一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法的制作方法

本发明涉及地下工程建设领域，特别涉及一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法。

背景技术：

管幕工法最早在日本被用于修建穿越铁路的通道工程，国内首次使用管幕工法是在香港某城市地下通道的修建中。管幕工法经过国内学多年的研究和在工程中的成功实施，其已发展成熟。但由于传统的管幕结构管径较小，管内施工困难，管间横向刚度比较弱，无法进行大断面开挖，故开挖管幕内部土体时，需要架设大量临时支撑以确保整体结构的稳定性，造成施工进度较慢。横向断面多为拱形结构，空间利用率低。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法，具体技术方案如下：

一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法，包括以下步骤：

(1)利用明挖工作坑，在地面下按照先下后上的原则进行导洞施工，导洞施工时及时做好初期支护，配合注浆技术加固土体；先进行a导洞施工，a导洞施工结束后进行b导洞、c导洞、d导洞施工；

(2)利用明挖一侧工作坑，搭建施工作业平台，将大直径钢管顶入土体，顶进钢管同时在钢管头注入膨润土减少顶进阻力，在钢管上部进行注浆加固土体，钢管顶进一段距离后，进行人工掏土，然后继续顶进；

(3)在钢管中沿着钢管纵向隔0.5-1.2m焊接工字钢横向支撑；

(4)a导洞底部铺设防水层，然后进行底纵梁施工，根据钢管柱设计位置对a导洞和b导洞进行人工挖孔，人工挖孔后进行钢管柱的支模和浇筑；

(5)在b导洞内进行顶纵梁钢筋绑扎和支模浇筑，同时铺设顶纵梁的防水设施，并同时预留好钢筋及防水接头条件；

(6)在c导洞和d导洞内进行人工挖孔，然后进行人工挖孔桩及冠梁的钢筋绑扎和混凝土浇筑；

(7)将钢管水平间隔0.1倍管径—1倍管径水平顶入土体，钢管切割方槽1m——10m，方槽处相邻钢管用钢板焊接牢固形成方桶，在钢管之间形成横向通道；

(8)c导洞和d导洞根据钢管方槽位置与所述横向通道连通，在c导洞、d导洞及所述横向通道内绑扎钢筋，浇筑混凝土形成横梁或者横向焊接型钢形成横梁，使横梁、冠梁和顶纵梁连接成为一个整体，形成对管幕横向支撑；

(9)采用台阶法分段开挖负一层土体至中板位置，开挖同时破除部分c导洞和d导洞，边开挖土体边切割钢管下部多余部分，同时用钢板将钢管连接，开挖结束后浇筑负一层中板和侧墙；

(10)挖负二层土体至底板位置，破除a导洞，并浇筑底板和侧墙；

(11)浇筑顶板后，b导洞、c导洞、d导洞内回填素混凝土。

所述的一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法，其优选方案为大直径钢管为1.0m-2.2m。

所述的一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法，其优选方案为利用液压千斤顶或顶管机实现大直径钢管的顶进。

本发明的有益效果：本发明的技术方案相比较传统的管幕工法，此支护体系方便管内施工，横向采用钢筋混凝土或者型钢作为支撑，弥补了传统管幕结构各钢管横向刚度不够，可以进行大断面开挖，大大提高了其横向刚度和承载力。在开挖管幕下方的土体时，不需要架设大量的支撑，进而减少了施工造价，缩短了工期，简化了施工工序。本发明的创新点如下：

1)本工法采用大直径钢管，钢管采用横向支撑进行局部加强，提高大直径钢管承载力；

2)横向采用钢筋混凝土或者型钢连接，弥补了传统管幕结构各钢管间仅用锁扣连接，致使管幕结构相邻钢管的连接处受力十分薄弱的缺点，本工法提出的新型管幕支护体系大大提高了其横向刚度和承载力，大断面开挖钢管幕下方土体时，无需架设大量的临时支撑，进而减少施工造价，缩短工期，简化施工工序。

3)本工法提出的管幕结构上部为水平面，整体断面为矩形结构，相对于拱形断面，大大提高了地下空间的利用率。

4)本工法采用大直径顶管结合洞桩修建地下结构，减少施工工序，保证施工质量，可进行大断面开挖缩短工期并降低造价；增加横向刚度，降低地面沉降。

5)本工法边跨采用人工挖孔桩支护，与竖向采用钢管支护的管幕工法相比，减少顶管数量，节省工期和降低造价。

6)本工法顶板一次性浇筑，与传统的两次衬砌相比，施工步骤更简单，工期更短，造价更低。

附图说明

图1为一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构示意图；

图2为导洞、钢管顶进结构示意图；

图3为底板、钢管柱、顶板、人工挖空住、冠梁和钢管切割方槽施工示意图。

图中，1为a导洞，2为b导洞，3为c导洞，4为d导洞，5为大直径钢管，6为注浆加固土体，7为底纵梁，8为钢管柱，9为顶纵梁，10为横向支撑，11为人工挖孔，12为冠梁，13为方槽，14为人工挖孔桩，15为横梁，16为侧墙，17为中板，18为底板，19为素混凝土，20为地面。

具体实施方式

如图1-图3所示一种大直径顶管结合洞桩修建地下结构新工法，包括以下步骤：

(1)利用明挖工作坑，在地面下按照先下后上的原则进行导洞施工，导洞施工时及时做好初期支护，配合注浆技术加固土体；先进行a导洞1施工，a导洞1施工结束后进行b导洞2、c导洞3、d导洞4施工；

(2)利用明挖一侧工作坑，搭建施工作业平台，将大直径钢管5顶入土体，顶进钢管同时在钢管头注入膨润土减少顶进阻力，在钢管上部进行注浆加固土体6，钢管顶进一段距离后，进行人工掏土，然后继续顶进；

(3)在钢管中沿着钢管纵向隔0.5-1.2m焊接工字钢横向支撑10；

(4)a导洞1底部铺设防水层，然后进行底纵梁7施工，根据钢管柱8设计位置对a导洞1和b导洞2进行人工挖孔11，人工挖孔11后进行钢管柱8的支模和浇筑；

(5)在b导洞2内进行顶纵梁9钢筋绑扎和支模浇筑，同时铺设顶纵梁9的防水设施，并同时预留好钢筋及防水接头条件；

(6)在c导洞3和d导洞4内进行人工挖孔11，然后进行人工挖孔桩14及冠梁12的钢筋绑扎和混凝土浇筑；

(7)将钢管水平间隔0.1倍管径—1倍管径水平顶入土体，钢管切割方槽1m——10m，方槽13处相邻钢管用钢板焊接牢固形成方桶，在钢管之间形成横向通道；

(8)c导洞3和d导洞4根据钢管方槽13位置与所述横向通道连通，在c导洞3、d导洞4及所述横向通道内绑扎钢筋，浇筑混凝土形成横梁15或者横向焊接型钢形成横梁15，使横梁15、冠梁12和顶纵梁9连接成为一个整体，形成对管幕横向支撑；

(9)采用台阶法分段开挖负一层土体至中板17位置，开挖同时破除部分c导洞3和d导洞4，边开挖土体边切割钢管下部多余部分，同时用钢板将钢管连接，开挖结束后浇筑负一层中板17和侧墙16；

(10)挖负二层土体至底板18位置，破除a导洞1，并浇筑底板18和侧墙16；

(11)浇筑顶板后，b导洞2、c导洞3、d导洞4内回填素混凝土19。

大直径钢管5为1.0m-2.2m。

利用液压千斤顶或顶管机实现大直径钢管5的顶进。