一种筒型自沉式地下空间结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种地下空间结构及其施工方法，特别涉及一种筒型自沉式地下空间结构及其施工方法。
背景技术
地下建筑施工难度过大、造介过高，尤其涉及软土地基时的“基坑支护”工程量比重过大，常常出现“支护造价”比主体建筑造价高的情况。另外，地下工程施工复杂，导致工序环节多、衔接难度大，所需工期过长，对周边环境影响过大，比如会产生噪声、震动、废气、泥浆等，尤其是人口密集区域影响更大。现有技术中在对深基坑进行支护时，主要是采用打桩的形式形成挡墙，如中国专利文献CN108708382A公开了一种深基坑连续挡墙，其中，连续咬合部，由至少一层桩体相互连续咬合构成，且环形布置于基坑周围；还包括阻水部件，纵向插设于至少两根相邻布置的桩体的咬合处，用于阻止地下水由所述连续咬合部的基坑外侧向基坑内侧渗透；所述阻水部件为槽钢或钢板。以上结构，可以通过所述阻水部件有效地阻止地下水从两根相邻的桩体的咬合处渗透入基坑内部，从而提高了深基坑连续挡墙的止水能力。中国专利文献CN209308039U公开了一种深基坑地下空间结构，其特征在于包括：基坑，所述基坑为圆桶形；若干根水泥土桩体，沿所述基坑的内壁环形布置，且相互咬合在一起，形成封闭的挡墙；若干道内撑环梁，沿所述挡墙的内壁环形固定设置，从所述基坑的内部向土体对所述挡墙形成支撑，其中，所述内撑环梁的间距自所述基坑顶部到底部逐渐减少。以上两种基坑挡墙为目前现有技术中主要的两种挡墙形式，均为采用打桩的形式施工得到。
虽然上面两种挡墙可以根据施工需求将桩体打至设计深度，但是，打桩施工本身会导致如施工工序较多，施工噪声较大，工期较长，对周边环境带来的污染比较大等缺点。
发明内容
为此，本发明要解决的技术问题在于如何提供一种施工工序较少，产生施工噪声较小，工期较短，且对周边环境带来的污染较小的深基坑挡墙结构及地下空间的施工方法。
本发明提供了一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法，包括以下步骤：
a.浅基处理；
b.将预制的第一筒体纵向安置就位；
c.从所述第一筒体的内部且沿所述第一筒体内侧壁向外挖运土体，使得所述第一筒体通过所述破土结构与所述筒型挡墙本体的重力配合实现破土和下沉；
其中，所述第一筒体内安装有第一水管，且所述第一筒体的底部设置或成型有破土结构；其中，所述破土结构是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，其中，所述破土结构具有相对于所述第一筒体的主体的外侧壁向外突出的突出结构，所述突出结构处的圆周直径大于所述第一筒体的其它部分的圆周直径，且所述突出结构的外侧面为竖直设置或成型；
所述第一水管具有位于所述第一筒体的外侧壁上第一出水口，和位于所述第一筒体的上端面的第一进水口；
所述施工方法在执行上述步骤c的过程中还包括以下步骤：
d.对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度低于预定下沉速度，则通过所述第一水管的所述第一进水口向所述第一筒体内进行注水，使得从所述第一出水口射出的水流软化与所述第一筒体接触的土体，从而促使所述第一筒体受自身重力的作用进行下沉，直至第一预定深度，形成挡墙。
上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，还包括以下步骤：
e.当所述第一筒体下沉至第一预定深度后，在所述第一筒体的上方安装预制的第二筒体，其中，所述第一筒体的上端面与所述第二筒体的下端面配合连接；其中，所述第二筒体内安装有第二水管，所述第二水管与所述第一水管连通，其中，所述第二水管具有位于所述第二筒体的上端面的第二进水口；
f.从所述第一筒体和所述第二筒体的内部，且沿所述第一筒体和所述第二筒体的内侧壁向外挖运土体，并通过所述第二水管的所述第二进水口向内进行注水，使得从所述第一出水口和第二出水口射出的水流软化与所述第一筒体接触的土体，从而促使所述第一筒体和所述第二筒体受自身重力的作用进行下沉，直至第二预定深度。
上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述第一筒体与所述第二筒体为密封连接。
上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述第一筒体和/或所述第二筒体为钢筋混凝土筒型结构。
上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述第一筒体和所述第二筒体内还安装有相互连通的第一注浆管和第二注浆管，其中所述第一注浆管的出浆口位于所述破土结构的所述斜边上，所述第二注浆管的注浆口位于所述第二筒体的上端面上。
上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述钢筋混凝土筒型结构内部还包括铁矿砂石。
上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，所述第一筒体的上端面具有第一周向环形凹槽，所述第二筒体的下端面具有与所述第一周向环形凹槽配合的第二周向环形凹槽，所述第一周向环形凹槽和所述第二周向环形凹槽内安装有周向密封部件。
本发明相对于现有技术具有如下技术效果：
1、第一筒体为预制的，这样可以减少现场施工的工序；所述筒型挡墙本体的底部成型有破土结构，所述破土结构是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，有利于对土体进行切割，实现快速下沉的，加快了施工进度；所述破土结构具有相对于所述第一筒体的主体的外侧壁向外突出的突出结构，所述突出结构处的圆周直径大于第一筒体其它部分的圆周直径，这种设计可以减少土体对第一筒体外侧壁的接触面积，从而减少摩阻力，利于实现快速下沉，进而加快了施工进度；所述突出结构的外侧面为竖直设置或成型，减少了土体对第一筒体外侧壁的端阻力，竖直设置与刃脚结构配合，有利于实现快速下沉，进而能够加快施工进度。
另外，所述第一筒体的内部安装有第一水管，且所述第一水管具有位于所述第一筒体的外侧壁上第一出水口，和位于所述第一筒体的上端面的第一进水口；通过向所述第一水管内部进行注水，使得从所述第一出水口射出的水流软化与所述第一筒体接触的土体，有利于促使所述第一筒体受自身重力的作用进行下沉。
综上所述本发明的上述技术手段采用筒体自沉的方法，免除了传统施工方法中需要打桩的步骤，减少了施工噪声，减少施工工序，缩短了工期，减少对周边环境带来的污染。
2.当所述第一筒体下沉至第一预定深度后在所述第一筒体上方安装预制的第二筒体，可以延伸基坑挡墙的深度。
3.所述钢筋混凝土筒型结构内部还包括铁矿砂石，一方面可以增加第一筒体的自重，有利于下沉；另一方面，由于铁矿砂石具有良好的导热性能，对收集与利用地下热能、冷能及进行储藏、循环、利用，可以起到良好的被动节能效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明实施例的第一种实施方式的施工流程图；
图2为本发明实施例的筒型地下空间结构的第一种实施方式的结构示意图；
图3为本发明实施例的第二种实施方式的施工流程图；
图4为本发明实施例的筒型地下空间结构的第二种实施方式的结构示意图；
图5为图4的A处的放大图。
附图标记：
1-第一筒体；2-第一水管；3-破土结构；4-突出结构；5-外侧面；6-斜边；7-第一出水口；7’-第二出水口；8-上端面；9-第一进水口；10-第二筒体；11-第二水管；12-第二进水口；21-第一周向环形凹槽；22-第二周向环形凹槽；23-周向密封部件。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种筒型自沉式地下空间结构的施工方法，包括以下步骤：
a.浅基处理；
b.将预制的第一筒体1纵向安置就位；
c.从所述第一筒体的内部且沿所述第一筒体内侧壁向外挖运土体，使得所述第一筒体通过所述破土结构与所述筒型挡墙本体的重力配合实现破土和下沉；
其中，如图2所示，所述第一筒体1内安装有第一水管2，且所述第一筒体1的底部设置或成型有破土结构3；其中，所述破土结构3是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，其中，所述破土结构3具有相对于所述第一筒体1的主体的外侧壁向外突出的突出结构4，所述突出结构4处的圆周直径大于所述第一筒体1的其它部分的圆周直径，且所述突出结构4的外侧面5为竖直设置或成型；
所述第一水管2具有位于所述第一筒体的外侧壁上第一出水口7，和位于所述第一筒体的上端面的第一进水口9。
所述施工方法在执行上述步骤c的过程中还包括以下步骤：
d.对所述第一筒体的下沉速度进行检测，若所述第一筒体的当前下沉速度低于预定下沉速度，则通过所述第一水管的所述第一进水口向所述第一筒体内进行注水，使得从所述第一出水口射出的水流软化与所述第一筒体接触的土体，从而促使所述第一筒体受自身重力的作用进行下沉，直至第一预定深度，形成挡墙。
第一筒体为预制的，这样可以减少现场施工的工序；所述筒型挡墙本体的底部成型有破土结构，所述破土结构是内侧具有斜边且横截面为上大下小的刃脚结构，有利于对土体进行切割，实现快速下沉的，加快了施工进度；所述破土结构具有相对于所述第一筒体的主体的外侧壁向外突出的突出结构，所述突出结构处的圆周直径大于第一筒体其它部分的圆周直径，这种设计可以减少土体对第一筒体外侧壁的接触面积，从而减少摩阻力，利于实现快速下沉，进而加快了施工进度；所述突出结构的外侧面为竖直设置或成型，减少了土体对第一筒体外侧壁的端阻力，竖直设置与刃脚结构配合，有利于实现快速下沉，进而能够加快施工进度。
另外，所述第一筒体的内部安装有第一水管，且所述第一水管具有位于所述第一筒体的外侧壁上第一出水口，和位于所述第一筒体的上端面的第一进水口；通过向所述第一水管内部进行注水，使得从所述第一出水口射出的水流软化与所述第一筒体接触的土体，有利于促使所述第一筒体受自身重力的作用进行下沉。
综上所述本发明的上述技术手段采用筒体自沉的方法，免除了传统施工方法中需要打桩的步骤，减少了施工噪声，减少施工工序，缩短了工期，减少对周边环境带来的污染。
作为一种优选实施方式，如图3和图4所示，上述的筒型自沉式地下空间结构的施工方法，其中，还包括以下步骤：
e.当所述第一筒体下沉至第一预定深度后，在所述第一筒体的上方安装预制的第二筒体10，其中，所述第一筒体1的上端面与所述第二筒体10的下端面配合连接；其中，所述第二筒体10内安装有第二水管11，所述第二水管11与所述第一水管2连通，其中，所述第二水管11具有位于所述第二筒体10的上端面的第二进水口12，以位于所述第二筒体的外侧壁上的第二出水口7’；
f.从所述第一筒体1和所述第二筒体10的内部，且沿所述第一筒体1和所述第二筒体10的内侧壁向外挖运土体，并通过所述第二水管的所述第二进水口向内进行注水，使得从所述第一出水口和第二出水口射出的水流软化与所述第一筒体接触的土体，从而促使所述第一筒体和所述第二筒体受自身重力的作用进行下沉，直至第二预定深度，形成挡墙。
作为优选实施例，如图5所示，所述第一筒体1与所述第二筒体10为密封连接；具体为：所述第一筒体1的上端面具有第一周向环形凹槽21，所述第二筒体10的下端面具有与所述第一周向环形凹槽21配合的第二周向环形凹槽22，所述第一周向环形凹槽21和所述第二周向环形凹槽22内安装有周向密封部件23。
所述第一筒体1和/或所述第二筒体10可以为钢筋混凝土筒型结构。
所述第一筒体和所述第二筒体内还安装有相互连通的第一注浆管和第二注浆管，其中所述第一注浆管的出浆口位于所述破土结构的所述斜边上，所述第二注浆管的注浆口位于所述第二筒体的上端面上。通过对所述第一注浆管和第二注浆管注入混凝土浆液，有助于加强基坑底部土体承载能力。
所述钢筋混凝土筒型结构内部还包括铁矿砂石，一方面可以增加第一筒体的自重，有利于下沉；另一方面，由于铁矿砂石具有良好的导热性能，对收集与利用地下热能、冷能及进行储藏、循环、利用，可以起到良好的被动节能效果。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
