超深竖井顶板及其制作方法
阅读说明：本技术 超深竖井顶板及其制作方法 (Ultra-deep shaft top plate and manufacturing method thereof ) 是由 徐杰 张振光 蒋海里 吕俊杰 郝亮 付武荣 胡银虎 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及市政工程领域,特别是涉及市政工程中的超深竖井施工工程领域,更为具体的说是涉及超深竖井顶板及其制作方法,所述顶板是以井字梁为基础载体,通过铺设预制的UHPC超高性能混凝土底模和侧模形成浇筑空间,然后在底模与侧模形成的空间内浇筑混凝土,从而形成的一体结构。采用本发明公开的技术方案后,能够将预制与现场施工有机结合在一起,可避免传统深井顶板的满堂脚手架施工方法,模块化拼装操作方便、安全性高、节省工期和材料。能够有效解决深井作业时的顶板承载力需求大的问题,从而为超深竖井作业中大型设备吊装提高基础。(The invention relates to the field of municipal engineering, in particular to the field of ultra-deep shaft construction engineering in municipal engineering, and more particularly relates to an ultra-deep shaft top plate and a manufacturing method thereof. By adopting the technical scheme disclosed by the invention, prefabrication and field construction can be organically combined together, the traditional full-hall scaffold construction method for deep well roofs can be avoided, the modular assembly operation is convenient, the safety is high, and the construction period and materials are saved. The problem that the requirement for the bearing capacity of the top plate is high during deep well operation can be effectively solved, and therefore the foundation is improved for hoisting large-scale equipment in ultra-deep shaft operation.)
技术领域
本发明涉及市政工程领域，特别是涉及市政工程中的超深竖井施工工程领域，更为具体地说是涉及超深竖井顶板及其制作方法。
背景技术
深井是地下工程施工中常用的针对性方法。传统深井由于结构刚度大、整体性强、稳定性好、施工深度深、适用土质范围广等优点被广泛应用于交通领域(如大中型桥墩等)、隧道领域(如盾构隧道的临时工作井、永久性通风井等)、水利设施领域(如港口基础等)、市政工程领域(如地下蓄水池等)。在这些领域中深井多为有底无盖的结构。
随着深井的发展，其应用被扩展至紧急逃生通道、地铁出入口、地下变电站、深层地下停车场等场景。在这些应用场景下，深井需要施工顶板结构。
目前，工程上常用的地下工程顶板结构为钢筋混凝土整体现浇形式。这种钢筋混凝土整体现浇的结构能够满足结构跨度大、形式较为复杂的顶板结构的各项指标需要。同时，整体现浇式顶板的防水效果也较其他顶板更为优秀。因此，这种钢筋混凝土整体现浇形式的顶板应用越来越广。
现有技术中常用的现浇方式是从井底搭设脚手架至顶板底部高程后再支模板，然后在模板上进行钢筋绑扎及混凝土浇筑。这种方式在井深较浅以及井内无其他构筑物或者设备的情况是可以实施的。但是对于井深较深的超深竖井，以及井内需要预先施工其他构筑物时，该方法则不再适用。
特别是对于目前正在发展的以深井作为地下立体车库的结构载体的技术方案中，由于位于±0.00处的顶板通常需要承载地上出入库建筑的荷载，因此，现有技术中简单的单一结构的顶板由于承载力有限，无法满足荷载要求。
因此，开拓新的顶板结构及制作方法，满足不断发展的深井应用场景下的承载力及施工需求，将成为市政施工，特别是深井施工领域研究的热点和难点。
发明内容
本发明的发明目的是针对以地下立体车库为代表的超深竖井开发适合于其的顶板及制作方法，从而解决现有顶板在立体车库应用中存在的施工困境及承载力问题。
为了实现上述发明目的，本发明公开了一种适合于超深竖井的顶板，所述顶板是以井字梁为基础载体，通过铺设预制的UHPC超高性能混凝土底模和侧模形成浇筑空间，然后在底模与侧模形成的空间内浇筑混凝土，从而形成的一体结构。
进一步优选地，所述井字梁包括主梁、次梁、系杆，所述主梁包括有四根，分别为第一主梁、第二主梁、第三主梁、第四主梁，第一主梁与第三主梁平行，第二主梁垂直于第一主梁和第三主梁，第四主梁与第二主梁平行，从而形成“井”字形结构，所述“井”字形主梁结构固定在深井内，其末端分别与深井内侧井壁固定；所述次梁垂直于主梁，其一端固定于主梁，另一端与深井内侧井壁固定，将主梁与深井内侧井壁之间的空间分割为若干小单元空间，所述系杆设置在小单元空间内，其两端分别固定在小单元空间的一对对角的顶角处，将一个小单元空间分割为两个三角或者类三角形的稳定小空间。
进一步优选地，还包括有砼牛腿，所述砼牛腿一端与预埋在深井井壁内的接驳器固定，另一端与主梁末端固定，用以将主梁固定在深井内侧井壁上。
作为一种优选的技术方案，还包括有小砼牛腿，所述小砼牛腿与承重次梁的末端固定，所述承重次梁是指上部建筑柱脚对应的次梁，用以将承重用的次梁固定在深井内侧井壁上。
进一步优选地，还包括有预埋件，所述预埋件为预埋在深井井壁内的结构件，所述预埋件与除承重次梁外的其他次梁的末端以及系杆的末端固定，用以将除承重次梁外的其他次梁结构以及系杆固定在深井内侧井壁上。
在一个优选的技术方案中，还包括有缓冲支座，所述缓冲支座设置在主梁与砼牛腿之间。
进一步优选地，所述缓冲支座为橡胶支座。
进一步优选地，所述顶板上设置有若干联通孔。
作为一种优选的技术方案，所述主梁为具有箱型截面的梁。
在一个优选的技术方案中，所述次梁为具有H型截面或者“工”字形截面的梁。
同时，在本发明中还公开了前述超深竖井顶板的制作方法，所述超深竖井的内侧井壁内预先埋有预埋件，同时分别在“井”字形结构末端所对应的内侧井壁上制作砼牛腿，所述超深竖井顶板的制作方法包括以下步骤：
S1：根据待建造的地上建筑物的柱脚位置及其所需支撑力，计算确定井字梁的主梁及承重次梁的位置及尺寸；
S2：按照预设的位置，将主梁吊装至超深竖井井口处，并将主梁的八个端部分别放置在砼牛腿上；
S3：按照预设的位置，将承重次梁吊装至超深竖井井口处，并将承重次梁的端部放置在小砼牛腿上；
S4：按照预设的位置，将除承重次梁以外的其他次梁吊装至超深竖井井口处，并将这些次梁的端部与预埋件固定；
S5：将系杆与主梁、次梁固定，形成三角固定模式；
S6：将预制好的UHPC超高性能混凝土顶板底模铺设在井字梁上；
S7：在顶板的侧壁处放入预制好的UHPC超高性能侧模；
S8：在底模与侧模形成的空间内浇入混凝土，形成顶板。
作为优选的技术方案，所述步骤S2中，在主梁放置前还包括有缓冲支座放置步骤，即先将缓冲支座放置在砼牛腿上，然后再将主梁的八个端部放置在对应的砼牛腿上。
优选地，所述缓冲支座为橡胶支座。
作为一种优选的技术方案，在步骤S4及S5中采用焊接的固定方式。
采用本发明公开的技术方案后，能够将预制与现场施工有机结合在一起，可避免传统深井顶板的满堂脚手架施工方法，模块化拼装操作方便、安全性高、节省工期和材料。本发明通过井字梁的结构及其安装方式有效解决深井作业时的顶板承载力需求大的问题，从而为超深竖井作业中大型设备吊装提供基础。同时，在本发明公开的技术方案中，UHPC超高性能混凝土预制的底模和侧模不仅可以提供顶板现场施工的需要，而且无需拆模，后续与顶板形成一体结构，从而使整体结构强度更高、刚度更强，具有很强的可塑性，在结构完成后不必采取防腐阻燃的额外措施，更具经济性及安全性。
附图说明
图1为铺设UHPC底模后超深竖井顶板的示意图。
图2为井字梁安装示意图。
图3为主梁与砼牛腿结合处示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面我们结合具体的实施例对本发明进行进一步的阐述。
实施例1
本实施例中所述的适合于超深竖井的顶板是以井字梁为基础载体，通过铺设预制的UHPC超高性能混凝土底模和侧模形成浇筑空间，然后在底模与侧模形成的空间内浇筑混凝土，从而形成的一体结构。如图1中所示，该顶板为一体结构，可以看到在结构的边缘位置处留有一些较小的联通孔1，这些联通孔用于井上空间与井下空间的有效联通，另外，在结构的中央留有较大的联通孔2，这一联通孔是与深井联通的，是深井实际的应用譬如立体车库中的重要组成部分。在联通孔2的四个角处存在有结构3，该结构为立体车库中作为地面车辆出入库间的建筑的结构柱脚。由此，可以看到本发明中公开的超深竖井顶板在完成施工后，无需拆装，可以直接作为后续的承载结构使用，更具经济性。
进一步优选地，在本实施例中我们还公开了上述机构中的井字梁。结合图2和图3可以看到井字梁包括主梁4、次梁5、系杆6，所述主梁4包括有四根，分别为第一主梁401、第二主梁402、第三主梁403、第四主梁404，第一主梁401与第三主梁403平行，第二主梁402垂直于第一主梁401和第三主梁403，第四主梁404与第二主梁402平行，从而形成“井”字形结构如图2中所示的那样。所述“井”字形主梁结构固定在深井内，其末端分别与深井内侧井壁固定；结合图2和图3可以看到，还包括有砼牛腿7，所述砼牛腿7一端与预埋在深井井壁内的接驳器8固定，另一端与主梁末端固定，用以将主梁固定在深井内侧井壁上。再来看图2，所述次梁5垂直于主梁，其一端固定于主梁，另一端与深井内侧井壁固定，将主梁与深井内侧井壁之间的空间分割为若干小单元空间，所述系杆设置在小单元空间内，其两端分别固定在小单元空间的一对对角的顶角处，将一个小单元空间分割为两个三角或者类三角形的稳定小空间。譬如以图2中靠下的部分来具体说明，如图2中所示第三主梁403与深井井壁9之间的空间被第一次梁501和第二次梁502分割，形成三个小单元空间，自左向右分别命名为第一小单元空间、第二小单元、第三小单元空间，第一系杆601位于第一小单元空间内，其两端分别固定在第二主梁402和第一次梁501上，从而将第一小单元空间分割为两个类似三角形的稳定小空间。同理，第二系杆602和第三系杆603交叉位于第二小单元内，第二系杆602将第二小单元空间分割为两个三角形稳定小空间，同时第三系杆603也将第二小单元空间分割为两个三角形稳定小空间，这两个分割叠加形成如图2中所示的四个小空间，同理可以看到在第三单元空间内，也存在第四系杆604将第三小单元空间分割为两个类似三角形的稳定小空间。
对于次梁来说，有承重次梁和非承重次梁的区分，如图2中所示，对于第一次梁501、第二次梁502均为非承重次梁，其通过预埋件10固定在深井井壁9上，对于第一承重次梁503和第二承重次梁504则通过小砼牛腿与深井井壁9固定。如图2中所示，第一承重次梁503通过第一小砼牛腿1101固定在深井井壁9上，第二承重次梁504通过第二小砼牛腿1102固定在深井井壁9上。
优选地，在本实施例中还包括有缓冲支座12，所述缓冲支座12设置在主梁4与砼牛腿7之间，如图3中所示的那样。在本实施例中优选地，该缓冲支座为橡胶支座。
优选地，所述主梁采用具有箱型截面的钢材制备而成，譬如在本实施例中采用Q325以上标号的钢板焊接组装而成。同时，在本实施例中优选地，所述次梁为具有H型截面或者“工”字形截面的梁，譬如在本实施例中采用槽钢或者角钢。
下面，结合图1至图3以及前述结构描述，进一步阐述本发明的施工方法。首先在超深竖井的内侧井壁内预先埋置预埋件，同时分别在“井”字形结构末端所对应的内侧井壁上制作砼牛腿。
然后，根据待建造的地上建筑物的柱脚位置及其所需支撑力，计算确定井字梁的主梁及承重次梁的位置及尺寸，然后预制好井字梁；譬如根据图2中可以看到，井字梁并非完全对称的结构，这是由具体施工处所需的上部结构柱脚位置以及所需留孔位置，经受力测算得到的结构。
在本实施例中，超深竖井作为地下停车库的载体，井字梁的主梁、次梁以及系杆所围成的独立小空间首先需要满足车辆重型升降机井道、配重井道、消防、电气、给排水等管路从井下延伸到井上的需要；同时，由于地上建筑中各个功能房间，例如中控室、配电间、泵房、消防水箱等分布的需要，造成建筑钢结构的柱脚分布不均。基于以上两个因素，井字梁主梁的尺寸规格、次梁的尺寸规格以及分布形成了如图3所示的不对称的形式。
紧接着，按照预设的位置，将主梁吊装至超深竖井井口处，并将主梁的八个端部分别放置在砼牛腿上；结合图3可以看到，在主梁与砼牛腿之间还放置有缓冲支座，用于保证结合的稳定性；
并且，还需要按照预设的位置，将承重次梁吊装至超深竖井井口处，并将承重次梁的端部放置在小砼牛腿上；同时按照预设的位置，将除承重次梁以外的其他次梁吊装至超深竖井井口处，并将这些次梁的端部与预埋件固定；
最后将系杆与主梁、次梁通过焊接的方式固定形成三角固定模式；
完成井字梁的安装后，将预制好的UHPC超高性能混凝土顶板底模13铺设在井字梁上；同时在顶板的侧壁处放入预制好的UHPC超高性能侧模；
最后，在底模与侧模形成的空间内浇入混凝土，形成顶板，如图1中所示。
以上所述是本发明的具体实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：深地空间的前期开挖方法