资源节约型地下筒体构筑物的建造方法

摘要

一种资源节约型地下筒体构筑物的建造方法，涉及地下构筑物技术领域，所要解决的是降低施工成本、缩短工期、提高构筑物选址机动性及控制施工对周边环境影响的技术问题。该方法先用泥浆护壁法钻设中心孔，继而扩孔至设计孔径，然后将首个筒节的筒形钢模吊入孔内浮于泥浆液面上，并在钢模内绑扎钢筋、浇筑混凝土，完成首个筒节作业后筒节处于悬浮状态；从第二段高开始采用滑模浇筑筒壁，直至完成整个筒壁浇筑。完成第二段高的筒体总重力大于浮力的部分由孔口若干卷扬机的提吊力予以平衡；从完成第三段高筒壁浇筑起浮力大于筒体重力，卷扬机发挥稳定筒体之作用。本发明提供的方法，适用于各种特性的岩土层，适合城市建筑密集区的施工作业。

主权项

一种资源节约型地下筒体构筑物的建造方法，其特征在于，具体步骤如下：1)确定地下筒体构筑物与成孔的设计位置，并根据设计孔位和设计孔径进行前期基础施工，前期基础施工项目包括修筑锁口及井口钢筋混凝土作业坪台，在锁口上设置泥浆排泄孔槽，在锁口周围设定均布数量的卷扬装置的砼基础；其中，所述锁口内壁设有作业肩台，所述泥浆排泄孔槽的底面的标高为设计孔内泥浆液位的设计高程；2)在锁口内壁的作业肩台上架设钻机作业钢箱梁，再采用泥浆护壁法钻设设计孔；钻设设计孔时，先用钻机在设计孔的中心位置钻设中心孔，然后再对中心孔进行扩孔钻进，直至扩孔至设计孔径和设计孔深；然后再依序清除孔内沉渣，移走钻机，撤去钻机和作业钢箱梁；3)在邻近设计孔的地面拼装首个筒节的钢模，所述首个筒节设有钢筋混凝土底板；所述首个筒节的钢模由底板钢外模和筒壁钢外模接合而成，所述底板钢外模呈椭圆形，所述筒壁钢外模呈立环状，其顶端开口，其底部由底板钢外模封闭；所述底板钢外模及筒壁钢外模的内表面分别焊有多根型钢加强肋，底板钢外模及筒壁钢外模的接合部内表面焊有多个拐角钢板角撑，且每个拐角钢板角撑均与底板钢外模及筒壁钢外模的内表面焊固；4)在筒壁钢外模的外壁焊接多个定滑轮式吊耳作为起重吊点，所述定滑轮式吊耳的数量及安装位置与型钢加强肋的数量及位置一一对应；在各卷扬装置的砼基础上安装对应数量的卷扬机，在锁口的作业肩台上安装与定滑轮式吊耳相同数量的卷扬支承架，并设置多组卷扬动滑轮组，各卷扬机的钢丝绳分别通过各卷扬支承架绕接各卷扬动滑轮组，各卷扬动滑轮组经钢丝绳绕接各定滑轮式吊耳；在锁口的作业肩台下方的锁口内壁上安装用于筒体限位的筒体扶中限位板；5)计算设计孔的泥浆最大平均密度，以确保在设计孔内浇筑筒体过程中筒体的自重与泵入筒体内的水体的重力之和大于设计孔内泥浆作用于筒体的浮力，使得筒体的底部能沉至设计孔底部，其计算式为：ρmax＝F浮/V；F浮≤P筒+P水-P余；P余＝10a×Δd；Δd＝6A/a；式中：ρmax为设计孔内泥浆的最大平均密度，F浮为能使筒体的底部沉至设计孔底部的浮力临界值，V为筒体在设计孔中所排开的泥浆的体积，P水为泵入筒体内的水体的液面到达设计筒顶时的水体重力，P筒为筒体自重，P余为筒体底部沉放到设计孔底时筒体内的液面至筒体顶端应预留高度所对应的水体重力，a为筒体内截面的截面积，Δd为筒体沉放到设计孔底时筒体内的液面至筒体顶端应预留高度，A为筒体的底板的最大水平截面积，P余≥60kN/m2×A；6)先将设计孔内的泥浆密度调整至步骤5所计算出的泥浆最大平均密度值ρmax，并使设计孔内泥浆的液面与锁口上的泥浆排泄孔槽的底面齐平，再将拼装好的首个筒节的钢模吊入设计孔内，使其浮于设计孔内的泥浆液面上，并均力拉紧各卷扬机的钢丝绳；7)在钢模内进行首个筒节的钢筋绑扎和混凝土浇筑；首个筒节的钢筋绑扎包括在钢模内敷设首个筒节的底板钢筋和双层筒壁钢筋，并按设计点位和数量在双层筒壁钢筋中间焊置多根滑模爬升支承钢管；其中，各滑模爬升支承钢管分成至少两组；其中一组兼用于设计孔的孔底注浆，为孔底注浆组；其它组兼用于筒体外周围填石子的空隙注浆，为筒周注浆组；每组注浆组中的支承钢管均均匀分布；所述孔底注浆组的支承钢管有至少4根，各筒周注浆组的相邻两根支承钢管的轴线之间的间距不超过6m；其中，首个筒节混凝土浇筑时先实施底板的分层浇注和振捣，随后再分层连续浇注筒壁混凝土，直至首个筒节不再下沉时均匀拉紧各卷扬钢丝绳，使筒节保持垂直状态，并通过转动筒体扶中限位板使筒节居中；8)首个筒节作业完毕后，将滑模爬升支承钢管向上延伸至下一段高筒壁并垂直定位，然后绑扎下一段高筒壁的双层筒壁钢筋，并在滑模爬升支承钢管上安装滑模及滑模顶升作业系统；其中，双层筒壁钢筋的竖筋长度大于后续作业段高的设定长度；9)利用滑模顶升作业系统对相应段高筒壁进行间歇性连续浇注，其步骤如下：先按顶升滑模高度一次性浇筑相应段高筒壁的第一序批混凝土，在第一序批混凝土达到规定养护时间后，逐步顶升滑模，滑模每次顶升的高度均不超过50cm，而且每次顶升完毕后随即浇筑对应于该次顶升高度的筒壁混凝土，至浇筑完成6m段高筒壁后对该段高筒壁养护24小时；其中，在第二段高筒壁顶部的最后一个分层高度混凝土浇筑时，在该段高筒壁的顶部设置立环形止水钢板，并插入该段高筒壁砼顶面二分之一的止水环高度；在第二段高筒壁作业过程中，各卷扬机始终处于提吊状态，防止筒体下沉；第二段高筒壁作业完成后，其顶端高出设计孔内泥浆液面6.3m～7m；10)利用滑模顶升作业系统实施筒壁钢筋的逐段绑扎和混凝土的间歇性连续浇筑，直至整个筒体浇筑完成；其中，从第三段高筒壁作业开始，筒壁钢筋仍按筒壁段高的钢筋设计尺寸逐段连接绑扎，滑模每缓缓顶升一个设定高度就浇筑同样高度的混凝土筒壁，且在浇筑完成并进行振捣后使筒体下降同样高度，等浇筑好的筒壁达到规定养护时间后，再将滑模缓缓顶升一个设定高度，如此循环作业，直至完成整个设计筒体的钢筋混凝土筒壁施工；其中，第二段高筒壁全部下沉入设计孔内泥浆液面后，可撤去卷扬机的提吊力；其后续筒壁浇筑作业时，需要向筒体内泵入配载清水，使筒体顶部沉至所需高程；11)筒体沉放到设计孔底部后，先用高压清水通过孔底注浆组的滑模爬升支承钢管冲击设计孔底部的沉渣，使沉渣悬浮于设计孔内的泥浆中并使筒体充分下沉，然后在筒体外周面与设计孔孔壁之间均匀围填石子至设计锁口肩台面；然后再通过筒周注浆组中的滑模爬升支承钢管向筒体的外周围填石子的空隙中压注清水，以置换围填石子空隙中的泥浆，直至围填石子的顶面返出的泥浆变为低浊度清水；12)先通过孔底注浆组的滑模爬升支承钢管向设计孔孔底压注高压水泥浆液以加固孔底土层；再通过筒周注浆组的滑模爬升支承钢管向筒体外周围填石子的空隙压注水泥浆液，直至水泥浆液冒出围填石子顶面；13)根据筒体的用途，在筒体顶部进行相关土建施工和设备的安装和调试。