竖井预制衬砌结构及竖井开挖方法

本发明属于竖井开挖，特别涉及竖井预制衬砌结构及竖井开挖方法。

背景技术：

1、近年来在城市地铁建设工程中，装配式预制结构越来越多，并且由于占地、穿越地下结构等原因，部分地铁车站采用暗挖施工，风亭、垂直电梯等附属结构采用倒挂井壁方法施工，且开挖深度较深，传统的竖井开挖方法要求在竖井开挖的同时进行临时支撑架设，初支开挖完成后，需要在二衬施做的同时拆除临时支撑，由于二衬架体支撑高度高，存在高空作业的安全隐患，施工工期长。并且临时支撑架设及拆除费用高，造成资源的浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中竖井开挖工期长、成本高的缺陷，提供了一种竖井预制衬砌结构。

2、本发明提供了竖井预制衬砌结构，包括：

3、井身本体，所述井身本体顶部设置有圈梁；

4、初支结构，位于所述井身本体内侧且紧贴于所述井身本体内壁；

5、二衬结构，由若干个衬砌块拼装而成，位于所述初支结构内侧且与所述初支结构之间留有缝隙，所述缝隙内灌注有混凝土；

6、所述二衬结构外壁设置有放大脚撑，所述井身本体和初支结构均预留有凹槽，所述放大脚撑位于所述凹槽内部；

7、所述放大脚撑的顶部和底部分别设置有注浆锚管，所述注浆锚管斜向下贯穿所述初支结构和井身本体内部。

8、进一步的方案为，所述二衬结构沿井身延伸方向设置有若干个，二衬结构的顶部设置有连接头，二衬结构的底部设置有定位销，上层的所述二衬结构的定位销与下层的所述二衬结构的连接头卡接。

9、进一步的方案为，所述二衬结构包括五个衬砌块；

10、五个所述衬砌块围合拼装成筒状结构的二衬结构；

11、所述放大脚撑设置有四个，均匀布置在所述二衬结构侧面；

12、所述连接头和定位销均设置有八个，且分别均匀布置于所述二衬结构的顶部和底部。

13、进一步的方案为，所述五个衬砌块分别为第一衬砌块、第二衬砌块、第三衬砌块、第四衬砌块、第五衬砌块；

14、所述第一衬砌块、第二衬砌块、第三衬砌块、第四衬砌块、第五衬砌块的圆心角相同或不同，且五个圆心角之和为360°；所述放大脚撑分别设置在第一衬砌块、第二衬砌块、第四衬砌块、第五衬砌块的外侧，所述第三衬砌块不含放大脚撑；

15、衬砌块的竖向一端面上设置有卡接部，衬砌块的竖向另一端面上设置有卡槽，相邻两个衬砌块通过所述卡接部和卡槽连接。

16、进一步的方案为，所述卡接部为圆形凸接头，且所述圆形凸接头上竖直设置有通孔；所述卡槽为圆形凹接头，所述圆形凸接头与所述圆形凹接头卡接，且所述通孔内设置有螺栓，所述螺栓贯穿所述圆形凸接头和所述圆形凹接头。

17、本发明的第二方面，提供了一种竖井开挖方法，包括：

18、步骤1：根据工况要求划分施工段并确定每个开挖面的高度，以调整二衬结构的高度；

19、步骤2：对竖井进行开挖至第一开挖面；

20、步骤3：设置初支结构，且竖井和初支结构分别预留凹槽；

21、步骤4：在初支结构内侧面设置二衬结构，在二衬结构的外壁设置有放大脚撑，并将放大脚撑卡入凹槽内；

22、步骤5：在放大脚撑的顶部和底部分别设置注浆锚管，所述注浆锚管斜向下贯穿所述初支结构和井身本体内部；

23、步骤6：继续对竖井进行开挖至第二开挖面，并重复步骤3-步骤5，直至竖井开挖深度达到工况要求。

24、进一步的方案为，所述步骤3中，设置初支结构包括：

25、步骤3.1：垂直井壁打入若干根支护锚杆；

26、步骤3.2：在井壁上触喷混凝土至完全覆盖支护锚杆头部。

27、进一步的方案为，所述步骤4中，设置二衬结构包括：

28、步骤4.1：使用吊装设备将五个预制的衬砌块吊至开挖面；

29、步骤4.2：依次将第一衬砌块、第二衬砌块、第三衬砌块、第四衬砌块、第五衬砌块通过卡接部和卡槽连接。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

31、本发明采用预制衬砌块结构完成竖井每一工作面的二衬施作，大大节约了竖井开挖后再进行二次衬砌的时间，预制二衬施工提高了竖井的安全稳定性，减少了传统竖井施工临时混凝土支撑架设及拆除的时间，降低了竖井开挖临时支撑的费用，竖井二衬分为不同的开挖面分别进行二衬施作，避免了二衬高空作业的风险，避免了高大架体搭设的高空坠落风险，提高了搭设架体的施工搭设效率。

技术特征：

1.竖井预制衬砌结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的竖井预制衬砌结构，其特征在于，所述二衬结构(4)沿井身延伸方向设置有若干个，二衬结构(4)的顶部设置有连接头(9)，二衬结构(4)的底部设置有定位销(13)，上层的所述二衬结构(4)的定位销(13)与下层的所述二衬结构(4)的连接头(9)卡接。

3.根据权利要求2所述的竖井预制衬砌结构，其特征在于，所述二衬结构(4)包括五个衬砌块(10)；

4.根据权利要求3所述的竖井预制衬砌结构，其特征在于，所述五个衬砌块(10)分别为第一衬砌块(4.1)、第二衬砌块(4.2)、第三衬砌块(4.3)、第四衬砌块(4.4)、第五衬砌块(4.5)；

5.根据权利要求4所述的竖井预制衬砌结构，其特征在于，所述卡接部(11)为圆形凸接头，且所述圆形凸接头上竖直设置有通孔；所述卡槽(12)为圆形凹接头，所述圆形凸接头与所述圆形凹接头卡接，且所述通孔内设置有螺栓(14)，所述螺栓(14)贯穿所述圆形凸接头和所述圆形凹接头。

6.竖井开挖方法，其特征在于，应用权利要求1-5所述的二衬结构(4)，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的竖井开挖方法，其特征在于，所述步骤3中，设置初支结构(3)包括：

8.根据权利要求6所述的竖井开挖方法，其特征在于，所述步骤4中，设置二衬结构(4)包括：

技术总结
本发明属于竖井开挖技术领域，具体公开了竖井预制衬砌结构，包括：井身本体，所述井身本体顶部设置有圈梁；初支结构，位于所述井身本体内侧且紧贴于所述井身本体内壁；二衬结构，由若干个衬砌块拼装而成，位于所述初支结构内侧且与所述初支结构之间留有缝隙，所述缝隙内灌注有混凝土；所述二衬结构外壁设置有放大脚撑，所述井身本体和初支结构均预留有凹槽，所述放大脚撑位于所述凹槽内部；所述放大脚撑的顶部和底部分别设置有注浆锚管，所述注浆锚管斜向下贯穿所述初支结构和井身本体内部。本发明采用预制衬砌块结构完成竖井每一工作面的二衬施作，大大节约了竖井开挖后再进行二次衬砌的时间，预制二衬施工提高了竖井的安全稳定性。

技术研发人员：宋战平,刘世昊,高永吉,薛青松,孙引浩,谢江胜,张玉伟,田小旭
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11