專利名稱：應用于地下變電站的逆作法施工裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及地下變電站，尤其是涉及應用于地下變電站的逆作法施工裝置。
背景技術：
近年來，隨著上海的發(fā)展，上海全市最高用電負荷以年均約10%增長率快速增長， 全市電力供需不平衡的矛盾日益顯現(xiàn)，特別是浦西中心城區(qū)更甚；2010年世博會已經(jīng)在上 海舉辦，場址定在中心城區(qū)的黃浦江兩岸，除新增供電需求外，對中心城區(qū)的供電可靠性 也提出了更高的標準；架空線路入地等政策的要求對上海電網(wǎng)的發(fā)展也提出了新的要求。 2002年底，從上海電網(wǎng)發(fā)展的角度，戰(zhàn)略性地提出了 500kV變電站深入市中心的設想；經(jīng)過 一年半左右時間的醞釀，確定結合上海雕塑公園建設深入市中心的500kV靜安(世博)地 下變電站。據(jù)統(tǒng)計，我國建成的高層建筑累計已超過1. 3億平方米，高度超過IOOm的超高層 建筑已超過200幢。高層建筑最深的地下室基坑為6層，深度-26. an。國外已達13層。深 基坑支護方法很多，而且有的方法尚在不斷發(fā)展之中，每一種基坑支護都有各自的適用條 件和一定的局限性。所以，對施工方案的選擇應慎之又慎，否則一旦出現(xiàn)深基坑支護倒塌事 故，不僅給工程造成重大經(jīng)濟損失，還對周圍環(huán)境造成不良影響。逆作法就是一項近幾年發(fā) 展起來新興的基坑支護技術。它是施工高層建筑多層地下室和其他多層地下結構的有效方 法。逆作法施工就是指具有一定深度的多層地下室，利用先施工完成的地下連續(xù)墻， (即地下室的外墻)，作深基坑施工時擋土、止水、防滲的圍護體，而各層的梁、板、柱、墻等， 在施工過程中作為圍護體的支撐體系，如此由地面分層向下逐層施工，直至底板鋼筋混凝 土完成，若上部有建筑工程，則在完成地面結構層后，同時向上進行樓層的逐層的施工，逆 作法施工比傳統(tǒng)的敞開式順作法具有減少基坑變形、節(jié)省支撐費用、縮短施工工期的優(yōu)點， 是一種節(jié)能、環(huán)保的綠色施工方法。逆作法可以分為全逆作法、半逆作法、部分逆作法、分層逆作法。它的工藝特點 為(1)可使建筑物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業(yè)，在建筑規(guī)模 大、上下層次多時，大約可節(jié)省工時1/3。(2)受力良好合理，圍護結構變形量小，因而對鄰近建筑的影響亦小。(3)施工可少受風雨影響，且土方開挖可較少或基本不占總工期。(4)最大限度利用地下空間，擴大地下室建筑面積。(5) 一層結構平面可作為工作平臺，不必另外架設開挖工作平臺與內撐，這樣大幅 度削減了支撐和工作平臺等大型臨時設施，減少了施工費用。(6)由于開挖和施工的交錯進行，逆作結構的自身荷載由立柱直接承擔并傳遞至 地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內地基回彈量。逆作法作為一個新興的一項施工技術，還是存在的諸多的不足如逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調整高度，如遇較大層高的地下室，有時需另設臨時水平支撐 或加大圍護墻的斷面及配筋。由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進行，基坑中還分布有一定數(shù) 量的中間支承柱和降水用井點管，目前尚缺乏小型、靈活、高效的小型挖土機械，使挖土的 難度增大。國外在多層地下結構施工中已廣泛應用，收到較好的效果，如日本的讀賣新聞社 大樓，地上9層、地下6層。采用逆作法施工，總工期只用22個月，與日本采用傳統(tǒng)施工方 法施工的類似工程相比，縮短工期6個月。美國75層、高203米的芝加哥水塔廣場大廈的4 層地下室，就是用18米深的地下連續(xù)墻和144根大直徑鉆孔灌注樁做中間支承柱，以逆作 法進行施工的，當該工程地下室結構全部完成時，主樓上部結構已施工至32層。目前逆作 法設計理論和施工工藝方面研究較多的是日本、美國和英國，在工程應用方面，日本、美國、 英國、法國、德國、加納等國和臺灣地區(qū)都有應用。我國城市地下空間開發(fā)利用始于防備空襲而建造的人民防空工程。隨著國民經(jīng) 濟的飛速發(fā)展，人防設施實行“平戰(zhàn)結合”，與城市建設相結合，特別是在城市交通的改善方 面，地下空間的開發(fā)利用發(fā)揮了積極作用。北京、上海、天津、廣州、南京、大連、西安、哈爾濱 等國內主要大城市都興建了大量的地鐵、隧道和大型地下商場。這些地下空間的利用大幅 度提高了城市環(huán)境容量，開發(fā)了寶貴的地下資源，使城市地下、地面的空間利用更優(yōu)化。隨 著地下空間開發(fā)利用的發(fā)展我國在20世紀90年代將逆作法正式用于多層地下室。我公司 在1990年首次在陜西路地鐵采用逆作法施工工藝獲得成功，1995年在恒積大廈首創(chuàng)高層 建筑深基坑逆作法施工技術，此后，陸續(xù)在明天廣場、住業(yè)金沙大廈、上海城市規(guī)劃展示館、 機場城市航站樓、興業(yè)大廈等工程應用推廣。現(xiàn)有的技術中存在的缺點土地資源消耗大，支撐爆破多，控制深基坑變形大，揚 塵、噪聲和廢棄物的排放多，效率和準確性低。
發(fā)明內容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種節(jié)約土地 資源，減少支撐爆破，有效控制深基坑變形，揚塵、噪聲和廢棄物的排放少，效率和準確性高 的應用于地下變電站的逆作法施工裝置。本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)應用于地下變電站的逆作法 施工裝置，其特征在于，該裝置包括鉆機、鉆桿、托盤、注漿管、壓力表、注漿泵、漿液桶、攪拌 機，所述的鉆桿設置在鉆機的下方，所述的托盤設置在鉆桿的下端，所述的注漿管設置在鉆 桿內，所述的壓力表通過注漿管與鉆機相連，所述的注漿泵通過注漿管與壓力表相連，所述 的漿液桶通過注漿管與注漿泵相連，所述的攪拌機設置在漿液桶右側。所述的托盤將注漿管與鉆桿之間的空間密封。所述的注漿管依次穿過鉆桿和托盤。所述的鉆機為HY-100型鉆機。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型達到了節(jié)約土地資源、減少支撐爆破、有效控制深基 坑變形的目的，同時，大大減少了施工現(xiàn)場的揚塵、噪聲和廢棄物的排放，成為同類工程中 首個設計與施工有機結合的節(jié)能、環(huán)保的綠色工程。采用地下連續(xù)墻成槽施工技術，有效地 解決了超深地墻的施工質量難題；采用自主研制的一柱一樁智能調垂裝置，提升了超深地下空間開發(fā)逆作法施工的核心技術水平；針對本工程超深地下連續(xù)墻，創(chuàng)新地采用H型鋼 接頭形式，有效地解決超深地下連續(xù)墻接頭施工難題，提升了超深地下連續(xù)墻的施工工藝 水平；通過現(xiàn)場非穩(wěn)定流抽水試驗，合理布置坑內外的疏干和減壓井，確保施工基坑和周邊 環(huán)境的安全，取得了特別環(huán)境下超深基坑降承壓水技術的突破；采用大功率離心風機，形成 空氣循環(huán)，改善深層地下施工通風環(huán)境；采用紅外線自動控制沖水系統(tǒng)，高效、節(jié)約地解決 車輛進出的沖洗問題；采用專門研制開發(fā)了 “一種適用于地下建筑逆作法施工的施工升降 機裝置”，高效地解決了超深地下室的人貨垂直運輸問題，從而形成一套更加完備、先進的 逆作法施工作業(yè)環(huán)境系統(tǒng)；采用全過程的信息化監(jiān)控技術，對指導施工提高效率和準確性， 這也發(fā)展了相關的信息化技術，為以后的工程提供了寶貴的借鑒意義。一般地下室外墻與基坑圍護墻采用兩墻合一的形式，一方面省去了單獨設立的圍 護墻，另一方面可在工程用地范圍內最大限度擴大地下室面積，增加有效使用面積。此外， 圍護墻的支撐體系由地下室樓蓋結構代替，省去大量支撐費用。而且樓蓋結構即支撐體系， 還可以解決特殊平面形狀建筑或局部樓蓋缺失所帶來的布置支撐的困難，并是受力更加合 理。由于上述原因，再加上總工期的縮短，因而在軟土地區(qū)對于具有多層地下室的高層建 筑，采用逆作法施工具有明顯的經(jīng)濟效益。一般可節(jié)省地下結構總造價的25% 35%。逆作法在環(huán)境效益的貢獻上也是很大的(1)噪音方面由于逆作法在施工地下室時是采用先表層樓面整體澆筑，再向下 挖土施工，故其在施工中的噪音因表層樓面的阻隔而大大降低，從而避免了因夜間施工噪 音問題而延誤工期。(2)揚塵方面通常的地基處理采取開敞開挖手段，產(chǎn)生了大量的建筑灰塵，從而 影響了城市的形象；采用逆作法施工，由于其施工作業(yè)在封閉的地表下，可以最大限度的減 少揚塵。施工時對周邊環(huán)境的影響減小了很多(1)由于逆作法的采取表層支撐，底部施工的作業(yè)方法，故在城市交通土建中大有 用武之地，它可以在地面道路繼續(xù)通車的情況下，進行道路地下作業(yè)，從而避免了因堵車繞 道而產(chǎn)生的損失。(2) +0. 00層平板結構先完成，可以利用結構本身作內支撐。由于結構本身的側向 剛度是無限大的，且壓縮變形值相對圍護樁的變形要求來講幾乎等于零。因此，可以從根本 上解決支護樁的側向變形，從而使周圍環(huán)境不至出現(xiàn)因變形值過大而導致路面沉陷、基礎 下沉等問題，保證了周圍建筑物的安全。(3)地下連續(xù)墻與土體之間粘結力和摩擦力不僅可利用來承受垂直荷載，而且還 可充分利用它承受水平風力和地震作用所產(chǎn)生建筑物底部巨大水平剪力和傾覆力矩，從而 大大提高了抗震效應。我國是個地震多發(fā)區(qū)，對地震的防治是必不可少的，從建筑業(yè)角度來 說，采用適宜的施工工藝便可將地震帶來的危害降低到最小，逆作法施工便具有這樣的優(yōu) 點，所以在深基坑支護中大量運用逆作法具有廣泛的社會效益。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例如圖1所示，應用于地下變電站的逆作法施工裝置，該裝置包括鉆機1、鉆桿2、托 盤3、注漿管4、壓力表5、注漿泵6、漿液桶7、攪拌機8，鉆桿2設置在鉆機1的下方，托盤3 設置在鉆桿2的下端，注漿管4設置在鉆桿2內，壓力表5通過注漿管4與鉆機1相連，注 漿泵6通過注漿管4與壓力表5相連，漿液桶7通過注漿管4與注漿泵6相連，攪拌機8設 置在漿液桶7右側。托盤3將注漿管4與鉆桿2之間的空間密封。注漿管4依次穿過鉆桿 1和托盤3。鉆機1為HY-100型鉆機。本實用新型通過逆作法工藝在地下變電站結構施工中應用，包括以下幾個方面(1)超深地下連續(xù)墻施工技術上海地區(qū)超深地下連續(xù)墻的施工設備采用液壓抓斗式成槽機和臥式雙輪銑成槽 機兩種成槽設備。本工程引進銑槽機，采用“抓銑結合”施工工藝進行成槽。利用臥式雙輪 銑成槽機小于1/600的垂直度控制技能，在成槽施工時保證槽段的垂直度小于1/600。施工 過程采用泥漿護壁，確保地連墻的質量和穩(wěn)定。根據(jù)地下連續(xù)墻的特點，電力進出口隧道與 本體連接處地墻采用T字型地墻。在電力進出口隧道和地連墻的接口中，據(jù)連通道的具體 位置及寬度和高度對相應位置進行預加固和后加固兩種組合措施；防水措施采用變形縫防 水構造做法，比較適合通道接頭防水這種特殊的情況，保證電力隧道與地下變本體接口位 置連接的整體性、止水可靠性，確保施工質量。(2)逆作法超長支撐柱(一柱一樁)施工技術在超長鋼管支撐柱垂直度(1/600)控制技術的研究中，在工作平臺胎模上進行鋼 管構件組裝，以確保對接(焊接)的準確性與垂直度。本工程一柱一樁采用Φ950鉆孔灌 注樁和Φ550鋼管柱。在本工程中，由于工期緊，垂直度要求高，鋼管柱數(shù)量多，采用鋼絲繩 把鋼管柱與鋼筋蘢連接起來，這種方法加快了施工進度，效果良好，這種方式在上海地區(qū)還 是首次使用。(3)復雜地下綜合體逆作施工技術為了模擬分析本工程的施工后對環(huán)境可能造成的影響并評估施工的安全性，對本 工程做了結構模型的有限元分析計算，整個圓筒形連續(xù)墻體的變形呈中間大，兩端小的分 布，最大側移為32. 1mm，發(fā)生在深度27. 5m處。在深度方向上，軸力呈中間大，兩端小的分布 規(guī)律，最大值為177791^，發(fā)生在-26.5!11處。在三維有限元計算中，圓環(huán)的拱作用得到充分 發(fā)揮，外部側向土壓力很大部分由連續(xù)墻的環(huán)向拱作用來承擔，而沿豎向傳遞的荷載變小。 開挖土體時，利用土體的時空效應特點，分成了 7個區(qū)段進行開挖，按“分層、分區(qū)、分塊、” 的原則，限時、對稱、平行開挖。(4)深埋高水位全地下變電站承壓水降水施工技術由于本基坑工程的特殊性，減壓降水工程要求很高。在基坑開挖階段，為了減少降 水對坑外含水層的影響，主要考慮開挖深度所對應的安全水頭，實行按需降水。為此，制定 了詳細的降水方案和降水施工措施并加強降水時對坑內、坑外環(huán)境的監(jiān)測，降水井的施工 工藝也做了特殊的安排。(5)施工全過程對周邊環(huán)境影響控制技術[0044]工程周邊環(huán)境比較復雜，為了最大限度的減少工程對周邊環(huán)境的影響，從樁墻施 工階段、逆作施工階段到基坑降水施工階段的全過程對施工時對周邊環(huán)境的影響進行了研 究，加強施工階段的控制，保證施工的質量。并在基坑工程開挖期間建立了全過程、全方位 的監(jiān)測系統(tǒng)。包括維護結構的監(jiān)測、支柱和立柱體系的監(jiān)測、周邊環(huán)境的有關監(jiān)測、建筑物 使用階段結構的監(jiān)測等。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明各項變形均在允許值之內，這也說明了設計的合理 性，表明工程的實施是非常成功的。本實用新型所需的技術包括超深地下連續(xù)墻施工技術、逆作法超長支撐柱(一柱 一樁)施工技術、復雜地下綜合體逆作施工技術、深埋高水位全地下變電站承壓水降水施 工技術、施工全過程對周邊環(huán)境影響控制技術。
權利要求1.應用于地下變電站的逆作法施工裝置，其特征在于，該裝置包括鉆機、鉆桿、托盤、注 漿管、壓力表、注漿泵、漿液桶、攪拌機，所述的鉆桿設置在鉆機的下方，所述的托盤設置在 鉆桿的下端，所述的注漿管設置在鉆桿內，所述的壓力表通過注漿管與鉆機相連，所述的注 漿泵通過注漿管與壓力表相連，所述的漿液桶通過注漿管與注漿泵相連，所述的攪拌機設 置在漿液桶右側。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用于地下變電站的逆作法施工裝置，其特征在于，所述的 托盤將注漿管與鉆桿之間的空間密封。
3.根據(jù)權利要求1所述的應用于地下變電站的逆作法施工裝置，其特征在于，所述的 注漿管依次穿過鉆桿和托盤。
4.根據(jù)權利要求1所述的應用于地下變電站的逆作法施工裝置，其特征在于，所述的 鉆機為HY-100型鉆機。
專利摘要本實用新型涉及應用于地下變電站的逆作法施工裝置，該裝置包括鉆機、鉆桿、托盤、注漿管、壓力表、注漿泵、漿液桶、攪拌機，所述的鉆桿設置在鉆機的下方，所述的托盤設置在鉆桿的下端，所述的注漿管設置在鉆桿內，所述的壓力表通過注漿管與鉆機相連，所述的注漿泵通過注漿管與壓力表相連，所述的漿液桶通過注漿管與注漿泵相連，所述的攪拌機設置在漿液桶右側。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有節(jié)約土地資源，減少支撐爆破，有效控制深基坑變形，揚塵、噪聲和廢棄物的排放少，效率和準確性高等優(yōu)點。
文檔編號E02D29/045GK201896321SQ20102066419
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者樂俊律, 葉衛(wèi)東, 吳江斌, 姜向紅, 朱偉林, 王衛(wèi)東, 王杰, 翁其平, 閔衛(wèi)國, 陳崢, 陳祖元 申請人:上海久隆電力科技有限公司, 上海市電力公司