一种矩形钢管幕脚部连接结构及其施工方法与流程

本发明涉及以管幕结构作为支护结构的地铁暗挖车站，主要涉及管幕结构脚部基础的构造及管幕结构与基础的连接方法。

背景技术：

近年来，城市地下工程修建进入黄金时期。随着科技的进步，用于开挖的支护理念及方式也逐渐发生改变。其中采用管幕支护形式下的开挖对地表及周边环境的影响较小，且管幕工法在一定程度上可以起到阻水的效果。因此，我国多个在建或已建工程均采用管幕支护的形式进行施工。一般的管幕结构形式为半封闭的拱形结构，这种结构受力性能较好，但其空间利用率较小，因此出现了平顶形式的矩形管幕结构。为了保证该种管幕结构不在开挖管幕下方土体时出现整体下沉，需在管幕结构的脚部进行加固，常常将多根钢管并排连接在一起，以增加管幕结构脚部的承载力，见图1。但此种加固方式需要增加顶管的数量，延长施工工期，加之顶管施工过程中，顶进精度难以控制，如果偏差较大，相邻钢管的连接比较困难，则会降低管幕端部的加固效果，进而造成管幕结构的整体下沉，进而影响管幕结构的支护效果。

技术实现要素：

本发明提供一种便于施工，并且能够有效的加固管幕结构脚部的连接结构及施工方法，加固效果更为显著，与后期车站的侧墙和底板的施工相结合，优化了施工步序。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种矩形钢管幕脚部连接结构，包括置于导洞内的l型基础、位于导洞外的竖向钢管，以及用于连接竖向钢管和l型基础的两排竖向螺栓，所述竖向钢管朝向l型基础的一面上开设有两排与竖向螺栓对应的螺栓孔，所述竖向螺栓一端穿过竖向钢管上的螺栓孔，另一端通过预埋钢筋与l型基础连接。

所述竖向钢管与l型基础之间的区域竖向布置有小直径钢管，该小直径钢管用于穿过竖向螺栓。

所述竖向螺栓与预埋钢筋在所述小直径钢管内焊接。

本发明还提供一种矩形钢管幕脚部连接结构的施工方法，包括如下步骤：

1）首先采用台阶法施工管幕下方的导洞，边开挖边进行支护，直至沿着管幕轴向贯通，在导洞施工时根据竖向钢管的螺栓孔的间距，在暗挖初支内预埋小直径钢管；

2）接着对l型基础进行施工，钢骨架开始绑扎时在其顶部设置预埋钢筋，预埋时根据导洞上预埋的小直径钢管的孔位进行随机调整，确保两者在同一中心线上，以，钢骨架搭接完成后，支模浇筑混凝土；

3）顶进竖向钢管；

4）顶管完成后，将竖向螺栓从螺栓孔内下穿，保证在不需要破除导洞支护的情况下能通过小直径钢管与l型基础的预埋钢筋焊接；

5）竖向螺栓与预埋钢筋焊接完毕后，针对连接处支模，进行整体浇筑混凝土，整体管幕结构和脚部加固施工完毕。

由以上技术方案可知，本发明结构简单，便于修建，减少了竖向管幕的顶进数量，大大减少了施工工期，可适用于各种管幕工法的基础形式；l型基础形式，可以与后期主体结构完美契合，增大了空间利用率，方便施工，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明矩形钢管幕脚部连接结构的示意图；

图2为使用本发明矩形管幕脚部连接结构的车站剖面图；

图3为本发明中竖向钢管的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图2所示，矩形钢管幕脚部连接结构10是管幕支护的一部分，用于对管幕结构的脚部进行加固，并与后期主体结构20完美契合，增大了空间利用率，方便施工。

如图1和3所示，矩形钢管幕脚部连接结构10包括l型基础30和竖向钢管40，l型基础置于暗挖的导洞70内部，竖向钢管置于导洞外侧，其中竖向钢管面向导洞的一侧开设有两排螺栓孔41，竖向钢管与l型基础通过竖向螺栓50进行固定连接。

所述竖向螺栓50一端穿过竖向钢管上的螺栓孔41，另一端通过预埋钢筋31与l型基础30连接。所述竖向钢管与l型基础之间的区域竖向布置有小直径钢管60，该小直径钢管用于穿过竖向螺栓，使得竖向螺栓与预埋钢筋在小直径钢管内焊接。

本发明矩形钢管幕脚部连接结构用于管幕结构施工的具体方法如下：

一、首先采用台阶法施工管幕下方的导洞70，边开挖边进行支护，直至沿着管幕轴向贯通。并在导洞施工时根据竖向钢管的螺栓孔的间距，在暗挖初支内预埋φ45@150的小直径钢管60，预埋前两端采用塑料胶带进行封堵防止混凝土进入，并采用格栅进行固定，防止喷混凝土时小直径钢管发生偏移。

二、对l型基础进行施工，钢筋骨架开始绑扎时应在其顶部设置预埋钢筋31，预埋长度满足35d，外露长度大于32d，预埋时根据暗挖导洞上的小直径钢管的孔位进行随机调整，确保两者在同一中心线上，以便后续进行连接。钢骨架搭接完成后，支模浇筑混凝土。

三、在钢管顶进过程中，对于在暗挖导洞内连接的竖向钢管顶进时精度的控制至关重要，其不仅影响到上部顶管的方向，而且影响与l型基础的连接，施工时应不间断性进行测量，及时纠偏，力争竖向钢管的上下孔位水平，使其螺栓孔与小直径钢管上下连接孔相通。

四、顶管完成后，将竖向螺栓50从螺栓孔41内下穿，保证在不需要破除导洞支护的情况下能通过暗挖预埋小直径钢管60与l型基础的预埋钢筋31焊接，焊接长度不小于10d。

五、竖向螺栓与预埋钢筋焊接完毕后，进行质量检查，检验合格后，针对连接处支模，进行整体浇筑混凝土，整体管幕结构和脚部加固施工完毕。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种矩形钢管幕脚部连接结构及其施工方法，包括置于导洞内的L型基础、位于导洞外的竖向钢管，以及用于连接竖向钢管和L型基础的两排竖向螺栓，所述竖向钢管朝向L型基础的一面上开设有两排与竖向螺栓对应的螺栓孔，所述竖向螺栓一端穿过竖向钢管上的螺栓孔，另一端通过预埋钢筋与L型基础连接。本发明结构简单，便于修建，减少了竖向管幕的顶进数量，大大减少了施工工期，可适用于各种管幕工法的基础形式；L型基础形式，可以与后期主体结构完美契合，增大了空间利用率，方便施工，提高了经济效益。

技术研发人员：王圣涛;汪家雷;张效铭;李慎刚;夏云朋;徐松苗;赵文;肖俊航;刘恒;程诚
受保护的技术使用者：中铁四局集团第五工程有限公司;东北大学
技术研发日：2017.05.23
技术公布日：2017.08.29