一种填海地层临近地铁隧道的超大深基坑施工方法

摘要

本申请涉及临近地铁隧道基坑施工的技术领域，针对传统的，提出了一种填海地层临近地铁隧道的超大深基坑施工方法。通过分前后进行前序竖井与后序竖井的开挖，并在前序竖井与后序竖井开挖完成后及时施作抗浮板，利用抗浮板与预先施作的抗拔桩形成抗浮体系，用以限制基坑底部的土体向上隆起，实现在基坑开挖过程的同时实现对基坑底部的土体的加固，本申请具有减少基坑开挖对地铁隧道的影响的效果。

说明书

技术领域

本申请涉及临近地铁隧道基坑施工的技术领域，尤其是涉及一种填海地层临近地铁隧道的超大深基坑施工方法。

背景技术

相关技术中，根据建筑设计需要，部分基坑施工场地需要在已建地铁隧道工程上方进行，而随着基坑的开挖，分布在已建地铁隧道上的土体被移除，导致施加在已建地铁隧道周侧土体上方的载荷消失，导致已建地铁隧道工程周围的土体向上隆起，进而容易导致已建地铁隧道发生变形，影响地跌隧道使用安全。

目前针对上述问题的解决方式通常是在基坑整体开挖后再对基坑下方的土体进行加固，但由于在基坑开挖过程中，地铁隧道变形量已超限，因此后期再针对基坑下方土体进行加固的方式往往收效甚微，因此，存在改进空间。

发明内容

为了减少在已建地铁隧道上施工深基坑时对已建地铁隧道工程的影响，本申请提供了一种填海地层临近地铁隧道的超大深基坑施工方法。

本申请提供的一种填海地层临近地铁隧道的超大深基坑施工方法，采用如下的技术方案：

一种填海地层临近地铁隧道的超大深基坑施工方法，包括以下步骤：

S1：施工场地处理：根据施工图纸确定隧道所在位置并放线划分基坑施工区域，并对施工区域进行三通一平处理；

S2：对施工区域进行首层土方开挖并进行放坡处理；

S3：在已建隧道两侧施作咬合桩，在相邻隧道之间施作若干抗拔桩；

S4：将施工区域划分为若干前序竖井开挖区以及后序竖井开挖区，前序竖井开挖区与后序竖井开挖区间隔设置；

S5：开挖前序竖井开挖区表层土，在前序竖井开挖区顶部浇筑顶部圈梁；

S6：前序竖井开挖区分层挖掘施工：对前序竖井开挖区进行土体分层开挖，每开挖一层土体后在前序竖井侧壁铺设加固钢筋网并喷涂混凝土，重复以上步骤直至将前序竖井施工至设计标深；

S7：前序竖井底部抗浮板施工：待前序竖井施工至设计标深后；在前序竖井井底铺设抗浮钢筋网并浇筑混凝土形成抗浮板；

S8：前序竖井开挖区顶部圈梁拆除施工；

S9：后序竖井开挖区分层挖掘施工：对后序竖井开挖区域进行土体分层开挖，每开挖一层土体后，拆除相邻前序竖井的井壁，直至施工至后序竖井的设计标深；

S10：后序竖井底部抗浮板施工：待后序竖井施工至设计标深后；在后序竖井井底铺设抗浮钢筋网，并浇筑混凝土形成抗浮板。

通过采用上述技术方案，通过分先后顺序进行前序竖井以及后序竖井的挖设，在前序竖井与后序竖井施工完成后便可形成完整基坑；通过前序竖井与后序竖井各自施工后及时在其各自底部进行抗浮板的浇筑施工，利用前序竖井与后序竖井两者底部的抗浮板与预先施作的抗拔桩形成的抗浮体系限制了深基坑底部土体的隆起，实现在基坑开挖的同时对基坑底部土体的加固，进而减少位于基坑底部的地铁隧道因土体隆起而发生位移的情况，相比传统基坑挖设后再对基坑底部的土体进行加固的方式，有利于减少基坑开挖完成后，基坑底部土体发生隆起的情况，进而有利于减少深基坑施工对地铁隧道的影响。通过在前序竖井顶部浇筑圈梁，同时对前序井进行分层挖设并及时在前序竖井的侧壁安装加固钢筋网并浇筑混凝土形成混凝土结构的井壁，有利于减少前序竖井挖设过程中，前序竖井四周土体发生崩塌的情况，使得前序竖井的施工更加安全。

优选的，所述前序竖井内均设置有内支撑件，所述内支撑件包括设置若干水平设置的支撑杆，若干所述支撑杆两端均分别与前序竖井相对两侧的加固钢筋网固定连接。

通过采用上述技术方案，前序竖井分层挖设时，挖设完一层的土体后，将支撑杆放入至前序竖井内，并将支撑杆两端分别固定在前序竖井相对两侧的加固钢筋网上，利用支撑杆限制前序竖井相对两侧的加固钢筋网相互靠近，使得后续前序竖井井壁浇筑完成后不易因两侧土体的作用力而发生坍塌，使得前序竖井的井壁更加坚固。

优选的，所述前序竖井内设置有内支撑件，所述内支撑件包括竖直设置的支撑框，所述支撑框相对两侧分别与前序竖井相对两侧的加固钢筋网抵接，所述圈梁还设置有驱使支撑框前序竖井井底移动的驱动组件。

通过采用上述技术方案，挖设完后前序竖井分层的土体后，将支撑框放入前序竖井内，并使支撑框相对两侧分别与此时安装在前序竖井相对两侧的加固钢筋网抵接，通过驱动组件驱使支撑框向下移动直至支撑框底侧与前序竖井此时底部的土体抵接，便可实现通过支撑框限制前序竖井两侧的加固钢筋网相互靠近，后续每挖设一层新的土体并安装完侧壁的加固钢筋网后，只需通过驱动组件驱使支撑框向下移动，便可实现通过支撑框对前序竖井相对两侧的加固钢筋网进行对撑，使得内支撑件的安装更加简单方便；后续拆除内支撑件时，只需要将支撑框从前序竖井内吊起，便可实现支撑框的拆除，使得支撑框的拆除更加简单方便。

优选的，所述驱动组件包括两组机架，两组所述机架分别固定在圈梁相对两侧，所述机架均转动架设有卷绕轴，所述机架还设置有驱使卷绕轴转动的主驱动件；所述驱动组件还包括连接绳，所述支撑框顶部固定有限位环，所述连接绳穿设于限位环且所述连接绳两端分别固定在两组机架的卷绕轴上。

通过采用上述技术方案，当前序竖井新的分层土体挖设完成并铺设完成前序竖井侧壁的加固钢筋网后，通过主驱动件驱使各自的卷绕轴收卷连接绳，连接绳在收卷过程中便可带动支撑框朝向前序竖井的底部移动，该结构简单实用且易于操作。

优选的，所述支撑框外周设置有踏步，若干所述踏步沿支撑框的高度方向均匀分布。

通过采用上述技术方案，通过踏步的设置，后续分层挖设前序竖井内的土体以及铺设前序竖井底部的抗浮钢筋网时，均可通过支撑框上的踏步进入前序竖井内，便于施工工人进出前序竖井。

优选的，所述支撑框内水平架设有支架，所述支撑框内还设置有驱使支架沿竖直方向滑动的副驱动件，所述支架上均匀设置有若干钻机，若干所述钻机竖直向下设置。

通过采用上述技术方案，前序竖井每挖设一层的新的土体并在前序竖井侧壁上铺设加固钢筋网后，通过驱动组件将支撑框向下移动直至支撑框底部与前序竖井此时底部的土体的抵接，启动支架上的若干钻机并通过副驱动件驱使支架向下滑动，直至钻机上的钻头钻入至前序竖井底部的土体内，有利于通过插入土体内的钻头进一步实现对支撑框的位置的固定，使得支撑框不易产生位移，便于支撑框更好地实现对前序竖井相对两侧的加固钢筋网的支撑；当需要进行新的分层土体的挖设时，通过副驱动件带动直至支架以及支架上的钻机上移，直至钻机上的钻头缩回至支撑框内，钻机上钻设位于支撑框底部的土体的过程中，将部分土体搅散并带出，便于后续施工人员挖设位于支撑框底部的土体。

优选的，所述支撑框的一侧设置有废土收集槽，所述支撑框顶部还设置有驱使废土收集槽沿竖直方向升降的升降组件。

通过采用上述技术方案，通过支撑框外侧有废土收集槽以及用于驱使废土收集槽升降的升降组件，挖设前序竖井的分层土体时，可将产生的废土放入废土收集槽内，再经由升降组件将装有废土的废土收集框移动至支撑框顶部，便于前序竖井内的废土的转运。

优选的，相邻所述抗浮钢筋网相互靠近一端的钢筋通过钢筋接驳器相互连接。

通过采用上述技术方案，通过钢筋接驳器连接相邻抗浮钢筋网相互靠近一端的钢筋，有利于提升相邻抗浮钢筋网的连接一体性，进而使得前序竖井与后序竖井挖设完成形成基坑后，前序竖井与后序竖井底部的抗浮板可以形成整体式的抗浮板，有利于更好地与提前插入至基坑底部的抗浮桩形成抗浮体系，进而更好地限制基坑底部的土体向上移动，使得基坑施工过程中，位于基坑底部的隧道不易产生位移。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过对前序竖井与后序竖井分开进行前后开挖，并在前序竖井与后序竖井开挖完成后，在两者底部浇筑抗浮板，利用抗浮板与预先施工的抗拔桩形成抗浮体系，利用抗浮桩形成的抗浮体系限制隧道周侧的土体向上移动，实现在基坑施工过程中便对基坑施工过程中便对基坑底部的土体进行加固，使得位于基坑底部的隧道不易发生变形，有利于减少基坑施工时对隧道的影响；

2.通过内支撑件包括设置在前序井内的支撑框，支撑框相对两侧分别与前序竖井相对两侧的加固钢筋网抵接，圈梁还设置有驱使支撑框朝向前序竖井底部移动的驱动组件；前序竖井每挖设一层土体并铺设完侧壁的加固钢筋网后，通过驱动组件驱使支撑框向下移动，便可实现通过支撑框对撑前序竖井相对侧壁上的加固钢筋网；

附图说明

图1是实施例一用于示意前序竖井与二级竖井施工时的状态示意图。

图2是实施例一用于示意深基坑的状态示意图。

图3是实施例一用于示意相邻抗浮板的内部结构示意图。

图4是实施例二用于示意前序竖井与后序竖井施工时的状态示意图。

图5是图4中A部的放大示意图。

图6是实施例二用于示意支撑框上的钻机插入土体时的状态示意图。

附图标记说明：

1、隧道；10、咬合桩；11、基坑；12、抗拔桩；121、抗浮板；122、抗浮钢筋网；123、钢筋接驳器；2、前序竖井；20、圈梁；201、插接槽；21、井壁；211、加固钢筋网；3、后序竖井；4、支撑杆；41、斜撑杆；5、支撑框；50、限位环；51、支撑板；52、卷扬机；53、废土收集槽；54、支架；55、副驱动件；56、钻机；57、踏步；6、机架；61、卷绕轴；62、主驱动件；63、连接绳。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种填海地层临近地铁隧道1的超大深基坑11施工方法。

实施例一

参照图1和图2，一种填海地层临近地铁隧道1的超大深基坑11施工方法，包括以下步骤：

S1：施工场地处理：根据施工图纸确定隧道1所在位置并放线划分基坑11施工区域，并对施工区域进行三通一平处理。

对施工区域进行三通一平前应确认施工区域地下有无埋设管线，如若有埋设的管路需对管路进行改迁或保护。

S2：对施工区域进行首层土方开挖并进行放坡处理。土方开挖应从上至下分层分段依次进行，随时注意控制边坡坡度，并在表面上做成一定的流水坡度。在开挖形成边坡后时，挖方上侧不宜堆土，应随挖随运，当由于突发情况导致外运受阻时，临时性堆土不得超过2m。在挖方下侧堆土时，应将土堆表面平整，保持排水畅通，任何临时堆土边坡不宜大于1：1.5。

S3：在已建隧道1两侧施作咬合桩10；在相邻隧道1之间施作若干抗拔桩12；

S4：将施工区域划分为若干前序竖井2开挖区以及后序竖井3开挖区，前序竖井2开挖区与后序竖井3开挖区间隔设置。在本实施例中，前序竖井2与后序竖井3两者长度方向均与隧道1长度方向垂直设置。前序竖井2沿长度方向的两端分别与隧道1两侧的咬合桩10相对设置。

S5：开挖前序竖井2开挖区表层土，在前序竖井2开挖区顶部浇筑顶部圈梁20；

S6：前序竖井2开挖区分层挖掘施工：对前序竖井2开挖区进行土体分层开挖，每开挖一层土体后在前序竖井2侧壁铺设加固钢筋网211并喷涂混凝土，重复以上步骤直至将前序竖井2施工至设计标深；

参照图1和图2，前序竖井2内还设置有内支撑件,内支撑件包括若干水平设置的支撑杆4，若干支撑杆4沿前序井的深度方向均匀分布，支撑杆4沿长度方向的两端分别与前序竖井2相对两长边侧壁的加固钢筋网211焊接固定，利用支撑杆4限制了前序竖井2相对两长边侧壁的加固钢筋网211相互靠近，使得后续在加固钢筋网211上喷射混凝土形成的井壁21更加稳固。支撑杆4端部相对两侧均固定连接有斜撑杆41，斜撑杆41远离支撑杆4的一端与加固钢筋网211固定连接。通过斜撑杆41的设置，有利于提升内支撑件支撑范围，使得前序竖井2相对长边侧壁上的加固钢筋网211更加不易产生移动，在本实施例中的，支撑杆4与斜撑杆41均为工字钢。

S6的具体操作步骤如下：

S6.1：通过挖机以及人工辅助挖掘相配合的方式，挖除分层土体至指定深度。

S6.2：人工修整前序竖井2的侧壁。

S6.3：通过土钉将加固钢筋网211固定在前序竖井2侧壁。

S6.4：内支撑件安装：将支撑杆4吊入前序竖井2内并将支撑杆4件两端分别焊接固定在前序竖井2相对两长边侧壁的加固钢筋网211上。

S6.5：往加固钢筋网211上喷涂混凝土并进行养护。

S6.6：重复步骤S6.1-S6.5，直至施工至前序竖井2设计标深。

S7：前序竖井2底部抗浮板121施工：待前序竖井2施工至设计标深后；挖除前序竖井2底部部分土体并进行对前序竖井2的底部进行平整夯实处理处理，在前序竖井2井底铺设抗浮钢筋网122并浇筑混凝土形成抗浮板121；

S8：前序竖井2开挖区顶部圈梁20拆除施工；

S9：后序竖井3开挖区分层挖掘施工：对后序竖井3开挖区进行土体分层开挖，每开挖一层土体后，拆除相邻前序竖井2的井壁21，直至施工至后序竖井3设计标深；

S10：后序竖井3底部抗浮板121施工：待后序竖井3施工至设计标深后；挖除后序竖井3底部部分土体并进行对后序竖井3的底部进行平整夯实处理处理，在后序竖井3井底铺设抗浮钢筋网122，并浇筑混凝土形成抗浮板121。

参照图2和图3，相邻抗浮钢筋网122相互靠近一端的钢筋通过钢筋接驳器123相互连接，有利于提升相邻抗浮钢筋网122的连接一体性，使得后续前序竖井2以及后序竖井3的抗浮板121浇筑完成后可以形成整体式的抗浮板121，便于整体式的抗浮板121与基坑11底部的抗拔桩12配合限制基坑11底部的土体发生隆起。

实施例二

参照图4和图5，实施例二与实施例一的不同之处在于：前序竖井2内竖直设置有若干内支撑件，若干内支撑件沿前序竖井2的长度方向均匀分布，内支撑件包括竖直架设的支撑框5，支撑框5呈矩形框状且支撑框5沿宽度方向两侧分别与前序竖井2相对两长边侧壁的加固钢筋网211抵接设置，实现对前序竖井2相对两长边侧壁加固钢筋网211的对撑，使得后续前序竖井2的井壁21浇筑完成后更加稳固。

参照图4和图5，圈梁20顶部还设置有驱使支撑框5朝向前序竖井2内移动的驱动组件，驱动组件包括两组机架6，两组机架6位于圈梁20上表面，两组圈梁20均通过螺栓分别固定在圈梁20沿宽度方向的两侧。机架6上均转动架设有卷绕轴61，机架6还设置有驱使卷绕轴61的转动的主驱动件62，在本实施例中，主驱动件62为电机，电机输出轴与卷绕轴61的一端同轴固定连接。驱动组件还包括连接绳63，支撑框5顶段端面对应连接绳63均匀固定有若干限位环50，连接绳63穿设于若干限位环50且连接绳63两端分别固定在两组卷绕轴61的外周。

参照图4和图5，通过以上设置，当前序竖井2的分层土体挖设完成并在前序竖井2侧壁铺设完加固钢筋网211后，通过两组驱动件驱使两组卷绕轴61转动以收卷连接绳63，连接绳63在收卷过程中便可带动支撑框5向下移动，使得支撑框5相对两侧可以与前序竖井2相对两长边侧壁的加固钢筋网211抵接，实现对支撑框5相对两长边侧壁的加固钢筋网211的支撑。

参照图4和图5，支撑框5内还竖直滑动连接有支架54，支架54上安装有若干钻机56，若干钻机56沿支架54的长度方向均匀分布，若干钻机56均竖直朝下设置，支撑框5底部对应若干钻机56开设有若干供钻机56穿设的穿孔，若干钻机56与若干穿孔相对设置，支撑框5还设置有驱使支架54沿竖直方向升降的副驱动件55，在本实施例中，副驱动件55包括固定在支撑框5顶部内壁的油缸，油缸竖直朝下设置且油缸的活塞杆与支架54固定连接。

参照图4和图5，通过以上设置，当新的分层土体挖设挖设完成后，通过驱动组件驱使支撑框5向下移动并使支撑框5相对两侧分别与前序竖井2相对两长边侧壁的加固钢筋网211抵接，直至支撑框5的底部与前序竖井2此时底部的土体抵接，启动钻机56，并通过副驱动件55带动支架54以及钻机56向下移动，直至支架54上的钻机56钻入前序竖井2底部土体，利用钻机56钻入前序竖井2底部的土体限制支撑框5发生移动，便于支撑框5更好地支撑前序竖井2相对两长边侧壁的加固钢筋网211。后续挖设新的分层土体前，启动钻机56并通过副驱动件55驱使支架54以及支架54上的钻机56上移，直至钻机56缩回至支撑框5内，钻机56钻设土体过程中，将位于支撑框5正下方的部分土体搅松并带出，便于施工人员可以更好地清理位于支撑框5正下方的土体。

参照图4和图6，支撑框5外周还固定连接有若干踏步57，踏步57呈U形杆状，若干踏步57沿支撑框5的高度方向均匀分布，便于施工人员通过踏步57进入前序竖井2内清理分层土体。

参照图5和图6，支撑框5外还设置有废土收集槽53，废土收集槽53槽口朝上设置，支撑框5顶部还设置有驱使废土收集槽53沿竖直方向升降的升降组件，升降组件包括水平固定在支撑框5顶部外壁的两组支撑板51，支撑板51下表面均固定连接有卷扬机52，卷扬机52的缆绳均与废土收集槽53固定连接。通过卷扬机52收放缆绳便可实现废土收集槽53的升降，通过废土收集槽53与升降组件的设置，挖出前序竖井2内分层土体产生的废土可装入废土收集槽53，再经由升降组件将废土收集槽53内的废土带出前序竖井2外，便于前序竖井2内废土的清理。

S6的具体操作步骤如下：

S6.1：内支撑件安装：在圈梁20内周开凿出供支撑框5插入的插接槽201，通过吊机将支撑框5吊装至插接槽201上方，并使支撑框5插入至插接槽201内，将两组机架6分别固定在圈梁20沿宽度方向两侧上，将连接绳63穿设于支撑框5顶部的限位环50，并将连接绳63两端分别固定在两组机架6的卷绕轴61上。

S6.2：通过挖机以及人工辅助挖掘相配合的方式，挖除分层土体至指定深度。

S6.3：人工修整前序竖井2的侧壁。

S6.4：通过土钉将加固钢筋网211固定在前序竖井2侧壁。

S6.5：通过驱动组件驱使支撑框5下移并使支撑框5相对两侧分别与前序竖井2相对两长边侧壁的加固钢筋网211抵接，直至支撑框5底部与前序竖井2底部的土体的抵接。

当需要驱动组件驱使支撑框5朝向前序竖井2底部移动时，通过两组主驱动件62同时驱动对应的卷绕轴61转动以收卷连接绳63，连接绳63收卷过程中便可带动支撑框5向下移动。

S6.6：启动支架54上的钻机56，并通过副驱动件55驱使支架54下移，直至支架54上的钻机56钻入前序竖井2底部的土体。

S6.7：往支撑框5外侧喷涂脱模剂。

S6.8：往加固钢筋网211上喷涂混凝土并进行养护。

S6.9：重复步骤S6.2-S6.8，直至前序竖井2施工至设计标深，值得注意的是，挖设前序竖井2新的分层土体前，应通过副驱动件55驱使支架54带动钻具上移，直至钻具缩回至支撑框5内。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。