一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构及施工方法与流程

本发明涉及地下水工施工技术领域，具体为一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构及施工方法。

背景技术：

钢-混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的结构形式，它充分发挥了钢和混凝土两种材料的力学性能优势，优化了结构的设计。凭借其显著的技术经济效益和社会效益，钢-混凝土组合结构在桥梁、房屋建筑领域快速发展，如型钢筋混凝土凝土柱、钢板混凝土组合梁、钢管混凝土、钢骨混凝土等多种结构形式日趋应用成熟，但对于地下结构仍应用较少。

本发明针对一种地下水工结构，当地下筒体结构高度较高时采用满堂支架法等传统方法施工存在安全风险高、施工环境和施工工序复杂等问题，特别是针对小直径圆筒结构，支架的搭设及后期拆除困难大，井壁钢筋密集，安装模板，浇筑混凝土操作不便、工效低下，成为地下水工结构施工中的一大难题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中当地下筒体结构高度较高时，采用满堂支架法等传统方法施工存在安全风险高、施工环境和施工工序复杂等技术缺陷，本发明提供了一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构及施工方法，不锈钢内壁在结构正常使用阶段作为入流筒内污水结构抗腐蚀措施，外侧碳素钢为钢结构受力体系组成部分，承受施工阶段与正常使用阶段荷载，解决了上述技术问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构，包括圆筒钢结构和纤维混凝土结构两大部分，圆筒钢结构包括钢结构内壁筒、t型主肋、角钢竖肋、环向钢板和栓钉抗剪连接件，钢结构内壁筒采用内侧不锈钢外侧碳素结构钢复合钢板，钢结构内壁筒外侧及t型主肋腹板和翼缘板两侧焊接栓钉抗剪连接件，钢结构内壁筒外侧焊接角钢竖肋，角钢竖肋与圆筒钢结构件加焊钢板作为局部加强，钢结构内壁筒外侧水平方向焊接环向钢板，与角钢竖肋和t型主肋进行焊接，圆筒钢结构底部设置环向钢板，环向钢板在圆筒底板浇筑前预埋，在圆筒钢结构与基坑围护结构之间填充外墙结构混凝土，外墙混凝土使用具有良好抗裂性能的纤维混凝土。

本发明还提供了一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构的施工方法，该施工方法包括以下施工步骤：

s1：根据施工场地条件、设备起重能力，对于高度较高、直径较大的钢筒结构进行合理的分层、分块，然后在工厂先行预制钢结构内壁筒，钢筒外侧t型主肋为两块碳素结构钢板焊接组成，t型主肋焊接使用埋弧焊，角钢竖肋与环向钢板焊接为二氧化碳保护焊，顶部设置4个吊环；

s2：在钢结构圆筒主体外侧及t型主肋焊接栓钉抗剪连接件，栓钉施工配备专用栓钉焊机，使用栓钉焊枪施焊；

s3：单层钢结构全部预制焊接完成后，碳素结构钢施工防腐涂层，利用平板车将预制好的钢结构运输至现场，起重设备吊装第一层钢结构，下放到位后与底部环向钢板焊接固定，接缝部位施工防腐涂层，浇筑第一层背部纤维混凝土；

s4：浇筑第一层外墙纤维混凝土，混凝土强度达到5mpa以上后开始第二层钢结构吊装，重复步骤s3、s4直至整个结构施工完成吊装第二层钢结构，与第一层进行焊接，浇筑第二层纤维混凝土，重复以上步骤至结构安装完成

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，可以达到以下有益效果：

1、本发明一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构，具有结构简单，受力条件好，施工工期短、不增加造价、耐久性好等优点，采用的钢结构既作为整个圆筒结构的受力体系，又替代混凝土施工模板起支撑作用，所述钢-混组合外墙结构内壁筒采用的不锈钢与碳素钢结合的复合钢板，不锈钢内壁在结构正常使用阶段作为入流筒内污水结构抗腐蚀措施，外侧碳素钢为钢结构受力体系组成部分，承受施工阶段与正常使用阶段荷载。

2、本发明所述的施工方法，分层施工减少了钢筋绑扎工序、高支模的支架搭设和模板安装工序，大大缩短了地下圆筒结构明挖顺作法施工的工期，可广泛用于需快速施工的地下水工建筑物。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构的整体结构示意图；

图2为本发明一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构的俯视图；

图3为图2中的局部放大示意图；

图中：1-钢结构内壁筒，2-t型主肋，3-角钢竖肋，4-环向钢板，5-纤维混凝土，6-栓钉抗剪连接件。

具体实施方式

如图1至图3所示，为一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构的示意图，包括圆筒钢结构和纤维混凝土结构两大部分，圆筒钢结构包括钢结构内壁筒1、t型主肋2、角钢竖肋3、环向钢板4和栓钉抗剪连接件6，钢结构内壁筒1采用内侧不锈钢外侧碳素结构钢复合钢板，钢结构内壁筒1外侧及t型主肋2腹板和翼缘板两侧焊接栓钉抗剪连接件6，钢结构内壁筒1外侧焊接角钢竖肋3，角钢竖肋3与圆筒钢结构加焊钢板作为局部加强，钢结构内壁筒1外侧水平方向焊接环向钢板4，与角钢竖肋3和t型主肋2进行焊接，圆筒钢结构底部设置环向钢板4，环向钢板4在圆筒底板浇筑前预埋，在圆筒钢结构与基坑围护结构之间填充外墙结构混凝土，外墙混凝土使用具有良好抗裂性能的纤维混凝土5。

一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构的施工方法，该施工方法包括以下施工步骤：

步骤一：根据施工场地条件、设备起重能力，对于高度较高、直径较大的钢筒结构进行合理的分层、分块，然后在工厂先行预制钢结构内壁筒1，钢筒外侧t型主肋2为两块碳素结构钢板焊接组成，t型主肋2焊接使用埋弧焊，角钢竖肋3与环向钢板4焊接为二氧化碳保护焊，顶部设置4个吊环；

步骤二：在钢结构圆筒主体外侧及t型主肋2焊接栓钉抗剪连接件6，栓钉施工配备专用栓钉焊机，使用栓钉焊枪施焊；

步骤三：单层钢结构全部预制焊接完成后，碳素结构钢施工防腐涂层，利用平板车将预制好的钢结构运输至现场，起重设备吊装第一层钢结构，下放到位后与底部环向钢板4焊接固定，接缝部位施工防腐涂层，浇筑第一层背部纤维混凝土5；

步骤四：浇筑第一层外墙纤维混凝土5，混凝土强度达到5mpa以上后开始第二层钢结构吊装，重复步骤三和步骤四直至整个结构施工完成吊装第二层钢结构，与第一层进行焊接，浇筑第二层纤维混凝土5，重复以上步骤至结构安装完成。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构，包括圆筒钢结构和纤维混凝土结构两大部分，其特征在于，

所述圆筒钢结构包括钢结构内壁筒（1）、t型主肋（2）、角钢竖肋（3）、环向钢板（4）和栓钉抗剪连接件（6），所述钢结构内壁筒（1）采用内侧不锈钢外侧碳素结构钢复合钢板，所述钢结构内壁筒（1）外侧及t型主肋（2）腹板和翼缘板两侧焊接栓钉抗剪连接件（6），所述钢结构内壁筒（1）外侧焊接角钢竖肋（3），角钢竖肋（3）与圆筒钢结构件加焊钢板作为局部加强，钢结构内壁筒（1）外侧水平方向焊接环向钢板（4），与角钢竖肋（3）和t型主肋（2）进行焊接，所述圆筒钢结构底部设置环向钢板（4），环向钢板（4）在圆筒底板浇筑前预埋，在圆筒钢结构与基坑围护结构之间填充外墙结构混凝土，外墙混凝土使用具有良好抗裂性能的纤维混凝土（5）。

2.一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构的施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下施工步骤：

s1：根据施工场地条件、设备起重能力，对于高度较高、直径较大的钢筒结构进行合理的分层、分块，然后在工厂先行预制钢结构内壁筒（1），钢筒外侧t型主肋（2）为两块碳素结构钢板焊接组成，t型主肋（2）焊接使用埋弧焊，角钢竖肋（3）与环向钢板（4）焊接为二氧化碳保护焊，顶部设置四个吊环；

s2：在钢结构圆筒主体外侧及t型主肋（2）焊接栓钉抗剪连接件（6），栓钉施工配备专用栓钉焊机，使用栓钉焊枪施焊；

s3：单层钢结构全部预制焊接完成后，碳素结构钢施工防腐涂层，利用平板车将预制好的钢结构运输至现场，起重设备吊装第一层钢结构，下放到位后与底部环向钢板（4）焊接固定，接缝部位施工防腐涂层，浇筑第一层背部纤维混凝土（5）；

s4：浇筑第一层外墙纤维混凝土（5），混凝土强度达到5mpa以上后开始第二层钢结构吊装，重复步骤s3、s4直至整个结构施工完成吊装第二层钢结构，与第一层进行焊接，浇筑第二层纤维混凝土（5），重复以上步骤至结构安装完成。

技术总结
本发明公开了一种地下圆筒钢筋混凝土组合外墙结构，包括钢结构内壁筒、T型主肋、角钢竖肋、环向钢板、栓钉抗剪连接件和纤维混凝土，地下圆筒结构属于地下水工结构物，采用明挖顺作法施工，建成后井筒内部入流污水为带压工作状态，钢结构圆筒壁采用不锈钢与碳素结构钢复合钢板，钢结构圆筒主体外侧、T型主肋腹板和翼缘板两侧焊栓钉抗剪连接件。本发明适用于顺作法结构施工，对于直径大、高度高的结构采用分层分块加工后再进行安装，钢结构安装完成后浇筑外侧混凝土，此时内壁筒起内模板作用，后期与外墙混凝土一体作为永久结构，采用本发明的施工方法降低了地下圆筒结构的施工难度，大大缩短了结构的施工工期。

技术研发人员：戴小松;朱海军;罗义生;刘开扬;石九州;陈伟;苏长毅;谷海华
受保护的技术使用者：中建三局基础设施建设投资有限公司;中建三局集团有限公司
技术研发日：2020.06.17
技术公布日：2020.09.15