基于圆周盾构和管幕的地下空间建造方法与流程

本发明涉及地下空间建造的技术领域，尤其涉及一种基于圆周盾构和管幕的地下空间建造方法。

背景技术：

城市地下空间目前开发利用最多的是地铁、人防工程、地下停车场等，大部分区域例如城市道路、公共绿化区、老旧小区等地下空间尚未利用，而这些区域正是居民活动最频繁的区域。如何在“自家门前”建造地下空间，扩充居民的购物、休闲、停车等范围，并且尽量减少或避免对地面已有建筑的破坏，是现在设计人员需要关注和解决的问题。

日本在地下暗挖工法方面做了很多的尝试，包括地铁隧道及车站建造、地下空间扩挖以及机械设备研发等等，尤其是盾构工法和管幕工法的有益结合，产生了如骑马井+曲线管幕工法、圆周盾构+管幕法+冻结法、k管幕工法、cs-sc工法等，在日本东京环状道路、横滨环状道路、大阪环状道路等重点工程中得到了良好的应用。然而，这些工法大多使用在地铁隧道的扩挖上，没有很好地推广运用到城市地下车库、地下商圈、地下人防等工程中，为此急需要在此基础上开发一种新的工法，助推城市地下空间安全快速、经济合理地开发建设。

技术实现要素：

针对现有的盾构+管幕工法适用工程领域单一，传统暗挖工法施工周期长、机械化水平低等技术问题，本发明提出一种基于圆周盾构和管幕的地下空间建造方法，拓宽其在地下空间工程领域的适用范围。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于圆周盾构和管幕的地下空间建造方法，其步骤如下：

s1，施工竖井：在地下空间的对角或同侧位置处施工至少两个竖井，直至设计深度；

s2，施工横通道：在竖井的底部建立两条相互平行的横通道；

s3，施工u形井：在横通道底部的一端垂直于横通道向下的方向始发圆周盾构，并经过u形路线后垂直于横通道底部的另一端接收，得到u形井；同理，施工另一端的横通道的u形井，且两个u形井相互平行；

s4，施工管幕：在一端的横通道和u形井内施工纵向管幕直达另一端的横通道和u形井，施工后的纵向管幕构成倒立并且闭合的“拱形”；同时，在横通道和u形井组成的平面内施工端头管幕；

s5，施工导洞：由横通道开挖进入地下空间内，在纵向管幕内开挖中导洞和边导洞；

s6，施工边桩、中柱和盖板：在边导洞中施工边桩，在中导洞中施工中柱，之后施工搭接在边桩和中柱顶部的盖板；

s7，施工主体结构：采用盖挖法在边桩和中柱之间施工主体结构。

所述步骤s1中竖井施工方法包括但不限于沉井法、竖井盾构法、明挖法。

所述步骤s2中横通道施工方法包括但不限于顶管法、盾构法、矿山法、注浆加固法、管幕法、冻结法；在横通道中需要破除或开孔的部位，前期施工时采用可切削筋材，包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维。

所述步骤s4中，纵向管幕之间若通过锁扣互相连接，锁扣空隙内注入止水剂；纵向管幕管间若留有间隙，间隙通过冻结方式进行加固和止水。

所述步骤s7中，盖挖法包括但不限于盖挖顺作法、盖挖逆作法或盖挖半逆作法。

相比于现有技术，本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：

（1）只需几个竖井便可实现地下空间的大开挖，减少了施工期间对地上空间资源的占用，避免了地上既有建筑物、景观、交通、管线等的迁改；

（2）竖井后期还可以改造成联络地上和地下的车行、人行通道，充分利用了结构的功能特性，减少了二次开挖的影响范围；

（3）除了u形井需要采用机械化的圆周盾构施工外，其他例如竖井、横通道、导洞、管幕、主体结构等均可采用多种施工方法，综合比选后易获得经济合理、安全高效的施工方案；

（4）圆周盾构能够实现超小半径的转弯，丰富了地下空间结构形式，便于以后建造更多符合功能性需求的各类地下空间结构；

（5）开挖后的通道作为管幕的始发端和接收端，管幕构筑完成后能形成防水良好和地层稳固的地下大空间，便于后续开展各种暗挖工法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的竖井施工完成后的示意图；

图2为本发明的横通道施工完成后的示意图；

图3为本发明的u形井施工完成后的示意图；

图4为本发明的u形井施工完成后的侧面示意图；

图5为本发明的端头处纵向管幕施工完成后的示意图；

图6为本发明的端头处端头管幕施工完成后的示意图；

图7为本发明的非端头处纵向管幕施工完成后的示意图；

图8为本发明的非端头处导洞施工完成后的示意图；

图9为本发明的非端头处中柱和边桩施工完成后的示意图；

图10为本发明的非端头处盖板施工完成后的示意图；

图11为本发明的非端头处主体结构施工完成后的示意图；

上图中序号：1、竖井，2、横通道，3、u形井，4、纵向管幕、5、端头管幕，6、导洞，61、中导洞，62、边导洞，7、边桩，8、中柱，9、盖板，10、主体结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于圆周盾构和管幕的地下空间建造方法，按照以下步骤进行：

参见图1，s1，施工竖井1：采用沉井法、竖井盾构法或明挖法等方式在地下空间的对角或同侧位置处施工两个竖井1，直至设计深度。

参见图2，s2，施工横通道2：在竖井1的底部且垂直于竖井1的方向采用顶管法、盾构法、矿山法、注浆加固法、管幕法或冻结法等方式施工横通道2，施工后的两个横通道2相互平行。

参见图3和图4，s3，施工u形井3：在横通道2的一端且垂直于横通道2向下的方向始发圆周盾构，并经过u形路线后垂直于横通道2的另一端接收，同理，施工另一端的横通道2的u形井3，施工后的两个u形井3相互平行；u形井3的直线段控制地下空间结构的整体的高度，曲线段控制地下空间的宽度，同时也满足圆周盾构转弯半径的需要；在步骤s1~s3中，若采用盾构、顶管或管幕法施工横通道2，在后续需要破除或开孔的部位，前期施工时采用可切削筋材，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。

参见图5~图7，s4，施工管幕：在一端的横通道2和u形井3内施工纵向管幕4直达另一端的横通道2和u形井3，施工后的纵向管幕4构成倒立并且闭合的“拱形”；同时，在横通道2和u形井3组成的平面内施工端头管幕5；纵向管幕4之间可通过锁扣互相连接，必要时在锁扣空隙内注入止水剂；管间也可留有间隙，通过冻结方式进行加固和止水。纵向管幕4、端头管幕5以及做过防水处理的横通道2共同构筑了防水良好和地层稳固的地下大空间防水屏障，便于后续开展各种暗挖工法。

参见图8，s5，施工导洞6：由横通道2开挖进入地下空间内，在纵向管幕4开挖中导洞61和边导洞62；中导洞61位于纵向管幕4的中部，边导洞62位于纵向管幕4的两侧。

参见图9和图10，s6，施工边桩7、中柱8和盖板9：在中导洞61中施工中柱8，之后施工搭接在边桩7和中柱8顶部的盖板9；边桩7和中柱8若采用钢筋混凝土结构，在边桩7和中柱8的施工时预留钢筋接头或者破除桩头露出钢筋接头，盖板9通过支模后浇筑成；若采用钢管或钢管混凝土，盖板9可采用预制钢箱或钢箱混凝土，并通过焊接的形式分别与边桩7和中柱8相连。

参见图11，s7，施工主体结构10，采用盖挖法在盖板9的下部且在边桩7和中柱8之间施工主体结构10，主体结构10，分别与边桩7、中柱8和盖板9固定连接，盖挖法包括但不限于盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。