一种地下空间施工方法及支护结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木建筑工程技术领域，具体涉及一种地下空间施工方法及支护结构。
【背景技术】
[0002]随着经济增长和城市化进程的加速，城市中可利用的地上空间越来越少，城市发展与土地资源短缺的矛盾更加突出。既有建筑的现有使用空间不足，需要合理开发、利用既有建筑的地下空间。在地下工程建设中，一般采用明挖法进行施工。虽然明挖法具有施工简单、工程直接成本低廉、施工过程可控度高等优势，但是也存在显著不足:一是明挖法施工对既有设施的影响极大。工程范围内的既有设施往往需要采取永久搬迀、临时移位等处置办法，严重影响城市功能设施的运行，导致工程间接成本和辅助工期大幅增加；二是明挖法施工对城市正常运行影响极大。工程影响范围内的交通道路、排水管网、水电煤气等既有设施，不可避免受到干扰；三是明挖法施工对市容环境影响极大。整个施工过程处于相对开放的环境，对市容环境的影响极大。有鉴于此，探索开发地下工程的非开挖工方法势在必行。
[0003]目前应用较为广泛的地下工程的非开挖工法包括:盾构法、顶管法、管幕法等。但是，盾构法和顶管法，因受施工装备制约，结构的截面尺寸相对较小，施工对上覆土的安全厚度有严格要求，一定程度上增加了地下结构的埋置深度，同时施工的装备、施工的辅助系统均较为复杂，不适于狭小空间内的地下空间开发。管幕法是利用微型顶管技术在拟建的地下建筑物四周顶入钢管或其他材质的管子，钢管之间采用锁口连接并注入防水材料，形成水密性地下空间；然后在管幕的保护下，对管幕内土体加固处理后，边开挖边支撑，直至管幕段开挖贯通，再浇注结构体的施工方法。图1为普通管幕法的结构示意图，其中，管幕-101，顶板-102，立柱粧-103，角撑-104 ;从图中可以看出，拟建的地下建筑物土体四周均设有管幕101，管幕法每次只能施工一层，导致无法进行地下多层建筑物的连续施工。由此可知，普通管幕法对施工环境要求高。此外，管幕法施工的精度高低和周边止水施工好坏对整体施工效果起决定作用，因而在复杂施工环境中，例如河道周边、流砂土质等不适用管幕法。
[0004]因此，针对复杂环境下的多层地下空间开挖施工，如何提供一种安全、高效、成本低的地下空间施工方法及支护结构是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种地下空间施工方法及支护结构，以解决现有的管幕法不适用于复杂环境下的多层地下空间施工的问题。为解决上述技术问题，本发明提供的地下空间施工方法及支护结构，仅需在拟建地下空间上部设置一道管幕，即可运用逆作法进行多层地下空间的连续施工，不仅能够适应施工环境复杂的情况，还能够缩短工期和节省成本。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]一种地下空间施工方法，包括如下步骤:
[0008]步骤一、在拟建地下空间土体两侧构筑始发井和接收井，所述始发井和所述接收井的四周均设有围护结构，其中，所述始发井与所述拟建地下空间土体交界处设有围护结构一，所述接收井与所述拟建地下空间土体交界处设有围护结构二，所述始发井与所述围护结构一相邻和相对的两边最外侧均设有止水帷幕一；所述接收井与所述围护结构二相邻和相对的两边最外侧均设有止水帷幕二 ；
[0009]步骤二、在所述拟建地下空间土体另外两侧浇筑搅拌粧加固，同时分别在所述搅拌粧外侧施工止水帷幕三；
[0010]步骤三、在所述拟建地下空间土体上部设置一道管幕，所述管幕由若干钢管水平并排形成，所述钢管的两端分别搭设于所述围护结构一和所述围护结构二上；相邻设置的所述钢管与所述拟建地下空间土体之间围合形成的空隙填满止水材料；
[0011]步骤四、在所述拟建地下空间地下一层土体中浇筑若干加固层，所述加固层均从管幕底端贯穿至所述地下空间的地下一层底板结构板处，且所述加固层与所述管幕垂直设置；
[0012]步骤五、凿除位于所述地下一层范围内的所述围护结构一，并对所述拟建地下空间的地下一层土体分单元全断面开挖，边开挖边设置若干立柱粧支撑，并依次浇筑侧壁和地下一层顶板结构板，使得所述立柱粧顶端和所述顶板结构板底端固定连接，直至形成从所述始发井至所述接收井的通道；
[0013]步骤六、浇筑地下一层底板结构板，并预留取土口 ；待所述地下一层底板结构板养护结束后，通过所述取土口进行所述拟建地下空间的地下二层土体的开挖，并浇筑地下二层底板结构板，并预留取土口 ；如此循环，逐层往下施工，直至完成整个拟建地下空间土体的开挖；
[0014]步骤七、进行所述地下空间底板结构板施工，并凿除位于所述地下一层范围内的所述围护结构二，从而完成所述地下空间的施工。
[0015]进一步地，所述搅拌粧的长度为所述拟建地下空间土体深度的2-3倍，所述搅拌粧的直径为650mm-800mm。
[0016]进一步地，所述止水材料为止水剂或遇水膨胀橡胶条。
[0017]进一步地，所述步骤四中所述加固层采用水平注浆法加固或水平冻结法加固。
[0018]进一步地，相邻两个所述加固层之间的水平距离与所述加固层的宽度相等。
[0019]进一步地，所述步骤五中所述地下一层顶板结构板底端和所述立柱粧顶端之间还设有围檩。
[0020]进一步地，所述步骤五中所述单元的高度为8m-10m，长度为8m_12m，宽度为8m-1Om ；
[0021]进一步地，所述立柱粧包括固定连接的立柱和灌注粧，所述立柱为格构柱，所述立柱包括依次固定连接的第一固定部、可调部以及第二固定部，所述第一固定部和所述地下一层顶板结构板固定连接；所述第二固定部和所述灌注粧的顶端固定连接，所述灌注粧的底端与所述拟建地下空间的底面平齐。
[0022]进一步地，所述可调部为伸缩法兰或螺纹套筒。
[0023]进一步地，还包括角撑，所述角撑的两端分别与所述第一固定部和所述地下一层顶板结构板固定连接，所述角撑与所述第一固定部的夹角为a，30° <a<60°。
[0024]地下空间逆作法施工的支护结构，包括:对称设置于所述拟建地下空间土体两侧的始发井和接收井，对称设置于所述拟建地下空间土体另外两侧的搅拌粧，所述始发井和所述接收井的四周均设有围护结构，所述始发井和所述接收井与所述搅拌粧垂直的两侧的所述围护结构外侧均设有止水帷幕一和止水帷幕二，所述搅拌粧的外侧设有止水帷幕三；所述拟建地下空间土体上部设有一道管幕，所述管幕由若干钢管水平并排形成，所述钢管的两端分别搭设于所述始发井和所述接收井与所述搅拌粧垂直的两侧的围护结构一和围护结构二上，相邻的所述钢管与所述拟建地下空间土体之间围合形成的空隙填满止水材料；还包括若干加固层，所述加固层均从管幕底端贯穿至所述地下空间的地下一层底板结构板处，且所述加固层与所述管幕垂直设置。
[0025]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0026]一、地下空间施工采用逆作法施工，主要利用顶管机进行土体开挖，整体上是按照先施工始发井和接收井的围护结构和止水帷幕，然后完成始发井和接收井的施工，接着完成整个拟建地下空间的围护结构和止水帷幕施工，接着在拟建地下空间上部顶入密集设置的钢管形成一道管幕，使得地下一层形成水密性的空间，接着在管幕内土体加固处理后，边开挖边支撑，直至管幕段的开挖贯通，同时浇筑地下一层的结构体，并在浇筑地下一层底板结构板时，预留取土口 ；待地下一层底板结构板养护结束后，通过地下一层底板结构板上的取土口进行地下二层土体的开挖和结构体浇筑施工，并在浇筑地下二层底板结构板时，预留取土口 ；如此循环，逐层往下施工，直至浇筑完成整个地下空间的底板结构板，从而完成整个地下空间的施工。采用这种方法施工，不仅能够适应复杂环境下的多层地下空间的连续施工，而且由于只用一道管幕，节省了施工成本，同时，结合逆作法施工，还缩短了工期。
[0027]二、在整个逆作法施工过程中，在进行最关键的地下一层施工时，仅需在拟建地下空间土体上部(地下一层顶板结构板上方)设置一道管幕，并结合在地下一层空间内土体中设置的加固层，即可为整个地下一层空间土体的开挖和主体结构浇筑提供安全的支护结构，从而满足了多层地下空间的连续施工，节约了工程工期和成本。
【附图说明】
[0028]图1是现有的管幕法的结构示意图；
[0029]图2是本发明一实施例的步骤一和