[發明專利]一種上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構及施工方法

在審

• 申請號: 201810939307.6
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108951642A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 魏綱;齊永潔;黃時雨;蘇鑫杰;郝威;王霄;洪文強;張鑫海
• 申請（專利權）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: E02D17/02
• 分類號: E02D17/02;E02D17/04
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構，其特征在于，包括水泥攪拌樁墻(1)、預埋鋼管(2)、鋼絞線a(3)、鋼絞線b(4)、同軸組合滑輪(5)、單滑輪(6)、引線孔(7)、固定端插頭(8)、上企口(9)、下企口(10)、底層蓋板a(11)、底層蓋板b(12)、吊鉤(13)、預留孔道(14)、仰拱梁(15)、支架(16)、隧道結構(17)和H型鋼(18)；基坑上跨既有的隧道結構(17)，基坑內壁設置水泥攪拌樁墻(1)進行支護；基坑底部鋪設底層蓋板a(11)和底層蓋板b(12)，底層蓋板a(11)和底層蓋板b(12)通過上企口(9)和下企口(10)相互拼接并采用螺栓進行加固，蓋板兩側通過固定端插頭(8)插入到水泥攪拌樁墻(1)上鑿設的槽口內進行固定；水泥攪拌樁墻(1)內部設置H型鋼(18)和預埋鋼管(2)，預埋鋼管(2)緊貼H型鋼(18)并靠近基坑一側設置；預埋鋼管(2)內設置鋼絞線a(3)或鋼絞線b(4)，預埋鋼管(2)底部安裝單滑輪(6)或同軸組合滑輪(5)；鋼絞線a(3)從預埋鋼管(2)頂部接入，與單滑輪(6)連接，并通過引線孔(7)牽出且串聯在底層蓋板a(11)的弧形的預留孔道(14)內；鋼絞線b(4)從預埋鋼板(2)頂部接入，與同軸組合滑輪(5)連接，并通過引線孔(7)牽出且連接底層蓋板a(11)底部的吊鉤(13)；底層蓋板b(12)底部設置仰拱梁(15)和支架(16)。

2.根據權利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構，其特征在于：底層蓋板b(12)底部設置仰拱梁(15)，仰拱梁(15)跨度與底層蓋板b(12)長度相同，仰拱梁(15)與底層蓋板b(12)之間通過支架(16)連接加固；底層蓋板b(12)通過兩端的固定端插頭(8)連接水泥攪拌樁墻(1)。

3.根據權利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構，其特征在于：同軸組合滑輪(5)安裝在預埋鋼管(2)靠近底部位置的橫桿上，鋼絞線b(4)分別連接在不同直徑大小滑輪的溝槽內，并通過預埋鋼板(2)靠近基坑一側預留的引線孔(7)牽出，還未安裝底層蓋板a(11)的狀態下，鋼絞線b(4)沿著預埋鋼管(2)外側表面豎直引到基坑頂部；單滑輪(6)安裝在預埋鋼管(2)靠近底部位置的橫桿上，鋼絞線a(3)通過單滑輪(6)后從預埋鋼板(2)靠近基坑一側預留的引線孔(7)牽出，還未安裝底層蓋板a(11)的狀態下，鋼絞線a(3)沿著預埋鋼管(2)外側表面豎直引到基坑頂部。

4.根據權利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構，其特征在于：底層蓋板包括底層蓋板a(11)和底層蓋板b(12)，底層蓋板a(11)較底層蓋板b(12)面積大，底層蓋板a(11)底面每隔一段距離設置一排吊鉤(13)或一道弧形的預留孔道(14)，吊鉤(13)與預留孔道(14)交替設置。

5.根據權利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構，其特征在于：鋼絞線包括鋼絞線a(3)和鋼絞線b(4)，兩者分別成股，分別設置在預埋鋼管(2)中。

6.根據權利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構，其特征在于：同軸組合滑輪(5)由不同直徑大小的滑輪組合而成，鋼絞線b(4)通過滑輪上不同大小的滑輪凹槽連接底層蓋板a(11)下端的吊鉤(13)，越大直徑滑輪凹槽內的鋼絞線連接越靠近底層蓋板a(11)中軸線的吊鉤(13)。

7.根據權利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構，其特征在于：企口為上下兩級企口設計，底層蓋板a(11)兩側設置下企口(10)，底層蓋板b(12)兩側設置上企口(9)，企口彼此蓋合后通過螺栓連接。

8.一種如權利要求1所述的上跨既有隧道的防基坑隆起的加固結構的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)水泥攪拌樁墻(1)施工：進行施工放線后，移動鉆機到指定位置，依次進行制漿、預攪下沉、提升噴漿攪拌、重復上下攪拌等施工步驟，完成該處樁墻施工后，移動鉆機進行下一處攪拌樁施工；

2)H型鋼(18)和預埋鋼管(2)的預處理：對H型鋼(18)和預埋鋼管(2)表面污垢及鐵銹處理完畢后，在其使用前涂刷防腐劑和減摩劑，涂層宜為1-3mm，減摩劑用電熱棒加熱至完全融化，攪拌均勻后涂敷于H型鋼(18)和預埋鋼管(2)表面；

3)H型鋼(18)的插入：水泥攪拌樁墻(1)施工完畢后，吊機就位，在放置型鋼定位卡后，將H型鋼(18)沿著定位卡，靠H型鋼(18)自重插入水泥土攪拌樁體內，若H型鋼(18)插放達不到設計標高，則提升H型鋼(18)，重復下插使其插到設計標高，最后固定在定位型鋼上；下插過程中始終跟蹤控制H型鋼(18)垂直度；

4)預埋鋼管(2)的插入：預埋鋼管(2)內部預先接入鋼絞線a(3)和鋼絞線b(4)，分別連接到底部的單滑輪(6)和同軸組合滑輪(5)上，底端鋼絞線從引線孔(7)引出，并沿著預埋鋼管(2)外壁一直引到預埋鋼管(2)頂部，采用臨時固定措施進行固定；同步驟3)，以同樣的方式將預埋鋼管(2)沿著H型鋼(18)靠基坑內側插入到指定位置；

5)基坑開挖：經過前期的施工測量和排水系統設置等一系列前期準備工作之后，對土層進行井點降水，之后進行土層的開挖；在開挖過程中，隨時檢查開挖尺寸、位置，并注意地質情況變化；邊開挖邊支護，開挖過程中采取有效的加固防護措施；

6)底層蓋板a(11)的鋪設：待基坑開挖到指定標高后，將沿著基坑內壁的鋼絞線一端拆下，將其斜拉到指定位置，之后同步安裝底層蓋板a(11)，將鋼絞線a(3)穿過預留孔道(14)，與另一側鋼絞線a(3)連接，基坑兩邊相互連接，將鋼絞線b(4)捆綁在底層蓋板a(11)底部的吊鉤(13)上，鋼絞線連接完畢之后將底層蓋板a(11)的固定端插頭(8)插入基坑兩側的預留槽口內，之后張拉預留鋼管(2)內的鋼絞線，使其處于繃直狀態；接著重復上述步驟，進行下一塊底層蓋板a(11)的鋪設；

7)底層蓋板b(12)的鋪設：待相鄰的底層蓋板a(11)鋪設完成之后，蓋板之間留有一條條狹窄的間隙需要進行底層蓋板b(12)的安裝鋪設；首先對這些狹窄的間隙進行淺層的開挖，開挖得到一條條拱形溝槽，之后將整個底層蓋板b(12)預制結構嵌入到拱形溝槽中，并將兩端的固定端插頭(8)插入水泥攪拌樁墻(1)上鑿設的預留槽口內；而底層蓋板b(12)與相鄰底層蓋板a(11)通過企口連接，待企口契合完全后，通過打設螺栓固定；

8)基坑底部變形的動態控制：基坑底部的蓋板鋪設完成之后，施作基坑結構，施工中輔以動態監測手段，當基坑底部土體出現基坑隆起變形趨勢時，張拉預埋鋼管(2)頂部的鋼絞線a(3)或鋼絞線b(4)來對基坑底層蓋板施加應力，有效控制基坑的隆起變形；

9)材料的回收利用：待主體結構施作完成并穩定后，拔出H型(18)鋼、預埋鋼管(2)、拆卸下蓋板和鋼絞線，對材料表面進行清潔處理后封存。