一种地铁隧道上方基坑开挖的抗浮起装置的制作方法

本实用新型涉及开挖土方的技术领域，尤其涉及一种地铁隧道上方基坑开挖的抗浮起装置。

背景技术：

在地铁沿线以及保护区施工开挖土方时，开挖土方时，难免会导致土地的隆起，因此施工时需要采取一定的保护措施，减少对地铁的不利影响。特别是滨海滩涂地貌，施工更加复杂，在施工处置过程中，平整地面卸载土方容易引起地铁隧道上浮。如何对地铁进行保护，以及满足施工要求，是急需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种地铁隧道上方基坑开挖的抗浮起装置，能有效地抑制地面的隆起。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种地铁隧道上方基坑开挖的抗浮起装置，基坑内设有多个竖井，抗浮起装置包括锁口圈组件、井身组件和井底组件；锁口圈组件设置在竖井的锁口圈层处，井身组件设置在竖井的井身层处，井底组件设置在竖井的井底层处；

锁口圈组件包括砂浆锚杆、上支模板、下支模板和砼；竖井的锁口圈层呈阶梯状，锁口圈层形成有上口壁和下口壁，砂浆锚杆插入下口壁处的土体内，下口壁处设有网喷砼层，上支模板贴靠在上口壁处，下支模板贴靠在下口壁处的网喷砼层上，砼设置在上支模板和下支模板之间，砼内设有钢筋笼；

井身组件包括网喷砼层、钢筋网、格栅钢架、锁脚锚管、连接筋；钢筋网贴靠在井身的井壁上，格栅钢架贴靠在钢筋网上，锁脚锚管插入井身的土体内，格栅钢架通过连接筋固定在锁脚锚管上；钢筋网、连接筋和格栅钢架均位于网喷砼层内；

井底组件包括抗浮板、多根冠梁和多根抗拔桩；多根抗拔桩设置在地铁隧道的两侧，且抗拔桩位于井底以下的土体内，冠梁的两端连接相邻的两根抗拔桩，抗浮板设置在井底处。

进一步的是：基坑外围设有止水帷幕，止水帷幕的最低处位于岩石层以下。

进一步的是：连接筋的数量有多条，多条连接筋呈环状分布。能将格栅钢架牢固地固定在一起。

进一步的是：抗浮板由钢筋网和混凝土一体浇筑形成。抗浮板能抑制地面隆起。

进一步的是：井身内设有加固墙，加固墙的一端连接在井身的井壁上，加固墙的另一端连接在对面的井壁上。加固墙可以使得井身更加的稳固。

进一步的是：加固墙由钢筋笼和砼一体灌注形成。

进一步的是：井身的井壁处设有角钢，格栅钢架焊接在角钢上。格式钢架能更牢固地固定在井壁上。

进一步的是：锁口圈层下口壁处的网喷砼层的厚度为10cm，砂浆锚杆的长度为2m，砂浆锚杆的外径为22mm。适合一般情况的需求。

进一步的是：井身处网喷砼层的厚度为25cm，锁脚锚管的长度为3m，外径为42mm。适合一般情况的需求。

进一步的是：浇筑后的混凝土的厚度为15cm。适合一般情况的需求。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本实用新型的锁口圈步骤能增强锁口圈地层位置的稳定性，井身步骤中的格栅钢架、锁脚锚管等增强了井身的稳定性，使得井身不会开裂或坍塌。井身开挖到底后，抗浮板和抗拔桩一起有效地限制了土地的隆起，保护了地铁隧道。开挖竖井间区域时，竖井间区域开挖引起的土地隆起趋势，会受到竖井区域内的井身的摩擦力的作用，从而可以减轻竖井间区域的土地隆起。拆除竖井间区域两侧的锁口圈和井身，并及时施工好抗浮板之后，抗拔桩和抗浮板能形成更大的保护范围，防止土地隆起。

附图说明

图1是施工抗拔桩的示意图。

图2是放坡开挖锁口圈地层处的示意图。

图3是施工锁口圈地层处砂浆锚杆和网喷砼的示意图。

图4是施工锁口圈地层处支模板和钢筋笼的示意图。

图5是向锁口圈地层处的钢筋笼灌注砼之后的示意图。

图6是刚开始开挖井身时的示意图。

图7是开挖井身到底后的示意图。

图8是在井底施工抗浮板和冠梁的示意图。

图9是放坡开挖竖井间区域的示意图。

图10是拆除竖井间区域两侧锁口圈和井身之后的示意图，将两个竖井区域连通在一起。

图11是两条地铁线路中一个单元区域划分的示意图。

其中，1为搓管机，2为地铁隧道，3为抗拔桩，4为锁口圈地层处的上口壁，5为锁口圈地层处的下口壁，6为砂浆锚杆，7为网喷砼，8为钢筋笼，9为支模板，10为防淹筋，11为锁脚锚管，12为格栅钢架，13为加固墙，14为抗浮板，15为冠梁，16为竖井间区域，17为吊斗车。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

结合图1至图11所示，一种地铁隧道上方基坑开挖的抗浮起装置，基坑内设有多个竖井，抗浮起装置包括锁口圈组件、井身组件和井底组件；锁口圈组件设置在竖井的锁口圈层处，井身组件设置在竖井的井身层处，井底组件设置在竖井的井底层处。

锁口圈组件包括砂浆锚杆、上支模板、下支模板和砼；上支模板和下支模板可以统称为支模板。竖井的锁口圈层呈阶梯状，锁口圈层形成有上口壁和下口壁，砂浆锚杆插入下口壁处的土体内，下口壁处设有网喷砼层，上支模板贴靠在上口壁处，下支模板贴靠在下口壁处的网喷砼层上，砼设置在上支模板和下支模板之间，砼内设有钢筋笼；先将钢筋笼放置在上支模板和下支模板之间，然后再向上支模板和下支模板之间灌注砼。

井身组件包括网喷砼层、钢筋网、格栅钢架、锁脚锚管、连接筋；钢筋网贴靠在井身的井壁上，格栅钢架贴靠在钢筋网上，锁脚锚管插入井身的土体内，格栅钢架通过连接筋固定在锁脚锚管上；钢筋网、连接筋和格栅钢架均位于网喷砼层内，即向井身的井壁喷砼后，砼的厚度大于钢筋网和格栅钢架的厚度，使得，钢筋网、连接筋和格栅钢架均位于网喷砼层内。

井底组件包括抗浮板、多根冠梁和多根抗拔桩；多根抗拔桩设置在地铁隧道的两侧，且抗拔桩位于井底以下的土体内，冠梁的两端连接相邻的两根抗拔桩，即冠梁的一端连接在一根抗拔桩上，冠梁的另一端连接在另一根抗拔桩上，抗浮板设置在井底处。

利用上述的抗浮起结构来对竖井进行开挖，能有效地抑制地面的隆起，下面详细的介绍如何利用上述的抗浮起结构来进行开挖：

在地铁沿线以及保护区内施工开挖土方时，需要施工的区域即为基坑的范围内，开挖土方即将基坑范围内的土挖掉。结合图1至图11所示，一种地铁保护区域内开挖基坑的抗浮起施工方法，在基坑范围内，沿着地铁线路划分为多个竖井区域和多个竖井间区域，竖井区域和竖井间区域依次交替分布，竖井区域和竖井间区域的排列方向与地铁线路的方向一致。每个竖井区域的开挖施工包括如下步骤：

结合图1所示，第一步抗拔桩步骤：在地铁隧道两侧施工抗拔桩，抗拔桩采用搓管机全护筒跟进施工，搓管机是现有的技术，即在地面上，使用搓管机在地铁隧道的两侧灌注桩，灌注后的桩即为抗拔桩，抗拔桩位于土层内，且地铁隧道两侧都有抗拔桩，抗拔桩的上端高于地铁隧道；

结合图2至图5所示，第二步锁口圈步骤：采用挖机在锁口圈地层位置放坡开挖，使得锁口圈地层呈阶梯状，本实用新型中，锁口圈地层为两层，即两层的阶梯，下层的阶梯即为锁口圈地层的底部；锁口圈地层放坡开挖后，再人工修整锁口圈处的轮廓，即修整锁口圈地层中上下两层的土壁；然后在锁口圈地层的下口壁位置及时地施作砂浆锚杆和网喷砼，使得砂浆锚杆位于土层内，即将砂浆锚杆插入土层内，然后再向下口壁喷C25的网喷砼，形成一个网喷砼层，喷完后，网喷砼的厚度为10cm，砂浆锚杆的长度为2m，外径为22mm；锁口圈地层的下口壁即是锁口圈地层中上下两层之间的土壁，锁口圈地层的上口壁即是锁口圈地层中上层和地面之间的土壁；向下口壁喷了C25的网喷砼后，然后在锁口圈地层的下口壁和上口壁处放置支模板，在两块支模板之间放置钢筋笼，然后再向两块支模板之间灌注砼，灌注砼之后，锁口圈层即为钢筋混凝土结构；竖井区域从上往下可分为三层，依次为锁口圈层、井身层、井底层；放坡开挖即将土方开挖后，从上往下，土层具有一定的坡度或者是分层的，而不是垂直向下的一个洞；

结合图6至图8所示，第三步井身步骤：降低水位，使得水位在设定值以下，然后在基坑外围施工止水帷幕，即用止水帷幕来包围基坑的四周，防止水进入基坑的内部，止水帷幕的最低处应当位于岩石层以下，当水位降到一定程度后(比如岩石层)，即具有隔水的作用，岩石层具有隔水的作用；止水帷幕施工好后，然后采用人工分层开挖井身，根据井身所在地层的工程地质情况，设定井身每层的开挖深度，放置在地面上的吊斗车将开挖的土移出，即将需要开挖的井身分为多层，计算出井身每层的深度，比如井身第一层的深度为0.5m；开挖井身时，先挖井身的中间，然后向井壁扩挖，井身的每一层开挖成型后，及时地向井壁喷砼，喷完C25的砼后，砼的厚度为5cm，然后将钢筋网挂在井壁上，再将格栅钢架贴着井壁放置(当往下开挖后，格栅钢架已经固定在井壁上了)，然后及时地将锁脚锚管(锁脚锚管的长为3m，外径为42mm)打设在土层内，再用连接筋将格栅钢架和锁脚锚管固定在一起，然后向格栅钢架喷砼(再次喷C25的砼，喷完后，砼的厚度为25cm，形成了一个网喷砼层)，再向锁脚锚管注入水泥浆，使得水泥浆进入土层内；将钢筋网挂在井壁上后，格栅钢架再靠着井壁，钢筋网在井壁和格栅钢架之间，格栅钢架同时与锁脚锚管和连接筋固定，井身步骤施工好后，钢筋网、连接筋、格栅钢架均位于砼的内部；

结合图8所示，第四步井底步骤：井身开挖至底部后，人工将井底进行整平(即将井底整修平整)，并施作冠梁，用冠梁将相邻的两根抗拔桩连接起来，再向井底施工抗浮板；

结合图9至图10所示，每个竖井区域的开挖施工完成后，然后对竖井间区域进行分层放坡开挖，竖井间区域的开挖方向与地铁线路的方向垂直；竖井间区域开挖完成后，拆除竖井间区域两侧的锁口圈和井身，并同时在竖井间区域的底部施工抗浮板，拆除一个竖井间区域两侧的锁口圈和井身，即将相邻的两个竖井区域连通在一起，直至最后连通整个基坑，即基坑范围内的锁口圈和井身全部被拆除。

结合图11所示，基坑范围内设有多个单元区域，每个单元区域包括连续的七个竖井区域以及分布七个竖井区域之间的竖井间区域，竖井区域的开挖施工顺序为，先同时开挖第一个竖井区域和第五个竖井区域，再同时开挖第三个竖井区域和第七个竖井区域，然后同时开挖第二个竖井区域、第四个竖井区域和第六个竖井区域；竖井区域开挖施工完后，再分层放坡开挖竖井间区域。本实用新型中，地铁线路有两条，两条地铁线路设置了同样的单元区域，且开挖顺序也一样。这种开挖顺序，由于同时开挖的竖井区域相距比较远，土地隆起的程度很小，且能同时开挖多个竖井区域，工作效率高。

在第二步锁口圈步骤中，钢筋笼上端的边缘处(靠近井身)设有向上突出的防淹筋，向钢筋笼灌注砼后，防淹筋成为锁口圈处的防淹墙，防淹墙的高为0.3m。防淹墙可以防止地面上的水流入井身内。

在第二步锁口圈步骤中，锁口圈地层位置划分中心区和边缘区，边缘区一次开挖成型，边缘区开挖的深度为1m，边缘区开挖成型后，边缘区处的土壁轮廓为锁口圈地层的上口壁，中心区分两层开挖成型，中心区总共开挖的深度为2m，中心区开挖成型后，中心区处的土壁轮廓为锁口圈地层的下口壁。开挖锁口圈地层划分为中心区和边缘区，且中心区分两层开挖，中心区开挖完第一层后，然后在适当时间开挖第二层，这种开挖方式，能减少土地隆起的程度。

在第三步井身步骤中，连接筋的数量有多条，多条连接筋呈环状分布。能将格栅钢架牢固地固定在一起。

在第三步井身步骤中，降低水位后，使得水位在井底1m以下，此处井底的地质情况已经具有隔水作用，水不会从井底的下面往上溢出。

在第四步井底步骤中，抗浮板的施工方法是：先向井底铺设钢筋网，然后再浇筑混凝土，浇筑的混凝土厚度为15cm，且为C20的混凝土。开挖至井底之后，要及时施工抗浮板，这样能及时防止土地隆起。

在第三步井身步骤中，根据井身所在地层的工程地质情况，判断是否需要施作加固墙；加固墙的施工方法是：将钢筋笼放置在井身内，钢筋笼的一端紧靠在井壁上，钢筋笼的另一端紧靠在对面的井壁上，再将两块平行的支模板放在钢筋笼的两侧，然后向钢筋笼内灌注砼。当开挖井身到一定深度之后，如果有需要，可增加一个加固墙。

在第三步井身步骤中，将角钢固定在土层内，再将格栅钢架焊接在角钢上。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。