桩箱加肋地下组合结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及明挖隧道工程施工技术领域，具体涉及一种桩箱加肋地下组合结构及其施工方法。


背景技术：

2.随着大型交通枢纽数量的逐渐增加，复杂共构型地下结构的工程实践也逐渐增多，隧道与上部超大结构转换体系共同受力的情况也日益增多，这类结构体系易导致隧道受力不均匀，若位于软土富水地层时，更易导致结构产生较大沉降变形。
3.不同于常规明挖隧道箱型结构，位于软土富水地层且承受上部超大荷载时，隧道结构受力大，内部应力分布不均匀，而目前现有的明挖箱形隧道结构难以承受上部的超大荷载，结构变形大，沉降量大，因此需要为承受上部超大荷载的箱型明挖隧道结构设计能解决上述技术问题的施工结构。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种桩箱加肋地下组合结构及其施工方法，以解决现有明挖箱形隧道结构在承受上部超大荷载时隧道结构受力大、内部应力分布不均匀、整体性差、结构变形大、沉降量大、安全性差的问题。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
6.桩箱加肋地下组合结构，所述结构包括箱型结构和长短桩；
7.所述箱型结构包括顶板、侧墙和底板，所述顶板设置有顶板纵梁，所述底板设置有底板纵梁，所述顶板、所述侧墙和所述底板设置有横向环梁；所述顶板纵梁、所述底板纵梁和所述横向环梁组成加肋纵横向暗梁；
8.所述长短桩位于所述箱型结构下方并支撑所述箱型结构。
9.进一步地，所述顶板纵梁和所述底板纵梁上下对应，所述顶板纵梁和所述底板纵梁之间设置有竖向的中隔墙。
10.进一步地，所述顶板和所述侧墙的节点处设置有顶板角部纵梁。
11.进一步地，所述底板和所述侧墙的节点处设置有底板角部纵梁。
12.进一步地，所述顶板角部纵梁与相邻的所述顶板纵梁之间的所述横向环梁的底面呈拱形；
13.横向相邻的两个所述顶板纵梁之间的所述横向环梁的底面呈拱形。
14.进一步地，所述箱型结构上方设置有上部结构转换梁，所述上部结构转换梁的底部设置有上部结构支座，所述上部结构支座支撑在所述顶板纵梁的顶部。
15.进一步地，所述箱型结构的横向两侧设置有上部结构桩基础，所述上部结构桩基础的顶部设置有上部结构基础承台；
16.所述上部结构转换梁的横线两端底部设置有上部结构支座，横向两端的所述上部结构支座支撑在所述上部结构基础承台的顶部。
17.进一步地，所述上部结构支座和所述上部结构转换梁为一体浇筑结构。
18.进一步地，所述箱型结构下方的所述长短桩在长度上左右对称布置。
19.另一方面，提供如所述的桩箱加肋地下组合结构的施工方法，所述方法包括：
20.施做明挖基坑支护结构，同步施做长短桩，并在长短桩顶部预留连接钢筋；
21.向下分层开挖基坑至箱型结构的底部标高，露出长短桩顶部预留的连接钢筋，进行底板的防水及垫层施工；
22.绑扎箱型结构的底板钢筋，底板钢筋与长短桩顶部预留的连接钢筋可靠锚固，并在加肋纵横向暗梁处设置暗梁钢筋，立模浇筑混凝土，形成加肋纵横向暗梁与底板的组合结构；
23.分层、分段布置箱型结构的侧墙钢筋和顶板钢筋，并在加肋纵横向暗梁处设置暗梁钢筋，并浇筑混凝土，与加肋纵横向暗梁与底板的组合结构一起形成桩箱加肋组合结构。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
25.本发明的结构，在隧道的箱型结构中增加了加肋纵横向暗梁以及底部长短桩的组合结构，工程量小，受力体系明确，并明显提升了结构刚度和稳定性，减小了结构的变形沉降，提高了结构安全性。另外，上述长短桩为箱体结构提供了足够的支撑，改善了软土富水地层条件下隧道的整体沉降及不均匀沉降变形，提高了结构的整体安全性。
26.本发明的结构施工过程，通过加肋纵横向暗梁的设置可将箱型结构的板厚减小，使得结构工程量减小，且提高了结构整体性，安全可靠。
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他实施例的附图。
28.图1是本发明实施例1的结构图。
29.图2是本发明实施例2的结构图。
30.图中标识为：
31.1-上部结构横梁，2-上部结构柱，3-上部结构转换梁，4-上部结构支座，5-上部结构基础承台，6-上部结构桩基础，7-横向环梁，8-顶板纵梁，9-中隔墙，10-顶板角部纵梁，11-底板角部纵梁，12-底板纵梁，13-长短桩。
具体实施方式
32.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
33.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“水平”、“纵”、“横”、“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专利和简化描述，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专利的限制。
34.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
35.具体实施方式中，将线路方向定义为纵向，将与线路方向垂直的方向定义为横向。
36.如图1，本发明提供了一种桩箱加肋地下组合结构，是箱型结构、加肋纵横向暗梁和长短桩构成的能承受上部超大荷载的地下空间结构。具体的，所述结构包括箱型结构和长短桩13。
37.箱型结构包括顶板、侧墙和底板，横截面呈矩形。顶板设置有顶板纵梁8，底板设置有底板纵梁12，顶板、侧墙和底板设置有整环的横向环梁7，顶板和侧墙的节点处设置有顶板角部纵梁10，底板和侧墙的节点处设置有底板角部纵梁11，所有纵梁和横向环梁7组成加肋纵横向暗梁。
38.顶板纵梁8和底板纵梁12上下对应，顶板纵梁8和底板纵梁12之间设置有竖向的中隔墙9，起到支撑作用的同时，可用于对横向相邻的各个线路空间和站台空间进行分隔。顶板角部纵梁10与相邻的顶板纵梁8之间的横向环梁7的底面呈拱形，横向相邻的两个顶板纵梁8之间的横向环梁7的底面呈拱形，在各个线路空间和站台空间的顶部形成拱顶结构，能有效提高承压能力。
39.长短桩13位于箱型结构下方并支撑箱型结构，长短桩13内的钢筋与箱型结构底部的钢筋绑扎为一体。如图1和图2，箱型结构下方的长短桩13在长度上左右对称布置，当然的，根据箱型结构的横向宽度和具体的地层特性，长短桩13的长度和位置也可进一步调整和变化。
40.图1为本结构实施例1的结构形式，该结构中设计了五个纵向通道。图2为本结构实施例2的结构形式，该结构中设计了七个纵向通道。
41.箱型结构具有加肋纵横向暗梁和长短桩，能承受上部的超大荷载。箱型结构上方设置有上部结构转换梁3，上部结构转换梁3的底部设置有上部结构支座4，上部结构支座4支撑在顶板纵梁8的顶部。另外，上部结构转换梁3横向两端的端部还可由其他桩基础支撑，如图1，箱型结构的横向两侧设置有上部结构桩基础6，上部结构桩基础6的顶部设置有上部结构基础承台5，上部结构转换梁3的横线两端底部设置有上部结构支座4，横向两端的上部结构支座4支撑在上部结构基础承台5的顶部。因此，上部超大荷载被多部分结构承受，中部为具有长短桩13和加肋纵横向暗梁的箱型结构，两端为上部结构桩基础6和上部结构基础承台5。上部结构支座4和上部结构转换梁3可为一体浇筑结构，上部结构支座4是上部结构转换梁3底面的凸起，也可设置为分体结构。
42.上述桩箱加肋地下组合结构的施工方法，包括以下步骤：
43.s1：从地面施做明挖基坑支护结构，作为后期基坑开挖后、箱型结构施做时的基坑支撑。同步施做长短桩13，并在长短桩13顶部预留连接钢筋。
44.s2：从地面向下分层开挖基坑至箱型结构的底部标高，露出长短桩13顶部预留的连接钢筋，进行底板的防水及垫层施工。
45.s3：绑扎箱型结构的底板钢筋，底板钢筋与长短桩13顶部预留的连接钢筋可靠锚
固，并在加肋纵横向暗梁处设置暗梁钢筋，立模浇筑混凝土，形成加肋纵横向暗梁与底板的组合结构。
46.s4：分层、分段布置箱型结构的侧墙钢筋和顶板钢筋，并在加肋纵横向暗梁处设置暗梁钢筋，并浇筑混凝土，与加肋纵横向暗梁与底板的组合结构一起形成桩箱加肋组合结构。
47.s5：施做顶板上部防水层及保护层，完后在保护层上施做上部结构支座4，同时施做上部结构基础承台5，上部结构桩基础6。或者顶板预留钢筋，上部结构支座4的钢筋与预留钢筋连接，同时施做上部结构基础承台5，上部结构桩基础6。
48.s6：在上部结构支座4、上部结构基础承台5，上部结构桩基础6上再施做上部结构横梁1，上部结构柱2，上部结构转换梁3形成上部转换结构。
49.本发明的结构中，箱型结构、加肋纵横向暗梁和长短桩构成承受上部超大荷载的箱体结构，能有效防止箱体结构承受上部超大荷载时的应力分布不均匀、刚度小、整体性差、结构变形大、沉降量大、安全性差的问题。该结构能够保证箱体结构在承受上部超大荷载时的结构内力及变形稳定，特别适用于明挖箱型隧道承受上部超大荷载下的结构设计。
50.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

技术特征：
1.桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述结构包括箱型结构和长短桩(13)；所述箱型结构包括顶板、侧墙和底板，所述顶板设置有顶板纵梁(8)，所述底板设置有底板纵梁(12)，所述顶板、所述侧墙和所述底板设置有横向环梁(7)；所述顶板纵梁(8)、所述底板纵梁(12)和所述横向环梁(7)组成加肋纵横向暗梁；所述长短桩(13)位于所述箱型结构下方并支撑所述箱型结构。2.根据权利要求1所述的桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述顶板纵梁(8)和所述底板纵梁(12)上下对应，所述顶板纵梁(8)和所述底板纵梁(12)之间设置有竖向的中隔墙(9)。3.根据权利要求2所述的桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述顶板和所述侧墙的节点处设置有顶板角部纵梁(10)。4.根据权利要求3所述的桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述底板和所述侧墙的节点处设置有底板角部纵梁(11)。5.根据权利要求4所述的桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述顶板角部纵梁(10)与相邻的所述顶板纵梁(8)之间的所述横向环梁(7)的底面呈拱形；横向相邻的两个所述顶板纵梁(8)之间的所述横向环梁(7)的底面呈拱形。6.根据权利要求5所述的桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述箱型结构上方设置有上部结构转换梁(3)，所述上部结构转换梁(3)的底部设置有上部结构支座(4)，所述上部结构支座(4)支撑在所述顶板纵梁(8)的顶部。7.根据权利要求6所述的桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述箱型结构的横向两侧设置有上部结构桩基础(6)，所述上部结构桩基础(6)的顶部设置有上部结构基础承台(5)；所述上部结构转换梁(3)的横线两端底部设置有上部结构支座(4)，横向两端的所述上部结构支座(4)支撑在所述上部结构基础承台(5)的顶部。8.根据权利要求7所述的桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述上部结构支座(4)和所述上部结构转换梁(3)为一体浇筑结构。9.根据权利要求8所述的桩箱加肋地下组合结构，其特征在于：所述箱型结构下方的所述长短桩(13)在长度上左右对称布置。10.如权利要求1所述的桩箱加肋地下组合结构的施工方法，其特征在于：所述方法包括：施做明挖基坑支护结构，同步施做长短桩(13)，并在长短桩(13)顶部预留连接钢筋；向下分层开挖基坑至箱型结构的底部标高，露出长短桩(13)顶部预留的连接钢筋，进行底板的防水及垫层施工；绑扎箱型结构的底板钢筋，底板钢筋与长短桩(13)顶部预留的连接钢筋可靠锚固，并在加肋纵横向暗梁处设置暗梁钢筋，立模浇筑混凝土，形成加肋纵横向暗梁与底板的组合结构；分层、分段布置箱型结构的侧墙钢筋和顶板钢筋，并在加肋纵横向暗梁处设置暗梁钢筋，并浇筑混凝土，与加肋纵横向暗梁与底板的组合结构一起形成桩箱加肋组合结构。

技术总结
本发明涉及一种桩箱加肋地下组合结构及其施工方法。现有明挖箱形隧道结构在承受上部超大荷载时，存在隧道结构受力大、内部应力分布不均匀、整体性差、结构变形大、沉降量大、安全性差的问题。本结构包括箱型结构和长短桩；箱型结构包括顶板、侧墙和底板，顶板设置有顶板纵梁，底板设置有底板纵梁，顶板、侧墙和底板设置有横向环梁；顶板纵梁、底板纵梁和横向环梁组成加肋纵横向暗梁；长短桩位于箱型结构下方并支撑箱型结构。本发明在隧道的箱型结构中增加了加肋纵横向暗梁以及底部长短桩的组合结构，工程量小，受力体系明确，并明显提升了结构刚度和稳定性，减小了结构的变形沉降，提高了结构安全性。了结构安全性。了结构安全性。


技术研发人员：宋艺 刘小刚 李雷 何卫 张帆博 钟思成 张旭珍 罗勇
受保护的技术使用者：中铁第一勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/9/23