一种装配式单层墙地下结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及地下工程技术领域，具体涉及一种装配式单层墙地下结构及其施工方法。


背景技术：

2.采用明挖法施工的隧道等地下结构包括基坑围护结构和主体结构，如果采用装配式工法建造主体结构，则基坑围护结构多数采用现场浇筑的方式，对于富水地层，围护结构通常采用地下连续墙，并且只作为施工阶段的挡土结构，在隧道结构正常使用阶段不考虑围护结构的承载能力，这种结构型式及施工方法存在的不足之处首先在于，施工完成后围护结构即被弃置，不考虑其在结构正常使用阶段的挡土效应，造成资源浪费、环境污染问题；另外，围护结构与隧道结构侧墙间需留置肥槽，造成空间浪费，且增大土石方开挖量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种装配式单层墙地下结构，能够降低工程造价，减少施工工序，缩短施工工期，同时保证预制地下连续墙与预制底板、预制顶板的接头部位具有足够的强度、刚度和良好的防水性能。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案为一种装配式单层墙地下结构，包括预制底板和预制顶板，还包括预制地下连续墙，所述预制地下连续墙底部的内侧设置有凹槽，所述预制底板的两端与其两侧所述预制地下连续墙上的所述凹槽之间通过第一现浇连接接头连接；所述预制顶板的两端分别支撑于其两侧的所述预制地下连续墙上，并通过第二现浇连接接头连接。
5.作为实施方式之一，所述第一现浇连接接头包括预埋于所述凹槽内的预埋钢板、与所述预埋钢板连接的第一钢型材、预埋于所述预制底板端部的第二钢型材以及浇筑于所述凹槽与所述预制底板之间的混凝土；所述第一钢型材与所述第二钢型材连接。
6.作为实施方式之一，所述预制地下连续墙顶部的内侧设置有台阶，所述预制顶板的端部设置有定位孔，所述预制顶板的端部支撑于所述台阶上，所述第二现浇连接接头包括底部预埋于所述台阶的水平面上、顶部插至所述定位孔中的定位钢柱以及浇注于所述定位钢柱与所述定位孔之间的微膨胀混凝土。
7.作为实施方式之一，所述预制顶板上设置有现浇顶板，所述定位钢柱贯穿所述定位孔并伸至所述现浇顶板中。
8.作为实施方式之一，所述台阶的侧立面预留有钢筋接头，所述钢筋接头与所述定位钢柱和所述现浇顶板中的钢筋连接。
9.作为实施方式之一，所述预制底板上连接有预制中隔墙下段，所述预制顶板上连接有预制中隔墙上段，所述预制中隔墙下段与所述预制中隔墙上段通过榫槽接头连接。
10.作为实施方式之一，所述预制中隔墙下段与所述预制底板一体预制成型，所述预制中隔墙上段与所述预制顶板一体预制成型。
11.本发明还提供上述的装配式单层墙地下结构的施工方法，包括如下步骤：
12.s1、施工地下连续墙的导墙，并对导墙两侧的地层进行注浆加固；
13.s2、分幅开挖地下连续墙槽内土体，并采用泥浆护壁，每幅地下连续墙成槽后向槽内回填淤泥质土；
14.s3、在预制地下连续墙底部预留的凹槽中填充泡沫材料，分幅安装预制地下连续墙，在预制地下连续墙安装就位后，通过注浆将槽内的淤泥质土置换出来，并施工墙顶冠梁；
15.s4、分层分段开挖基坑，并架设支撑；
16.s5、对基坑底部进行平整后，施工混凝土垫层，然后安装预制底板，并将预制地下连续墙凹槽中的泡沫材料剔除；
17.s6、施工预制底板与两侧的预制地下连续墙之间的第一现浇连接接头；
18.s7、安装预制顶板，并将预制顶板与两侧预制地下连续墙采用第二现浇连接接头连接；
19.s8、拆除支撑，回填覆土。
20.作为实施方式之一，预制底板在制作时已在端部预埋第二钢型材，预制地下连续墙在制作时已在凹槽的槽底预埋有预埋钢板；步骤s6中，在预埋钢板上固定第一钢型材，然后将第一钢型材与第二钢型材连接，再支立接头模板，浇筑混凝土，形成一现浇连接接头。
21.作为实施方式之一，预制地下连续墙在制作时已在顶部预留台阶，并在台阶水平面上预埋定位钢柱，在台阶侧立面上预留钢筋接头，预制顶板在制作时已在端部预留定位孔；步骤s7中，将预制顶板的两端的定位孔分别套在预制地下连续墙上的定位钢柱上，在定位孔中浇筑微膨胀混凝土，然后将钢筋接头与定位钢柱和现浇顶板的钢筋连接，最后浇筑现浇顶板。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.(1)本发明的预制地下连续墙既是基坑开挖阶段的围护结构，也是主体结构的侧墙，降低了工程造价，减少了施工工序，缩短了施工工期；
24.(2)预制底板与预制地下连续墙之间以及预制顶板与预制地下连续墙之间均采用现浇接头的方式连接，接头部位具有足够的强度和刚度，且具有良好的防水性能，满足结构对防水指标的要求；
25.(3)本发明的顶板采用“预制构件+现浇钢筋混凝土”的叠合结构，由下层的预制构件和上层的现浇混凝土构成叠合顶板，不需要现场支模及架设支架等，还能提高顶板的防水性能和整体受力性能；
26.(4)本发明的施工方法简单，能够提高施工效率和施工质量，且在下放预制地下连续墙之前，在地下连续墙槽内回填淤泥质土，使得预制地下连续墙在下放过程中相对稳定，并在预制地下连续墙安装到位后，通过注浆将淤泥质土置换加固，提高预制地下连续墙的稳固性。
附图说明
27.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它的附图。
28.图1为本发明实施例中地下连续墙成槽后槽内回填淤泥质土的示意图；
29.图2为本发明实施例中预制地下连续墙安装就位的示意图；
30.图3为本发明实施例中基坑开挖并架设支撑的示意图；
31.图4为本发明实施例中混凝土垫层及预制底板的施工示意图；
32.图5为本发明实施例中预制底板与预制地下连续墙之间的第一现浇连接接头的施工示意图；
33.图6为本发明实施例中第一现浇连接接头的示意图；
34.图7为图6的a-a视图；
35.图8为本发明实施例中预制顶板的施工示意图；
36.图9为本发明实施例中现浇顶板的施工示意图；
37.图10为本发明实施例中预制顶板、现浇顶板与预制地下连续墙之间的第二现浇连接接头的示意图；
38.图11为图10的b-b视图；
39.图12为本发明实施例中拆除支撑及回填覆土的示意图；
40.图中：1、导墙；2、注浆加固体；3、淤泥质土；4、预制地下连续墙；5、凹槽；6、台阶；7、冠梁；8、支撑；9、混凝土垫层；10、预制底板；11、预制中隔墙下段；12、混凝土；13、槽钢；14、预埋钢板；15、预埋螺栓；16、工字钢；17、预制顶板；18、预制中隔墙上段；19、现浇顶板；20、定位型钢；21、定位孔；22、微膨胀混凝土；23、钢筋接头。
具体实施方式
41.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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
44.实施例一
45.如图12所示，本实施例提供一种装配式单层墙地下结构，包括预制底板10和预制顶板17，还包括预制地下连续墙4，所述预制地下连续墙4底部的内侧设置有凹槽5，所述预制底板10的两端与其两侧所述预制地下连续墙4上的所述凹槽5之间通过第一现浇连接接头连接；所述预制顶板17的两端分别支撑于其两侧的所述预制地下连续墙4上，并通过第二
现浇连接接头连接。本实施例的预制地下连续墙4既是基坑开挖阶段的围护结构，也是主体结构的侧墙，承担基坑开挖阶段、主体结构施工阶段以及主体结构使用阶段的侧向水土压力，降低了工程造价，减少了施工工序，缩短了施工工期；且预制底板10与预制地下连续墙4之间以及预制顶板17与预制地下连续墙4之间均采用现浇接头的方式连接，接头部位不仅防水效果好，而且刚度大，受力合理。
46.优化上述实施例，所述第一现浇连接接头包括预埋于所述凹槽5内的预埋钢板14、与所述预埋钢板14连接的第一钢型材、预埋于所述预制底板10端部的第二钢型材以及浇筑于所述凹槽5与所述预制底板10之间的混凝土12；所述第一钢型材与所述第二钢型材连接。本实施例中，预制底板10与预制地下连续墙4的接头部位为应力集中部位，受力复杂，采用现浇型钢混凝土接头，不仅可以增强接头的强度和刚度，而且结构防水效果好。
47.进一步地，预制底板10与混凝土12采用企口形式连接，提高预制底板10与混凝土12连接处的防水性能，还可以在企口处增加止水条，来进一步增加防水性能。
48.作为一种实施方式，如图6和图7所示，所述第一钢型材采用工字钢16且一端与预埋钢板14现场焊接，所述第二钢型材采用槽钢13且一端预埋于预制底板10中，所述工字钢16的腹板两侧均设置有所述槽钢13，且两侧的槽钢13背对背设置，所述工字钢16的腹板与两侧的所述槽钢13的腹板现场焊接，减少了预制底板10与预制地下连续墙4之间的装配难度，方便预制底板10和预制地下连续墙4侧墙的连接。
49.进一步地，预埋钢板14上焊接有若干预埋螺栓15，预埋螺栓15嵌入混凝土12中，使混凝土12与预制地下连续墙4可靠连接。
50.优化上述实施例，如图10和图11所示，所述预制地下连续墙4顶部的内侧设置有台阶6，所述预制顶板17的端部设置有定位孔21，所述预制顶板17的端部支撑于所述台阶6上，所述第二现浇连接接头包括底部预埋于所述台阶6的水平面上、顶部插至所述定位孔21中的定位钢柱以及浇注于所述定位钢柱与所述定位孔21之间的微膨胀混凝土22。本实施例通过定位钢柱与定位孔21配合从而将预制顶板17准确定位在预制地下连续墙4上，通过在定位钢柱与定位孔21之间填充微膨胀混凝土22，从而将定位钢柱牢牢固定在定位孔21中。
51.其中，定位钢柱可以采用定位型钢20，优化地定位型钢20采用方型钢，且方型钢的外接圆与定位孔21相匹配，从而实现准确定位预制顶板17；方型钢中以及方型钢与定位孔21之间均浇筑有微膨胀混凝土22。
52.本实施例中，顶板可以采用预制顶板17，也可以采用叠合顶板。作为一种实施方式，顶板采用叠合顶板，具体地，所述预制顶板17上设置有现浇顶板19，所述定位钢柱贯穿所述定位孔21并伸至所述现浇顶板19中。预制顶板17中预埋有钢筋框架，钢筋框架部分伸至现浇顶板19中并与现浇顶板19中的钢筋有效连接，确保预制顶板17和现浇顶板19作为一个整体受力，提高预制顶板17和现浇顶板19的整体性。进一步地，所述台阶6的侧立面预留有钢筋接头23，所述钢筋接头23与所述定位钢柱和所述现浇顶板19中的钢筋连接，可以确保顶板与预制地下连续墙4的连接部位为刚性接头，且顶板与预制地下连续墙4采用现浇连接接头连接，接头部位不但防水效果好，而且刚度大，受力合理。本实施例中，顶板可以采用平顶或拱顶，优化地，叠合顶板采用平坦拱型结构形式，受力合理，同时也便于将拱部荷载合理传递给两侧的边墙。
53.本实施例的装配式单层墙地下结构可以用于地铁隧道、地下通道、综合管廊等地
下结构中，可以用于无隔墙的地下结构，也可以用于有隔墙的地下结构。作为一种实施方式，所述预制底板10上连接有预制中隔墙下段11，所述预制顶板17上连接有预制中隔墙上段18，所述预制中隔墙下段11与所述预制中隔墙上段18通过榫槽接头连接，形成有隔墙的地下结构。
54.优化地，所述预制中隔墙下段11与所述预制底板10一体预制成型，所述预制中隔墙上段18与所述预制顶板17一体预制成型，减少现场拼接工作量，提高施工效率。
55.实施例二
56.本实施例提供一种实施例一中的装配式单层墙地下结构的施工方法，其中，预制地下连续墙4在制作时已在底部预留凹槽5和在顶部预留台阶6，并在凹槽5的槽底预埋有预埋钢板14，在预埋钢板14上焊接预埋螺栓15，以及在台阶6的水平面上预埋定位钢柱，在台阶6侧立面上预留钢筋接头23；预制底板10在制作时已在两端预埋第二钢型材，预制顶板17在制作时已在两端预留定位孔21；该施工方法包括如下步骤：
57.s1、施工地下连续墙的导墙1，并对导墙1两侧的地层进行注浆加固，形成注浆加固体2；
58.s2、分幅开挖地下连续墙槽内土体，并采用泥浆护壁，每幅地下连续墙成槽后向槽内回填淤泥质土3，便于下放预制地下连续墙4，也使预制地下连续墙4在槽内相对稳定，提高预制地下连续墙4下放过程中的稳定性，如图1所示；
59.s3、在预制地下连续墙4的凹槽5中填充泡沫材料，保护凹槽5中的预埋钢板14和预埋螺栓15；分幅安装预制地下连续墙4，在预制地下连续墙4安装就位后，通过注浆将槽内的淤泥质土3置换出来，并施工墙顶冠梁7，如图2所示；
60.其中，预制地下连续墙4底部的两侧预埋有注浆管，通过注浆管向槽内注浆，可以将槽内的淤泥质土3置换加固，提高地下连续墙的稳固性；
61.s4、分层分段开挖基坑，并架设支撑8，如图3所示；其中，支撑8可以采用钢支撑，在冠梁7施工时预埋连接件，并将钢支撑的端部与冠梁7上的连接件可拆卸连接，方便主体结构施工完后拆除钢支撑，以进行重复利用，降低成本；
62.s5、基坑底部0.5m的土方采用人工清理的方式开挖，对基坑底部进行平整后，采用c15混凝土施工混凝土垫层9，然后安装预制底板10，并在预制底板10安装到位后，将预制地下连续墙4的凹槽5中的泡沫材料剔除；对于有中隔墙的，安装预制底板10和预制中隔墙下段11，如图4所示；
63.s6、施工预制底板10与两侧的预制地下连续墙4之间的第一现浇连接接头，如图5所示；
64.第一现浇连接接头的具体地施工方法如下：先在预埋钢板14上焊接第一钢型材，然后将预制底板10上的第二钢型材与第一钢型材焊接，之后支立接头模板，在凹槽5与预制底板10之间浇筑混凝土12，形成一现浇连接接头；
65.s7、安装预制顶板17，如图8所示，并将预制顶板17与两侧预制地下连续墙4采用第二现浇连接接头连接；对于有中隔墙的，安装预制顶板17和预制中隔墙上段18；对于顶板采用预制顶板17和现浇顶板19的叠合结构的，最后还要浇筑现浇顶板19，如图9所示；
66.第二现浇连接接头的具体地施工方法如下：先将预制顶板17吊装入位，将预制顶板17的两端的定位孔21分别套在预制地下连续墙4上的定位钢柱上，然后在定位型钢20与
定位孔21的孔隙部位填充微膨胀混凝土22，将定位型钢20牢牢固定在定位孔21中；当顶板采用叠合结构时，在填充微膨胀混凝土22之后，将预制顶板17兼作现浇顶板19的模板，在预制地下连续墙4顶部预留的钢筋接头23与定位钢柱和现浇顶板19的钢筋连接，最后浇筑现浇顶板19；
67.s8、拆除支撑，对顶板上方的覆土进行回填，如图12所示。
68.本实施例的施工方法简单，且预制地下连续墙4与预制底板10以及预制地下连续墙4与顶板之间采用现浇接头的方式连接，接头部位具有足够的强度和刚度，且具有良好的防水性能，满足结构对防水指标的要求，尤其适用于富水地层中围护结构和主体结构均采用预制构件的情况，能有效地提高施工效率和工程质量。
69.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。

技术特征：
1.一种装配式单层墙地下结构，包括预制底板和预制顶板，其特征在于：还包括预制地下连续墙，所述预制地下连续墙底部的内侧设置有凹槽，所述预制底板的两端与其两侧所述预制地下连续墙上的所述凹槽之间通过第一现浇连接接头连接；所述预制顶板的两端分别支撑于其两侧的所述预制地下连续墙上，并通过第二现浇连接接头连接。2.如权利要求1所述的一种装配式单层墙地下结构，其特征在于：所述第一现浇连接接头包括预埋于所述凹槽内的预埋钢板、与所述预埋钢板连接的第一钢型材、预埋于所述预制底板端部的第二钢型材以及浇筑于所述凹槽与所述预制底板之间的混凝土；所述第一钢型材与所述第二钢型材连接。3.如权利要求1所述的一种装配式单层墙地下结构，其特征在于：所述预制地下连续墙顶部的内侧设置有台阶，所述预制顶板的端部设置有定位孔，所述预制顶板的端部支撑于所述台阶上，所述第二现浇连接接头包括底部预埋于所述台阶的水平面上且顶部插至所述定位孔中的定位钢柱以及浇注于所述定位钢柱与所述定位孔之间的微膨胀混凝土。4.如权利要求3所述的一种装配式单层墙地下结构，其特征在于：所述预制顶板上设置有现浇顶板，所述定位钢柱贯穿所述定位孔并伸至所述现浇顶板中。5.如权利要求4所述的一种装配式单层墙地下结构，其特征在于：所述台阶的侧立面预留有钢筋接头，所述钢筋接头与所述定位钢柱和所述现浇顶板中的钢筋连接。6.如权利要求1所述的一种装配式单层墙地下结构，其特征在于：所述预制底板上连接有预制中隔墙下段，所述预制顶板上连接有预制中隔墙上段，所述预制中隔墙下段与所述预制中隔墙上段通过榫槽接头连接。7.如权利要求6所述的一种装配式单层墙地下结构，其特征在于：所述预制中隔墙下段与所述预制底板一体预制成型，所述预制中隔墙上段与所述预制顶板一体预制成型。8.一种权利要求1-7任一项所述的装配式单层墙地下结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、施工地下连续墙的导墙，并对导墙两侧的地层进行注浆加固；s2、分幅开挖地下连续墙槽内土体，并采用泥浆护壁，每幅地下连续墙成槽后向槽内回填淤泥质土；s3、在预制地下连续墙底部预留的凹槽中填充泡沫材料，分幅安装预制地下连续墙，在预制地下连续墙安装就位后，通过注浆将槽内的淤泥质土置换出来，并施工墙顶冠梁；s4、分层分段开挖基坑，并架设支撑；s5、对基坑底部进行平整后，施工混凝土垫层，然后安装预制底板，并将预制地下连续墙凹槽中的泡沫材料剔除；s6、施工预制底板与两侧的预制地下连续墙之间的第一现浇连接接头；s7、安装预制顶板，并将预制顶板与两侧预制地下连续墙采用第二现浇连接接头连接；s8、拆除支撑，回填覆土。9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于：预制底板在制作时已在端部预埋第二钢型材，预制地下连续墙在制作时已在凹槽的槽底预埋有预埋钢板；步骤s6中，在预埋钢板上固定第一钢型材，然后将第一钢型材与第二钢型材连接，再支立接头模板，浇筑混凝土，形成一现浇连接接头。10.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于：预制地下连续墙在制作时已在顶部预
留台阶，并在台阶水平面上预埋定位钢柱，在台阶侧立面上预留钢筋接头，预制顶板在制作时已在端部预留定位孔；步骤s7中，将预制顶板的两端的定位孔分别套在预制地下连续墙上的定位钢柱上，在定位孔中浇筑微膨胀混凝土，然后将钢筋接头与定位钢柱和现浇顶板的钢筋连接，最后浇筑现浇顶板。

技术总结
本发明涉及地下工程技术领域，具体涉及一种装配式单层墙地下结构及其施工方法，包括预制底板、预制顶板和预制地下连续墙，预制地下连续墙底部的内侧设置有凹槽，预制底板的两端与其两侧预制地下连续墙上的凹槽之间通过第一现浇连接接头连接；预制顶板的两端分别支撑于其两侧的预制地下连续墙上，并通过第二现浇连接接头连接。本发明的预制地下连续墙既是基坑开挖阶段的围护结构，也是主体结构的侧墙，承担基坑开挖至主体结构使用阶段的侧向水土压力，降低了工程造价，减少了施工工序，缩短了施工工期；且预制底板与预制地下连续墙之间以及预制顶板与预制地下连续墙之间均采用现浇接头的方式连接，接头部位具有足够的强度、刚度和良好的防水性能。度和良好的防水性能。度和良好的防水性能。


技术研发人员：王效文 吕延豪 符瑞安 高云龙 陈剑伟 杜虎 栗晓龙 周健 刘辉 卢文頔 戴勇 王海水
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/7