一種地下建筑模塊化施工體系及其施工方法技術

本發明專利技術屬于地下暗挖工程技術領域，具體的說是涉及一種地下建筑模塊化施工體系及其施工方法，有效的解決地下空間結構工程施工難度大的技術問題，利用裝配式施工的模塊化建造技術，提高地下工程的安全性和機械化程度，提供了一種地下建筑模塊化施工體系，包括在地下暗挖結構中設置的始發井和接收井，在始發井內設置有頂推裝置，在接收井內設置有牽引裝置，在始發井和接收井之間還設置有先行導洞，在先行導洞內設置有鋼索或型鋼拉桿，鋼索或型鋼拉桿的一端與接收井內的牽引裝置相連接；另一端與建筑主體結構外側預留的連接件相連，該結構施工及其方法適用于大體量的地下空間開發，有效的避免了大面積的明挖工程，地面環境影響小、社會效益高。

【技術實現步驟摘要】
一種地下建筑模塊化施工體系及其施工方法
本專利技術屬于地下暗挖工程
；具體的說是涉及一種地下建筑模塊化施工體系及其施工方法。
技術介紹
隨著我國的改革開放和現代化的城市建設，地下空間的建設利用越來越受到國家的重視；并且在我國城市化進程的繼續推進過程中，城市人口的快速集中，土地資源變得尤為稀缺，整個社會對地下空間開發利用的需求亦愈加突出；然而通常的地下工程施工，做法是采用支護和明挖相結合的施工方式，但是這種傳統的方式帶來的最大困擾就是需要對地面進行整體開挖，不但影響周邊環境，而且嚴重阻礙交通，對社會公共交通和環境影響較大；并且隨著結構埋深的增加，支護費用也大幅提高，如果在城市成熟區域進行明挖，給社會帶來的潛在損失更是無法小覷；而目前的暗挖技術也存在諸多不足，效率和質量較難控制；盾構、頂管技術也只能較好的運用在隧道方面，對于大型的地下空間結構尚無較好的、成體系的、能應對不同地質條件、不同功能需求的施工方法；因此，如何在不影響地上環境、交通、社會生活的前提下，完成復雜地質條件、復雜功能需求的地下工程的建設是尤為重要且亟待解決的難題。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的：主要是為了提出一種模塊化建造大型復雜地下空間結構建筑的施工體系及其施工方法，目的在于解決當前地下空間開發利用掣肘的問題，有效的解決地下空間結構工程施工難度大的技術問題，提高企業的施工效率，降低工人的勞動強度，利用裝配式施工的模塊化建造技術，提高地下工程的安全性和機械化程度。本專利技術的技術方案為：提供了一種地下建筑模塊化施工體系，包括在地下暗挖結構中設置的始發井和接收井，在始發井內設置有頂推裝置，在接收井內設置有牽引裝置，在始發井和接收井之間還設置有先行導洞，在先行導洞內設置有鋼索或型鋼拉桿，鋼索或型鋼拉桿的一端與接收井內的牽引裝置相連接；另一端與建筑主體結構外側預留的連接件相連，建筑主體結構采用模塊化裝配建造并在始發井內裝配完成；在建筑主體結構的前端還設置有組合式掘進機；在建筑主體結構的下方還設置有軌道基礎，在軌道基礎和建筑主體結構之間還設置有導軌。該建筑主體結構分別采用分榀、分跨、分部的裝配方式進行結構模塊化裝配。該組合式掘進機由單個可獨立工作的小型掘進機組合拼裝而成，該小型掘進機使用通用建筑模數設計。在建筑主體結構的上部還通過組合式掘進機注射有減摩泥漿。基于上述結構體系的施工方法包括以下施工步驟：（1）、豎井開挖；采用明挖法完成始發井和接收井。（2）、施做先行導洞；利用管幕機或小型頂管機或水平鉆機完成始發井和接收井之間布設的先行導洞的施做開挖，先行導洞沿建筑物外輪廓布置，在始發井和接收井之間的結構底層亦設置有底層先行導洞。（3）、設備安裝，始發準備；在先行導洞完成后，在始發井安裝頂推裝置，在接收井安裝牽引裝置，同時在導洞內插入鋼索或者型鋼桿件；在底層先行導洞內布置鋼筋籠并灌注混凝土形成軌道基礎,并鋪設軌道；布置始發井下的導軌；同時在始發井內拼裝多個小型掘進機，形成大斷面組合式掘進機，完成始發工作，準備始發；組合式掘進機采用全斷面掘進的掘進方式，其斷面尺寸略大于該建筑主體結構的斷面尺寸，單個小型掘進機依據常用建筑模數設計。（4）、始發掘進；利用組合式大斷面掘進機進行始發掘進。（5）、裝配建筑主體結構模塊；當組合式掘進機身埋入土層后，騰出始發井空間，利用該空間進行第一榀主體結構框架的模塊化裝配；鋼索或型鋼桿件一端與接收井內的牽引裝置相連接，另一端與建筑主體結構外側的預留錨件連接件相連接；建筑主體結構在始發井內拼裝時，一并做好模塊間在迎土面處接縫的防水施工。（6）、整體平移建筑主體結構；在第一榀主體結構模塊化裝配完成后，組合式掘進機的油缸頂推在裝配好的建筑主體結構上，繼續進行土體的切削；組合式掘進機一邊掘進，一邊利用始發井的頂推裝置頂推建筑結構，一邊利用接收井的牽引裝置牽引建筑結構整體平移。（7）、掘進施工；重復上述步驟（5）及步驟（6），完成掘進并且位移達到一定行程，又騰出始發井空間后，暫停頂進和牽引工作；同時釋放后靠背油缸，并繼續向始發井內吊入標準模塊化建筑主體單元，完成第二榀結構的拼裝；做好第一榀與第二榀建筑主體結構之間接縫的防水工作；拼裝完成后繼續掘進，并同時頂推和牽引建筑主體結構；為減小牽引力，在建筑結構下部可利用底層先行隧道事先鋪設導軌，從而使整個建筑結構在導軌上滑行運動,在建筑物的上部則可噴射減摩泥漿降低阻力；對于上述步驟（5）及步驟（6）為一個標準施工循環，即掘進-裝配-平移的標準工作循環，重復該標準工作循環，直至完成全部掘進任務和整個地下建筑主體結構的平移施工。（8）、回收掘進機；在完成全部主體結構的裝配、掘進和平移工作后，在接收井依次回收全部組合式掘進機。（9）、出入口施工；在組合式掘進機回收完畢，頂進、牽引裝置拆除后，吊裝預制好的坡道和樓梯在豎井中進行裝配；在始發井尺寸較大時，可布置預制坡道，接收井布置預制消防樓梯和電梯。（10）、回填，恢復；在建筑結構主體完成后，對基坑與建筑主體之間的縫隙進行回填土回填，并恢復地貌。本專利技術的有益效果是：（1）該地下結構施工為大斷面、大體量的地下空間開發有效的提供了可行性的暗挖方法。（2）為空間地下主體結構的柱網布置提供了靈活多變的布置方式，為復雜功能需求的地下建筑，有大跨度、大空間、多層多跨需求的地下建筑的暗挖工程提供了可靠的技術保障。（3）該結構方法設置的斷面形式靈活多變，掘進機可以結合工程需要進行模塊化的拼裝組合，并且使用的單個掘進機的造價成本低，可以重復利用，有利于降低地下工程成本，繁榮地下空間開發市場。（4）本地下暗挖結構方式可以較好的應對不同地質、復雜地質的要求，適用性廣。（5）該結構方法設置的地下空間主體結構還有著建造效率高、施工速度快、工程質量好的有點；其主體結構采用的是裝配式模塊化的生產方式，其主要在工廠制造，在現場拼裝；其結構、構件的制作質量遠優于現場施工。（6）該地下空間結構整體利用率高，綠色環保；并且在地下施工中的始發井和接收井得到了充分應用，掘進斷面為矩形斷面，地下的空間資源得到了最大化的利用；該方案設置的建筑主體結構的梁板柱多采用組合結構，充分利用鋼材等輕質高強的材料，綠色環保，建筑垃圾少，粉塵污染小。（7）該結構施工及其方法適用于大體量的地下空間開發，有效的避免了大面積的明挖工程，地面環境影響小、社會效益高。附圖說明圖1為本專利技術的建筑施工結構示意圖；圖2為本專利技術的建筑主體結構的連接結構示意圖；圖3為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之一；圖4為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之二；圖5為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之三；圖6為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之四；圖7為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之五；圖8為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之六；圖9為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之七；圖10為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之八；圖11為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之九；圖12為本專利技術的施工方法的過程結構示意圖之十；圖中；1為始發井；2為接收井；3為頂推裝置；4為牽引裝置；5為先行導洞；6為鋼索；7為建筑主體結構；8為組合式掘進機；9為軌道基礎；10為導軌；11為連接件；12為底層先行導洞；13為預制坡道；14為預制消防樓梯；15為回填土。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地下建筑模塊化施工體系，包括在地下暗挖結構中設置的始發井和接收井，其特征在于：在始發井內設置有頂推裝置，在接收井內設置有牽引裝置，在始發井和接收井之間還設置有先行導洞，在先行導洞內設置有鋼索或型鋼拉桿，鋼索或型鋼拉桿的一端與接收井內的牽引裝置相連接；另一端與建筑主體結構外側預留的連接件相連，建筑主體結構采用模塊化裝配建造并在始發井內裝配完成；在建筑主體結構的前端還設置有組合式掘進機；在建筑主體結構的下方還設置有軌道基礎，在軌道基礎和建筑主體結構之間還設置有導軌。

【技術特征摘要】
1.一種地下建筑模塊化施工體系，包括在地下暗挖結構中設置的始發井和接收井，其特征在于：在始發井內設置有頂推裝置，在接收井內設置有牽引裝置，在始發井和接收井之間還設置有先行導洞，在先行導洞內設置有鋼索或型鋼拉桿，鋼索或型鋼拉桿的一端與接收井內的牽引裝置相連接；另一端與建筑主體結構外側預留的連接件相連，建筑主體結構采用模塊化裝配建造并在始發井內裝配完成；在建筑主體結構的前端還設置有組合式掘進機；在建筑主體結構的下方還設置有軌道基礎，在軌道基礎和建筑主體結構之間還設置有導軌。2.根據權利要求1所述的一種地下建筑模塊化施工體系，其特征在于：該建筑主體結構分別采用分榀、分跨、分部的裝配方式進行結構模塊化裝配。3.根據權利要求1所述的一種地下建筑模塊化施工體系，其特征在于：該組合式掘進機由單個可獨立工作的小型掘進機組合拼裝而成，該小型掘進機使用通用建筑模數設計。4.根據權利要求1所述的一種地下建筑模塊化施工體系，其特征在于：在建筑主體結構的上部還通過組合式掘進機注射有減摩泥漿。5.根據權利要求1～4中任一項所述的一種地下建筑模塊化施工體系的施工方法，其特征在于：該施工方法包括以下施工步驟：（1）、豎井開挖；采用明挖法完成始發井和接收井；（2）、施做先行導洞；利用管幕機或小型頂管機或水平鉆機完成始發井和接收井之間布設的先行導洞的施做開挖，先行導洞沿建筑物外輪廓布置，在始發井和接收井之間的結構底層亦設置有底層先行導洞；（3）、設備安裝，始發準備；在先行導洞完成后，在始發井安裝頂推裝置，在接收井安裝牽引裝置，同時在導洞內插入鋼索或者型鋼桿件；在底層先行導洞內布置鋼筋籠并灌注混凝土形成軌道基礎,并鋪設軌道；布置始發井下的導軌；同時在始發井內拼裝多個小型掘進機，形成大斷面組合式掘進機，完成始發工作，準備始發；組合式掘進機采用全斷面掘進的掘進方式，其斷面尺寸略大于該建筑主體結構的斷面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇明浩，高毅，羅雨田，王寧，李鵬，程鵬，于少輝，李洋，李明芳，
申請(專利權)人：中鐵工程裝備集團有限公司，
類型：發明
國別省市：河南,41