一种竖井的制作方法

[0001]
本发明属于地下工程技术领域，更具体地，涉及一种竖井。


背景技术：

[0002]
竖井是通过修筑暗挖地下工程形成的洞壁直立的筒状结构，可作为地面空间与地下空间的连接通道。由于竖井沿地下开挖形成的洞壁深度较深，需要在洞壁周围设置支护结构防止坍塌，以保证竖井使用的安全可靠性。
[0003]
相关的竖井支护措施采用在洞壁设置格栅钢架，并网喷混凝土形成初支，然后采用衬砌装配形成二次支护。相关的竖井结构复杂，施工过程也较为繁琐。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本发明提供一种竖井，以解决如何简化竖井的结构以降低施工难度的技术问题。
[0005]
本发明的技术方案是这样实现的：
[0006]
本发明实施例提供一种竖井，包括：多个管片环，沿第一方向依次连接；每个所述管片环具有多个沿周向方向间隔设置的通孔，所述通孔沿所述第一方向贯通所述管片环；相邻的所述管片环的所述通孔一一对应且相互贯通；多个所述管片环同轴设置且轴线方向为所述第一方向；加固件，沿所述第一方向设置于所述通孔内，以连接多个所述管片环。
[0007]
进一步地，每个所述管片环包括多个沿所述周向依次首尾连接的管片。
[0008]
进一步地，所述管片包括：第一幅板，沿所述周向延伸设置；第二幅板，沿所述周向延伸设置并在径向方向上与所述第一幅板间隔；肋板，沿所述第一方向延伸设置，位于所述第一幅板和所述第二幅板之间并连接所述第一幅板和所述第二幅板；其中，所述肋板与所述通孔相邻设置。
[0009]
进一步地，所述通孔包括：间隔设置的第一通孔和第二通孔；每个所述管片包括多个在所述周向上间隔设置的肋板；其中，相邻的所述肋板与所述第一幅板和所述第二幅板围合形成所述第一通孔；靠近所述管片一端的所述肋板与所述第一幅板的一端和所述第二幅板的一端围合形成第一槽型空间；靠近所述管片的与所述一端相对的另一端的所述肋板与所述第一幅板的另一端和所述第二幅板的另一端围合形成第二槽型空间；相邻的所述管片的所述第一槽型空间和所述第二槽型空间共同形成所述第二通孔。
[0010]
进一步地，每个管片均相同；或所述管片包括第一管片和第二管片，所述第一管片和所述第二管片沿所述周向交替排列，其中，所述第一管片的第一通孔和所述第二管片的第一通孔在所述周向上的延伸长度相同，所述第一管片的第一槽型空间与所述第二管片的第一槽型空间在所述周向上的延伸长度不同和/或所述第一管片的第二槽型空间与所述第二管片的第二槽型空间在所述周向上的延伸长度不同。
[0011]
进一步地，所述加固件包括：素混凝土，设置于所述第一通孔和所述第二通孔内；钢筋笼，设置于所述第二通孔内。
第二预设距离，h-洞壁
具体实施方式
[0033]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]
在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。
[0035]
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\...”仅仅是区别不同的对象，不表示各对象之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”均为正常使用状态时的方位。
[0036]
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。术语“连接”在未特别说明的情况下，既包括直接连接也包括间接连接。“多个”表示大于或等于两个。
[0037]
本发明提供一种竖井，是通过修筑暗挖地下工程形成的洞壁直立的筒状结构，可作为地面空间与地下空间的连接通道，在轨道交通、隧道施工以及通风工程中应用广泛。需要说明的是，本发明的应用场景类型并不对本发明的竖井产生限定。
[0038]
在本发明实施例中，如图1和图2所示，竖井10包括多个管片环11和加固件12。多个管片环11沿第一方向依次连接。需要说明的是，第一方向是指洞壁h的延伸方向(如图2所示的上下方向)。多个表示大于或等于两个。具体的，以圆柱形的洞壁h为例，每个管片环11的外径与洞壁h的直径大致相同，使管片环11能够与洞壁h较好地适配。沿第一方向(如图2所示的上下方向)，每个管片环11的高度可以相同也可以不同，可根据实际需要设定。在示例性的实施例中，每个管片环11的高度均相同。多个管片环11按照自下而上的顺序分层叠放进行装配形成一个整体，从而形成洞壁h结构的支护，以加强洞壁h的结构，防止坍塌。管片环11体积小，易于现场施工吊放，可以较好地简化施工难度以及对周边环境的扰动。
[0039]
如图3所示，每个管片环11具有多个沿周向方向间隔设置的通孔111，通孔111沿第一方向贯通管片环11。具体的，沿第一方向(如图2所示的上下方向)，通孔111贯穿管片环11的上端面和下端面，形成与外界环境连通的容纳腔。通孔111的数量可根据实际需要选择，多个通孔111沿管片环11的延伸方向间隔设置，通孔111可以以等间距的方式设置，也可以以非等间距的方式设置，在示例性的实施例中，通孔111采用等间距间隔设置的方式继续作后续阐述。每个通孔111的大小可以相同，也可以不同，在此不作具体限制。通孔111的形状任意，例如，可以是矩形、扇形或圆形等。在示例性的实施例中，采用近似矩形形状的通孔111。相较于实心结构的管片环，通过对每个管片环11开设通孔，可以减轻每个管片环11的质量，装配形成的竖井10整体呈空腔箱梁结构，竖井整体质量较轻且刚度大，在能满足支护
刚度需求的同时，能够降低对吊装设备的要求以及作用于井壁周围的附加载荷。
[0040]
相邻的管片环11的通孔111一一对应且相互贯通，多个管片环11同轴设置且轴线方向为第一方向。具体的，每个管片环11的形状和结构均大致相同，并且各管片环11均共轴线设置，以有效保证叠放后形成的竖井结构的整体稳固性。在误差允许的范围内，相邻管片环11的通孔111相互对应且基本对正。
[0041]
如图1所示，加固件12沿第一方向设置于通孔111内，以连接多个管片环11。具体的，加固件12是具有填充和加固作用的部件，例如，加固件12可以是混凝土和/或钢筋笼，当然在其他实施例中，加固件12也可以是其他具有填充加固作用的部件。通过在管片环11的通孔111内设置加固件12，加固件12可以将多个相互之间无约束关系的管片环11装配体形成一个具有固定连接关系的整体，有效降低管片环11之间发生移位或晃动等不稳定情况的发生，从而提高竖井10的整体可靠性。
[0042]
本发明实施例的竖井包括多个管片环和加固件，多个管片环沿第一方向依次连接，每个管片环具有沿周向间隔设置的通孔，通孔沿第一方向贯通管片环，相邻的管片环的通孔一一对应且相互贯通，加固件设置于通孔内连接多个管片环。本发明通过多个管片环装配形成竖井，管片环体积小，并通过在管片环开设通孔以减轻整个竖井结构的质量，既满足了支护刚度的需求，又能够降低对吊装设备的要求以及作用于井壁周围的附加载荷，可以有效降低竖井的施工难度。采用在通孔内设置加固件将多个相互之间无约束关系的管片环装配体形成一个具有固定连接关系的整体，有效简化了竖井管片之间的连接。
[0043]
在一些实施例中，如图3所示，每个管片环11包括多个沿周向依次首尾连接的管片112。需要说明的是，多个表示大于或等于两个。具体的，每个管片环11的管片112的数量可根据实际需要设定，多个管片112通过装配连接形成管片环11。相邻管片112之间可以通过卯榫连接、紧固元件连接或胶接等方式进行连接。相较于管片环11，管片112的体积小、质量轻且刚度大，方便运输和现场施工，如遇破损，更换单个的管片112即可，无需更换整个管片环11，可以较好的节约更换成本。通过多个管片装配形成管片环，既方便了现场施工，也节约了更换成本。
[0044]
在一些实施例中，如图4a所示，管片112包括第一幅板1121、第二幅板1122和肋板1123。第一幅板1121沿周向延伸设置。具体的，第一幅板1121沿周向延伸形成弧形板。第二幅板1122沿周向延伸设置并在径向方向上与第一幅板1121间隔。具体的，第二幅板1122与第一幅板1121的延伸方向大致相同，延伸长度可以相同也可以不同，并在径向方向上与第一幅板1121间隔预设距离。肋板1123沿第一方向延伸设置，位于第一幅板1121和第二幅板1122之间并连接第一幅板1121和第二幅板1122。需要说明的是，第一方向是指洞壁h的延伸方向。具体的，肋板1123位于第一幅板1121和第二幅板1122之间，肋板1123的一端与第一幅板1121连接，肋板1123相对的另一端与第二幅板1122连接，肋板1123连接第一幅板1121和第二幅板1122共同形成管片112。肋板1123的数量任意，可以是一个，也可以是多个，例如，如图4a所示，一个管片112有四个肋板1123，如图4b所示，一个管片112只有一个肋板1123。
[0045]
如图4a和图5a所示，肋板1123与通孔111相邻设置。具体的，相邻说明肋板1123是形成通孔111的侧壁的一部分或者是肋板1123限定了通孔111的状态。例如，如图4a所示，一个管片112具有多个肋板1123，每个通孔111均与两个肋板1123相邻；如图5a所示，一个管片112只有一个肋板1123，一个管片112无法形成闭合的通孔111，需要相邻两个管片112首尾
拼接围合通孔111，所以一个管片112在仅设置一个肋板1123的情况下，肋板1123决定了通孔111开放和闭合的状态。
[0046]
通过将管片设置成两块间隔设置的幅板，并采用肋板连接，以形成通孔，从而使管片形成具有空腔的结构，进而减轻管片的质量。
[0047]
在一些实施例中，如图5b所示，通孔111包括间隔设置的第一通孔1111和第二通孔1112。第一通孔1111和第二通孔1112在周向上延伸的尺寸不相同。具体的，第一通孔1111和第二通孔1112沿周向间隔设置。每个管片112包括多个在周向上间隔设置的肋板1123。具体的，一个管片112可以设置多个肋板1123，这样可以较好的提高单个管片112的刚度，从而提高管片环11的刚度，进而提高竖井10的刚度，满足竖井10结构使用的安全可靠性。
[0048]
如图5b所示，相邻的肋板1123与第一幅板1121和第二幅板1122围合形成第一通孔1111。具体的，每一个管片112的相邻的肋板1123均与第一幅板1121和第二幅板1122围合形成周向连续的第一通孔1111。靠近管片112一端的肋板1123与第一幅板1121的一端和第二幅板1122的一端围合形成第一槽型空间111a，靠近管片112的与一端相对的另一端的肋板1123与第一幅板1121的另一端和第二幅板1122的另一端围合形成第二槽型空间111b。具体的，沿周向方向，管片112具有相对的两端，位于该管片112一端的肋板1123与该管片112的第一幅板1121和第二幅板1122围合形成开放式的凹槽，即所述的第一槽型空间111a；位于该管片112另一端的肋板1123与该管片112的第一幅板1121和第二幅板1122也围合形成开放式的凹槽，即所述的第二槽型空间111b。第一槽型空间111a和第二槽型空间111b的开口方向相反。
[0049]
如图5b所示，相邻的管片112的第一槽型空间111a和第二槽型空间111b共同形成第二通孔1112。具体的，相邻的两个管片112装配连接，使一个管片112一端的第一槽型空间111a与另一个管片112一端的第二槽型空间111b实现拼接，从而使两个开放式的凹槽形成周向连续的空腔，该空腔即所述的第二通孔1112。在其他的实施例中，第一通孔1111和第二通孔1112的形状和大小也可以相同。
[0050]
第二通孔1112是由两个半开式的槽型空间拼接形成的，第二通孔1112的拼接处会存在连接缝，并且该连接缝位于现浇带上，在第二通孔1112内设置加固件12，加固件12可以对连接缝进行填充覆盖，以降低雨水渗透的风险，通过自身的结构使竖井10具备防水的功能。这样竖井10就无需再另设其他的防水措施。
[0051]
通过设置在每个管片中设置多个肋板，以进一步提高管片的刚度，并且第二通孔处于现浇带上，加固件设置于其中可以使竖井形成防水结构，无需另外制定防水措施，结构设计简单巧妙。
[0052]
在一些实施例中，相邻的管片112的形状结构可以相同，也可以不同，例如图5c所示，每个管片112均相同，这样可以通过仅预制一种结构的管片112装配形成管片环11，无需预制多种结构类型的管片112，简化施工原材料的制备过程。如图5b所示，相邻的两个管片112的形状结构不同，包括第一管片112a和第二管片112b，第一管片112a和第二管片112b沿周向交替排列。具体的，每个管片环11包括两种结构类型的管片112，以提高管片112装配的灵活性。以下以具有两种不同结构类型的管片112进行说明。
[0053]
如图5b所示，第一管片112a的第一通孔1111和第二管片112b的第一通孔1111在周向上的延伸长度相同。具体的，第一管片112a的相邻肋板1123之间间隔的距离与第二管片
112b的相邻肋板1123之间间隔的距离均大致相同。第一管片112a的第一幅板1121和第二幅板1122在径向间隔的距离与第二管片112b的第一幅板1121和第二幅板1122在径向间隔的距离也大致线，相邻的第一幅板1121通过首尾连接形成管片环11的外环，相邻的第二幅板1122首尾连接形成管片环11的内环。这样，第一管片112a的第一通孔1111和第二管片112b的第一通孔1111的形状和大小也大致相同。
[0054]
如图5b所示，第一管片112a的第一槽型空间111a与第二管片112b的第一槽型空间111a在周向上的延伸长度不同和/或第一管片112a的第二槽型空间111b与第二管片112b的第二槽型空间111b在周向上的延伸长度不同。具体的，第一管片112a的第一槽型空间111a和第二管片112b的第二槽型空间111b围合形成第二通孔1112，沿周向方向，第一槽型空间111a的延伸长度与第二槽型空间111b的延伸长度的比值也可变化。也就是说，沿周向方向，两个管片112的第一槽型空间111a的长度和第二槽型空间111b的长度均不同，或者，两个管片112的第一槽型空间111a的长度不同，而第二槽型空间111b的长度相同，或者，两个管片112的第一槽型空间111a的长度相同，而第二槽型空间111b的长度不同。具体可根据实际需要设定。
[0055]
通过设置形状结构相同或者不同的管片形成管片环，可以有效提高管片环设置的灵活性和可选择性。
[0056]
在一些实施例中，如图6和图7所示，加固件12包括素混凝土121和钢筋笼122。素混凝土121设置于第一通孔1111和第二通孔1112内。需要说明的是，素混凝土是指由无筋或者不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。具体的，可以在第一通孔1111和第二通孔1112内现场浇筑混凝土，待混凝土成型后，就能够将各层的管片环11连接形成一个整体，也能够使每个管片环11的相邻管片112之间形成连接。第二通孔1112处于接缝位置，填充于接缝位置的混凝土待凝固成型后可以起到防水的作用，使竖井10具备防水的功能。钢筋笼122设置于第二通孔1112内。具体的，为加强相邻的两个管片112的端部连接关系，可以在第二通孔1112内先设置钢筋笼122，然后再在第二通孔1112内浇筑混凝土，形成钢筋混凝土结构，从而有效提高端部连接处的结构刚度，进而提高竖井10的整体支护能力。通过在第二通孔内设置钢筋笼，并在第一通孔和第二通孔内均浇筑混凝土，使各层的管片环连接形成整体，并在第二通孔内设置钢筋笼以进一步提高相邻管片之间的连接刚度，该结构简单有效。
[0057]
在一些实施例中，如图8所示，沿周向，每个管片112的第一幅板1121的每一端和相距最近的第二幅板1122的一端在周向上间隔第一预设距离。具体的，沿周向方向，每个管片112的第一幅板1121和第二幅板1122的端部并不是平齐的，位于管片112同一侧的第一幅板1121和第二幅板1122的端部沿周向偏移第一预设距离l1，使每个管片112在图8所示的俯视图下呈现第一幅板1121和第二幅板1122沿周向错开的状态。相邻的管片112通过交错连接，形成嵌锁结构，以提高管片112的抗剪切强度，防止滑动倾覆，从而进一步提高了管片112之间连接的牢固性。
[0058]
在一些实施例中，如图9a和9b所示，沿轴向，每个管片112的第一幅板1121的每一端和相距最近的第二幅板1122的一端间隔第二预设距离l2。具体的，沿轴向方向，每个管片112的第一幅板1121和第二幅板1122的端部也不是平齐的，位于管片112同一侧的第一幅板1121和第二幅板1122的端部沿轴向偏移第二预设距离l2，使每个管片112在图9b所示的正视图下呈现第一幅板1121和第二幅板1122沿轴向错开的状态。可选的，管片112的第一幅板
1121和第二幅板1122设置有手孔113，手孔113的数量和位置任意，可根据实际需要设定。在管片112设置手孔113，以方便管片112的安装操作。
[0059]
在一些实施例中，如图8所示，沿周向，第一幅板1121的第一端远离第二幅板1122的一侧具有第一凸起112c，第一幅板1121的与第一端相对的第二端靠近第二幅板1122的一侧具有第二凸起112d，相邻的第一幅板1121通过第一凸起112c和第二凸起112d榫接。具体的，沿周向方向，第一幅板1121具有相对的两端，其中一端的外缘具有第一凸起112c，相对的另一端的内缘具有第二凸起112d。这样相邻的第一幅板1121的端部就能够通过卯榫的连接方式进行适配，形成抵靠，从而为彼此之间提供支撑，加强了第一幅板1121之间连接。第一凸起112c和第二凸起112d的形状可根据实际需要设计，在示例性的实施例中，凸起的形状可以是大致的矩形。凸起的长度不宜过长，避免因应力集中导致凸起断裂，使卯榫连接失效。具体的长度也可根据实际需要设定，在此不作具体限制。通过在第一幅板的端部设置凸起，利用第一幅板自身的结构特性实现相邻的第一幅板之间的连接，从而实现相邻管片之间的连接。该连接方式更为牢靠紧密，并且也不会破坏管片自身的结构。
[0060]
在一些实施例中，如图8所示，第二幅板1122的一端具有第一斜面112e，第二幅板1122的与一端相对的另一端具有第二斜面112f，第一斜面112e与第二斜面112f均向同一侧倾斜，相邻的第二幅板1122通过第一斜面112e和第二斜面112f抵接。需要说明的是，抵接是指两个斜面接触并抵靠从而形成紧密接触。具体的，沿周向方向，第二幅板1122具有相对的两端，其中一端具有第一斜面112e，相对的另一端具有第二斜面112f。第一斜面112e和第二斜面112f均沿同一侧倾斜，这样相邻的第二幅板1122才能够通过两个斜面抵接，相互提供支撑的作用力。通过在第二幅板设置斜面，相邻的第二幅板通过斜面抵接的方式实现连接，从而实现相邻管片的连接。
[0061]
可选的，如图10所示，第一斜面112e和第二斜面112f上预留定位孔，紧固件114穿设于定位孔内，以进一步加强第一斜面112e和第二斜面112f之间的连接。
[0062]
本发明实施例的竖井在施工前，可以在工厂预制数量若干的管片，留以施工备用；采用掘进机在地面开挖形成放置竖井的洞体，并根据测量结果将承托板安装放置于掘进机上方，承托板会随着掘进机的不断开挖深入沿洞壁逐渐下移；在地面将管片拼装形成若干个管片环，然后依次吊放各个管片环于洞体内，并使通孔一一对应，保持通孔相互贯通，最下面一层的管片环下放至承托板上，其余管片环分层堆叠；采用沉井法不断下放管片环，并使已拼装的全部管片环整体下沉；开挖至预设深度后，对洞体的底部进行加固整平，然后下放拼装好的全部管片环；在第二通孔内下放钢筋笼，然后在第一通孔和第二通孔内浇筑素混凝土对通孔进行填充；最后对管片与洞壁之间的空隙进行注浆回填，并在井口位置采用现浇的方式形成锁口结构，从而完成整个竖井的施工，形成永久性的竖井支护结构。
[0063]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。