个空腔，凝固形成密实板体11。如图5和图6所示。

本发明还公开了一种基坑范围内重力管廊原位保护结构体系，包括：

多个支撑柱，均由上下连接的立柱支撑结构构件9和灌注桩8组成，竖直设置于管廊1左右两侧，在同侧中，多个支撑柱沿管廊1的走向间隔排布，且灌注桩8的下端均位于基坑6底部以下区域，立柱支撑结构构件9的上端伸至管廊1底部的位置；

钢筋混凝土连梁4，为两个，各凝固架设于两侧的立柱支撑结构构件9的顶部，用于连接同侧的立柱支撑结构构件9；

钢筋混凝土板12，水平设置于管廊1底部下方，其左右与钢筋混凝土连梁4凝固连接，前后贯穿管廊1的前后；钢筋混凝土板12用于架设支撑管廊1。

在管廊1左右两侧，且紧贴管廊外侧壁位置施做有与管廊1同高，且走向相一致的钢筋混凝土墙5。

在车站结构顶板13上，且贴于各侧立柱支撑结构构件9外侧各施做有一挡墙14，各挡墙14均沿管廊1走向设置，且高度与车站结构顶板13和钢筋混凝土板12间的高度相一致。

在挡墙14、车站结构顶板13和钢筋混凝土板12间围成的腔体内浇筑凝固有密实板体11。

应用该管廊1保护结构对管廊1进行保护后，基坑6可正常开挖，不受管廊影响。本管廊保护结构特别适用于大型重力管廊，或直经较大的重力走水的管廊，其自重大，且改迁时需切断水源，代价大；还适用于设置在城市交通主干道，管线复杂，周边建筑密集的车站基坑，采用该基坑范围内重力管廊原位保护结构体系，可以对难以迁改的管廊、大型重力流管道等进行原位保护，不影响车站基坑6施工。