一种水下拼接U型槽施工地铁车站的方法与流程

本发明属于地下建筑工程领域，尤其涉及一种采用预制U型槽水下建造地铁车站基坑工程的施工方法。

背景技术：

常规地铁车站基坑多为宽度约20m的狭长型基坑，深度一般17～25m，常遇有地下水，在市区大规模降水引起地面沉降、建筑物倾斜等工程事故的案例较多。且对于一些地下水较丰富的地区，采用帷幕降水亦不能有效控制水位在开挖面以下，只能采用水下施工，但是水下施工存在诸多问题：水下浇筑混凝土工序复杂、质量难以保证，同时污染水资源。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种采用预制U型槽水下建造地铁基坑工程的施工方法。先采用预制围护桩采用水下开挖土方，然后采用预制U型槽在水下拼接成半封闭止水箱，减少对地下水影响，提高施工效率和混凝土质量，推动地下工程产业化进程。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种水下拼接U型槽施工地铁车站的方法，包括以下步骤：

步骤1)在基坑周边施工单轴的水泥搅拌桩，使水泥搅拌桩绕整个基坑围成一圈，且在每个所述的水泥搅拌桩的水泥土凝固前将截面为工字型的预制桩沿着水泥搅拌桩的轴线方向压入到设计位置，形成围护桩；各个围护桩之间形成基坑开挖围护墙；

作为优化方案，所述的水泥搅拌桩与工字型的预制桩同轴安装。

步骤2)对基坑进行开挖，同时施工锚索对围护桩进行固定；

作为优化方案，在对基坑开挖时，水位以下的土方的采取水下开挖，并采取桩间挂钢筋网保证土体不塌方。

步骤3)、剔除每个围护桩附近基坑内侧水泥土体，露出围护桩的凹口作为U型槽卡口，且U型槽的高度要高于地下水位。

作为优化方案，为方便清理，可在工字型围护桩凹口内放置松木先填充，后期直接取出，并在放入U型槽后在空隙中注浆填实。

步骤4)顺着围护桩的凹口放置最端头的U型槽，然后将预制端墙顺着围护桩的凹口压在端头U型槽一侧，并将预制端墙利用锚索固定，使其不发生倾倒；

作为优化方案，端头U型槽与预制端墙搭接处留有一条空隙，在空隙中注入微膨胀防水砂浆，提高接缝处的防水性能。

步骤5)、依次排列放置预制U型槽，最后放置基坑另一侧的预制端墙，最后形成上方开口式的箱型结构。

作为优化方案，U型槽侧板间的搭接有两种形式，一种是两侧板间留中间孔隙，在U型槽放入指定位置后注入微膨胀防水砂浆；另一种是两侧板在边缘位置变薄，在浇筑车站内墙时，可在此处加厚现浇混凝土厚度；两种方法均可提高车站结构的整体防水性能。

作为优化方案，U型槽底板搭接时，有搭接部分采用柔性防水条填充止水，在相邻U型槽底板间留有间隙，一方面降低拼接难度，另一方面在后期浇筑底板混凝土时可增加此处的渗水路径，提高车站底板防水性能。

步骤6)、将拼接好的箱型结构空隙处均注浆止水，然后将其内的水抽干，局部漏水处采取堵水封闭措施。

步骤7)、在干燥环境下，在箱型结构内侧整体铺设防水卷材，现场浇筑车站叠合底板、侧墙，同时浇筑车站立柱的混凝土；

步骤8)、最后浇筑顶板的混凝土，在浇筑顶板混凝土时，要和预制工字型围护桩连接，利用压顶梁提高车站的抗浮能力。

作为优化方案，所述的U型槽包括一个底板以及与底板为一体结构且对称设置的两个侧板，在两个侧板的外侧设有与围护桩的凹口配合的凸棱，在两个侧板的两侧设有用于与相邻U型槽形成中间孔隙的凹槽。

作为优化方案，所述的U型槽包括一个底板以及与底板为一体结构且对称设置的两个侧板，在两个侧板的外侧设有与围护桩的凹口配合的凸棱，所述的两个侧板的边缘位置变薄。

作为优化方案，所述U型槽的底板的一侧设有用于相邻U型槽搭接的搭接部分。

本发明的有益效果为：

(1)本发明针对地下水无法处理的深基坑水下开挖后建造地铁车站，采用事先预制好的拼装块水下拼装，对地下水位无影响，同时由于拼块已预制成型，无需水下现浇导致水泥浆液流失等问题，对地下水资源无污染。

(2)本发明采用的预制构件均是在理想的环境中绑扎、浇筑、养护而成的，一是其质量优于现场水下浇筑构件，耐久性能得到提高；二是施工无需养护，基坑现场施工速度得到提高；三是后期可以与现浇结构叠合，有效减薄现浇结构厚度，节约工程材料。

附图说明

图1是基坑围护结构示意图；

图2是开挖完成示意图；

图3是拼装U型槽俯视图；

图4是端头U型槽与端墙的角部连接图；

图5a是相邻U型槽侧板间的接口示意图；

图5b是另一种相邻U型槽侧板间的接口示意图；

图6是相邻U型槽底板间的接口示意图；

图7是拼装U型槽剖面图；

图8是现浇完成后的车站结构示意图；

图9是U型槽轴侧视图。

图中：1是搅拌桩，2是工字型的预制桩，3是锚索，4是U型槽侧，4a是U型槽侧板，4b是U型槽底板，5是预制端墙，6是端头U型槽与预制端墙间的留孔注入砂浆，7是U型槽侧板间的留孔注入砂浆，8是柔性防水条，9是车站叠合底板，10是车站侧墙，11是车站立柱，12顶板，13压顶梁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

首先，本发明涉及到的主要装置包括水泥搅拌桩、工字型的预制桩和U型槽；其中水泥搅拌桩采用直径1.1m的水泥搅拌桩，在凝固前并将截面为工字型的预制桩沿着水泥搅拌桩的轴线法相压入水泥搅拌桩的设计位置，形成围护桩。

所述的U型槽的结构包括两种：

一种是：U型槽包括一个底板以及与底板为一体结构且对称设置的两个侧板，在两个侧板的外侧设有与围护桩的凹口配合的凸棱，在两个侧板的两侧设有用于与相邻U型槽形成中间孔隙的凹槽(如图5a所示)；所述U型槽的底板的一侧设有用于相邻U型槽搭接的搭接部分。

另一种是：所述的U型槽包括一个底板以及与底板为一体结构且对称设置的两个侧板，在两个侧板的外侧设有与围护桩的凹口配合的凸棱，所述的两个侧板的边缘位置变薄(如图5b所示)；所述U型槽的底板的一侧设有用于相邻U型槽搭接的搭接部分。

其中利用上述装置进行具体实施的方法，不采取降水措施进行土方开挖，同时施工锚索3、挂钢筋网，保证基坑稳定性。

如下：

步骤1、如图1，在基坑周边施工单轴水泥搅拌桩1，在水泥土凝固前将截面为工字型的预制桩2压入设计位置，单轴水泥搅拌桩1和工字型的预制桩2组合后形成围护桩，直至围护桩绕整个基坑围成一圈，形成基坑开挖围护墙。

步骤2、如图2，进行土方开挖，同时施工锚索3，使围护桩固定；水位以下的采取水下开挖，并采取桩间挂钢筋网保证土体不塌方。

步骤3、如图2和图3，剔除围护桩附近基坑内侧水泥土体，露出工字型围护桩(与围护桩在指同一个部件)的凹口作为U型槽侧板4a的卡口，防止U型槽在下放过程中发生偏斜，U型槽的高度要高于地下水位1～2m。

作为优化方案，为方便清理，可在工字型围护桩凹口内放置松木先填充，后期直接取出，并在放入U型槽后在空隙中注浆填实。

步骤4、如图3，顺着工字型围护桩2的凹口放置最端头的U型槽4，然后将预制端墙5顺着工字型围护桩的凹口压在端头U型槽一侧，并将预制端墙5利用锚索3固定，使其不发生倾倒。

作为优化方案，如图4，端头U型槽4与预制端墙5搭接处留有一条空隙，在空隙中注入微膨胀防水砂浆，提高接缝处的防水性能；如图所示的端头U型槽与预制端墙间的留孔注入砂浆6；

步骤5、依次排列放置预制U型槽4，最后放置基坑另一侧的预制端墙，最后形成上方开口式的箱型结构。

作为优化方案，U型槽侧板4a间的搭接有两种形式：

一种是两侧板间留中间孔隙，如图5a，在U型槽放入指定位置后注入微膨胀防水砂浆，该方式针对的是上面所述的第一种U型槽结构；

另一种是两侧板在边缘位置变薄，如图5b中的U型槽侧板间的留孔注入砂浆7，在浇筑车站内墙时，可在此处加厚现浇混凝土厚度；两种方法均可提高车站结构的整体防水性能。

作为优化方案，U型槽底板4b搭接时，如图6，有搭接部分采用柔性防水条8填充止水，在两块U型槽底板4b间留有间隙，一方面降低拼接难度，另一方面在后期浇筑底板混凝土时可增加此处的渗水路径，提高车站底板防水性能。

步骤6、将拼接好的箱型结构空隙处均注浆止水，然后将其内的水抽干，局部漏水处采取堵水封闭措施。

步骤7、在干燥环境下，在箱型结构内侧整体铺设防水卷材，现场浇筑车站叠合底板9、车站侧墙10，同时浇筑车站立柱11的混凝土。

步骤8、最后浇筑顶板12的混凝土，在浇筑顶板混凝土时，要和预制工字型围护桩1连接，利用压顶梁13提高车站的抗浮能力。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。