本發(fā)明涉及建筑工程領域，特別是一種地鐵基坑施工體系及其施工方法。

背景技術：

目前，對于地鐵基坑采用的主要支撐體系主要為鋼筋混凝土和鋼管對撐，特別是其中的鋼管支撐，其水平設置間距往往不超過3m?；诘罔F站房狹長、矩形的平面形狀特點，地鐵基坑土方開挖一般采用臺階式退挖接力的方法進行。由于水平支撐設置的間距過于緊密，施工作業(yè)面小，土方開挖機械往往采用斗容量較小挖掘設備，通過臺階接力的方式完成土方開挖，大大降低了土方開挖工作效率；另一方面，在鋼管支撐逐根吊裝時，因為較密的水平支撐間距，必須避免吊裝時支撐的相互碰撞，吊裝就位后尚需進行支撐端部焊接固定及支撐預應力施工，支撐安裝困難、施工效率地下。

眾所周知，基坑土方開挖必須遵循“先撐后挖”的原則進行，通過調研發(fā)現，即便采用工效較低斗容量較小的挖機進行土方開挖，尤其是隨著基坑深度增加，支撐的安裝工效也遠遠不能滿足土方開挖要求，土方開挖和支撐安裝兩者無論在時間上和空間上均無法實現相互滿足，導致水平支撐安裝往往滯后于土方開挖，為基坑工程埋下巨大的安全隱患。

綜上，對于目前狹長型規(guī)則的地鐵基坑工程，采用現有的水平支撐體系及土方開挖方法，在工期及安全上均對工程建設造成了一定的困難。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種地鐵基坑可升降支撐體系及其升降施工方法，要解決基坑水平支撐與土方開挖在時間和空間上無法相互滿足的技術問題；并解決施工困難、效率低、存在安全隱患的問題。

為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種地鐵基坑可升降支撐體系，包括水平支撐在基坑圍護結構之間的水平支撐單元，所述水平支撐單元沿著基坑的長度和高度方向平行間隔均勻分布，所述水平支撐單元包括水平支撐平臺和連接在水平支撐平臺的兩端的升降動力單元，所述升降動力單元通過導軌與基坑圍護結構連接，其中導軌沿基坑圍護結構的長度方向平行間隔設置。

所述導軌是由導軌單元沿基坑圍護結構的高度方向豎向拼接而成的，用于承擔水平支撐單元及其負載共同形成的豎向力，各導軌單元之間具有相同的底標高和頂標高，并且同標高的導軌單元及其對應的可調支座組件能夠負載水平支撐單元及其全部附屬設施設備的重量。

所述導軌單元通過可調支座組件與基坑圍護結構連接，通過單元支架與升降動力單元連接。

所述導軌單元為矩形柱筒，相鄰的導軌單元通過連接銷連接。

導軌單元的一端設有與穿過連接銷的導軌連接孔、另一端對應設有連接連接銷的連接耳板。

導軌單元的筒身背面設有連接可調支座組件的導軌支座連接孔，側面沿其長度方向設有一組連接單元支架的反力孔，所述反力孔的高度和寬度分別大于上插銷和下插銷最大高度和寬度尺寸。

所述可調支座組件包括與導軌連接的導軌支座、與導軌支座連接的基坑支座以及連接基坑支座與基坑圍護結構之間的錨板，用于將導軌固定安裝于基坑圍護結構上，并且具有三軸可調節(jié)自由度，其中基坑的長度方向為X軸、寬度方向為Y軸、高度方向為Z軸，調節(jié)孔均為長圓孔。

所述導軌支座是由背板、底板和兩側板組成的盒狀結構，其中背板上均勻開有X向調節(jié)孔、并通過緊固件與導軌連接，在X軸上具有調節(jié)功能，底板上開有Y向調節(jié)孔并通過緊固件與基坑支座連接，在Y軸上具有調節(jié)功能。

所述基坑支座是由背板、底板和兩側板組成的盒狀結構，其中底板通過緊固件與導軌支座的底板連接、上開有穿過緊固件的通孔，背板上均勻開有Z向調節(jié)孔、并通過錨件與錨板連接，在Z軸上具有調節(jié)功能。

所述錨板在安裝在基坑支座前預先通過錨件錨固于基坑圍護結構；所述錨件的一端的螺紋頭、依次穿過錨板和Z向調節(jié)孔并通過螺母固定，另一端為彎鉤頭、錨固在基坑圍護結構的鋼筋骨架上。

所述單元支架包括連接在水平支撐平臺端部的三角支架、連接在三角支架端部的上插銷支座以及平行設置在上插銷支座下方的下插銷支座。

所述上插銷支座和下插銷支座分別通過上插銷和下插銷與導軌的反力孔可拆卸連接。

所述升降動力單元為液壓油缸，包括缸筒和活塞桿，其中缸筒與上插銷支座固定連接，活塞桿的一端穿過上插銷支座與缸筒活動連接、另一端與下插銷支座固定連接。

所述水平支撐平臺為立體桁架或者由立體桁架圍合成的空間桁架。

所述水平支撐平臺的兩端各設有至少一組升降動力單元和導軌。

所述導軌與基坑圍護結構之間沿基坑高度方向平行間隔設有一組圍檁，所述圍檁沿著基坑圍護結構的長度方向通長設置。

一種如所述的地鐵基坑可升降支撐體系的升降施工方法，具體步驟如下：

步驟一，完成基坑圍護結構的施工，進行第一層土方開挖。

步驟二，開挖至支撐設計標高后，安裝導軌單元以及對應的可調支座組件，并連接第一層水平支撐平臺以及對應的升降動力單元和單元支架。

步驟三，隨著基坑開挖深度增加，繼續(xù)向下安裝導軌單元以及對應的可調支座組件，其中導軌單元與導軌單元之間采用連接銷連接。

步驟四，開挖到下一層支撐設計標高后，新增第二層水平支撐平臺以及對應的升降動力單元、和單元支架。

步驟五，在第一層水平支撐平臺被上部新增的第二層水平支撐平臺換撐后，進行第一層水平支撐平臺的分步間歇式分段下降，具體步驟如下：

步驟1，所有液壓油缸的活塞桿回收直至下插銷不承受豎向力后，將下插銷退出反力孔。

步驟2，所有的活塞桿伸出直至下插銷支座對應相應的反力孔，將下插銷插入對應的反力孔中。

步驟3，將所有的下插銷插入反力孔后，所有的活塞桿同步伸長，所有的下插銷與反力孔底部接觸并且受力，直至所有的上插銷不承受豎向力后，將所有的上插銷退出反力孔。

步驟4，所有的活塞桿同步回收，第一層水平支撐平臺下降一段高度，直至所有上插銷支座正對指定的反力孔，將上插銷插入對應的反力孔中。

步驟5，所有的上插銷插入反力孔后，所有的活塞桿同步回收，所有的上插銷與反力孔底部接觸并受力，直至所有的下插銷不承受豎向力時，活塞桿停止，至此完成單步下降。

步驟6，重復步驟1至步驟5，直至第一層水平支撐平臺下降至設計標高位置。

步驟六，調整所有的活塞桿伸出長度及壓力，使得所有的上插銷、下插銷均分豎向荷載，然后閉死所有的液壓油缸，使水平支撐平臺定位在指定高度。

步驟七，重復步驟三至步驟六直至第一層水平支撐平臺到達最底層支撐設計標高后，開始最底層結構施工。

底層結構達到強度要求后，開始拆除支撐體系，具體步驟如下：

步驟一，底層水平支撐平臺開始進行分步間歇式分段爬升，具體步驟如下：

步驟1，所有液壓油缸的活塞桿伸長直至上插銷不承受豎向力后，將上插銷退出反力孔。

步驟2，所有的活塞桿伸出直至上插銷支座對應相應的反力孔，將上插銷插入對應的反力孔中。

步驟3，將所有的上插銷插入反力孔后，所有的活塞桿同步回收，所有的上插銷與反力孔底部接觸并且受力，直至所有的下插銷不承受豎向力后，將所有的下插銷退出反力孔。

步驟4，所有的活塞桿同步回收，第一層水平支撐平臺1爬升一段高度，直至所有下插銷支座正對指定的反力孔，將下插銷插入對應的反力孔中。

步驟5，所有的下插銷插入反力孔后，所有的活塞桿同步伸長，所有的下插銷與反力孔底部接觸并受力，直至所有的上插銷不承受豎向力時，活塞桿停止，至此完成單步下降。

步驟6，重復步驟1至步驟5，直至第一層水平支撐平臺爬升至設計標高位置。

步驟二，底層水平支撐平臺達到上一層支撐設計標高后，調整所有的活塞桿伸出長度及壓力，使得所有的上插銷、下插銷均分豎向荷載，然后閉死所有的液壓油缸，使水平支撐平臺定位在指定高度。

步驟三，拆除最底層的導軌單元，并對對應的可調支座組件進行拆除周轉。

步驟四，隨著結構向上施工，底層水平支撐平臺重復步驟一至步驟三，直至底層水平支撐平臺爬升至頂層支撐設計標高，然后進行拆除。

與現有技術相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果：

本發(fā)明不同于以往地鐵基坑施工，而是通過將狹長型的矩形規(guī)則地鐵基坑劃分為若干單元，每個單元通過設置水平支撐單元，在滿足地鐵基坑穩(wěn)定性和變形控制要求的前提下，具有裝配式、大跨度、可升降的特點，使得地鐵基坑施工作業(yè)空間大，施工效率更高，為地鐵基坑施工領域提出一種新的支撐體系和施工方法，是低碳、綠色、快速、安全的施工技術，既能加快土方開挖工效，縮短工程建設工期，同時通過水平支撐單元的整體升降，避免傳統(tǒng)地鐵基坑因野蠻施工不能遵循先撐后挖的原則導致的基坑安全隱患。

通過可調支座組件將導軌固定安裝于基坑圍護結構上，其中基坑的長度方向為X軸、寬度方向為Y軸、高度方向為Z軸，調節(jié)孔均為長圓孔，三個方向的調節(jié)孔配合使用，實現了三軸自由度的調節(jié)，確保了導軌在安裝施工過程中的空間位置調節(jié)，從而保證了安裝質量，確保后期水平支撐平臺的整體爬升下降施工的可靠性，避免水平支撐平臺兩端受力不均產生的安全問題。

在施工過程中，先將水平支撐單元安裝在第一層設計標高，而后分層開挖相應土體，再利用導軌將水平支撐單元通過升降動力裝置下降至第二層設計標高，再次分層開挖相應土體，這樣以此類推，至底層施工完成，采用這種支撐體系在滿足地鐵基坑穩(wěn)定性和變形控制要求的同時，還具有大跨度的特點，能提供大型工作面供反鏟挖掘機機作業(yè)空間，而且利用升降動力單元配合導軌完成水平支撐單元的升降，比安裝較常規(guī)的混凝土或鋼管內支撐更高效，而且安全系數更好、結構更穩(wěn)定。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的俯視結構示意圖。

圖3是本發(fā)明的側視結構示意圖。

圖4是本發(fā)明的局部結構示意圖。

圖5是本發(fā)明的可調支座組件結構示意圖。

圖6是本發(fā)明的可調支座組件結構示意圖。

附圖標記：1－水平支撐平臺、2－升降動力單元、3－導軌、3.1-導軌單元、3.2-反力孔、3.3-連接銷、3.4-導軌連接孔、3.5-連接耳板、4－可調支座組件、4.1-導軌支座、4.2-X向調節(jié)孔、4.3-Y向調節(jié)孔、4.4-基坑支座、4.5- Z向調節(jié)孔、4.6-錨板、4.7-錨件、4.8-緊固件、5－基坑圍護結構、5.1-鋼筋骨架、6－單元支架、6.1-三角支架、6.2-上插銷支座、6.3-上插銷、6.4-下插銷支座、6.5-下插銷、7-圍檁。

具體實施方式

實施例參見圖1所示，這種地鐵基坑可升降支撐體系，包括水平支撐在基坑圍護結構5之間的水平支撐單元，所述水平支撐單元沿著基坑的長度和高度方向平行間隔均勻分布，所述水平支撐單元包括水平支撐平臺1和連接在水平支撐平臺1的兩端的升降動力單元2，所述升降動力單元2通過導軌3與基坑圍護結構5連接，其中導軌3沿基坑圍護結構5的長度方向平行間隔設置；所述導軌3是由導軌單元3.1沿基坑圍護結構5的高度方向豎向拼接而成的；所述導軌3與基坑圍護結構5之間沿基坑高度方向平行間隔設有一組圍檁7，所述圍檁沿著基坑圍護結構5的長度方向通長設置。

參見圖2所示，所述導軌單元3.1通過可調支座組件4與基坑圍護結構5連接，通過單元支架6與升降動力單元2連接。

參見圖3、圖4所示，所述導軌單元3.1為矩形柱筒，相鄰的導軌單元3.1通過連接銷3.3連接；導軌單元3.1的一端設有與穿過連接銷3.3的導軌連接孔3.4、另一端對應設有連接連接銷3.3的連接耳板3.5；導軌單元3.1的筒身背面設有連接可調支座組件4的導軌支座連接孔，側面沿其長度方向設有一組連接單元支架6的反力孔3.2。

參見圖5、圖6所示，所述可調支座組件4包括與導軌3連接的導軌支座4.1、與導軌支座4.1連接的基坑支座4.4以及連接基坑支座4.4與基坑圍護結構5之間的錨板4.6；所述導軌支座4.1是由背板、底板和兩側板組成的盒狀結構，其中背板上均勻開有X向調節(jié)孔4.2、并通過緊固件與導軌3連接，底板上開有Y向調節(jié)孔4.3并通過緊固件與基坑支座4.4連接；所述基坑支座4.4是由背板、底板和兩側板組成的盒狀結構，其中底板通過緊固件與導軌支座的底板連接、上開有穿過緊固件的通孔，背板上均勻開有Z向調節(jié)孔4.5、并通過錨件4.7與錨板4.6連接；所述錨件4.7的一端的螺紋頭、依次穿過錨板4.6和Z向調節(jié)孔4.5并通過螺母固定，另一端為彎鉤頭、錨固在基坑圍護結構5的鋼筋骨架5.1上。

參見圖4所示，所述單元支架6包括連接在水平支撐平臺1端部的三角支架6.1、連接在三角支架6.1端部的上插銷支座6.2以及平行設置在上插銷支座6.2下方的下插銷支座6.4；所述上插銷支座6.2和下插銷支座6.4分別通過上插銷6.3和下插銷6.5與導軌3的反力孔3.2連接。

參見圖4所示，所述升降動力單元2為液壓油缸，包括缸筒和活塞桿，其中缸筒與上插銷支座6.2固定連接，活塞桿的一端穿過上插銷支座6.2與缸筒活動連接、另一端與下插銷支座6.4固定連接。

所述水平支撐平臺1為立體桁架或者由立體桁架圍合成的空間桁架；當水平支撐平臺1為立體桁架時，水平支撐平臺1的兩端各連接一套升降動力單元2和導軌3即可，當水平支撐平臺1是由立體桁架圍合成的空間桁架時，至少需要三套升降動力單元2和導軌3，參見圖2，本例中水平支撐平臺1的兩端各對應連接有兩套升降動力單元2和導軌3。

一種所述的地鐵基坑可升降支撐體系的升降施工方法，不考慮單元兩側土方干涉及土壓力，具體步驟如下：

步驟一，完成基坑圍護結構5的施工，進行第一層土方開挖。

步驟二，開挖至支撐設計標高后，安裝至少一層同標高導軌單元以及對應的可調支座組件4，并連接第一層水平支撐平臺1以及對應的升降動力單元2和單元支架6，所有的活塞桿處于回收狀態(tài)，所有上插銷、下插銷均可靠插入對應的反力孔內且均承受豎向力。

步驟三，隨著基坑開挖深度增加，繼續(xù)向下安裝導軌單元以及對應的可調支座組件4，其中導軌單元與導軌單元之間采用連接銷3.3連接，其中一根導軌單元的連接耳板3.6插入上層導軌單元的底端，連接銷3.3對應穿過導軌連接孔3.4、連接耳板3.6將相鄰導軌單元連接。

步驟四，開挖到下一層支撐設計標高后，新增第二層水平支撐平臺1以及對應的升降動力單元2、和單元支架6。

步驟五，在第一層水平支撐平臺1被上部新增的第二層水平支撐平臺1換撐后，進行第一層水平支撐平臺1的分步間歇式分段下降，具體步驟如下：

步驟1，所有液壓油缸的活塞桿回收直至下插銷不承受豎向力后，將下插銷6.5退出反力孔。

步驟2，所有的活塞桿伸出直至下插銷支座6.4對應相應的反力孔，將下插銷插入對應的反力孔中：安裝時，下插銷底標高稍高于反力孔底標高，可保證下插銷無阻礙地插入對應反力孔。

步驟3，將所有的下插銷插入反力孔后，所有的活塞桿同步伸長，所有的下插銷與反力孔底部接觸并且受力，直至所有的上插銷不承受豎向力后，將所有的上插銷退出反力孔。

步驟4，所有的活塞桿同步回收，第一層水平支撐平臺1下降一段高度，直至所有上插銷支座6.2正對指定的反力孔，將上插銷插入對應的反力孔中：安裝時，上插銷底標高稍高于反力孔底標高，可保證上插銷無阻礙地插入對應反力孔。

步驟5，所有的上插銷插入反力孔后，所有的活塞桿同步回收，所有的上插銷與反力孔底部接觸并受力，直至所有的下插銷不承受豎向力時，活塞桿停止，至此完成單步下降。

步驟6，重復步驟1至步驟5，直至第一層水平支撐平臺1下降至設計標高位置。

步驟六，調整所有的活塞桿伸出長度及壓力，使得所有的上插銷、下插銷均分豎向荷載，然后閉死所有的液壓油缸，使水平支撐平臺1定位在指定高度。

步驟七，重復步驟三至步驟六直至第一層水平支撐平臺1到達最底層支撐設計標高后，開始最底層結構施工。

在底層結構達到強度要求后，開始拆除支撐體系，具體步驟如下：

步驟一，底層水平支撐平臺1開始進行分步間歇式分段爬升，具體步驟如下：

步驟1，所有液壓油缸的活塞桿伸長直至上插銷不承受豎向力后，將上插銷退出反力孔。

步驟2，所有的活塞桿伸出直至上插銷支座對應相應的反力孔，將上插銷插入對應的反力孔中：安裝時，上插銷底標高稍高于反力孔底標高，可保證上插銷無阻礙地插入對應反力孔。

步驟3，將所有的上插銷插入反力孔后，所有的活塞桿同步回收，所有的上插銷與反力孔底部接觸并且受力，直至所有的下插銷不承受豎向力后，將所有的下插銷退出反力孔。

步驟4，所有的活塞桿同步回收，第一層水平支撐平臺1爬升一段高度，直至所有下插銷支座正對指定的反力孔，將下插銷插入對應的反力孔中：安裝時，下插銷底標高稍高于反力孔底標高，可保證下插銷無阻礙地插入對應反力孔。

步驟5，所有的下插銷插入反力孔后，所有的活塞桿同步伸長，所有的下插銷與反力孔底部接觸并受力，直至所有的上插銷不承受豎向力時，活塞桿停止，至此完成單步下降。

步驟6，重復步驟1至步驟5，直至第一層水平支撐平臺1爬升至設計標高位置。

步驟二，底層水平支撐平臺1達到上一層支撐設計標高后，調整所有的活塞桿伸出長度及壓力，使得所有的上插銷、下插銷均分豎向荷載，然后閉死所有的液壓油缸，使水平支撐平臺1定位在指定高度。

步驟三，拆除最底層的導軌單元，并對對應的可調支座組件進行拆除周轉。

步驟四，隨著結構向上施工，底層水平支撐平臺1重復步驟一至步驟三，直至底層水平支撐平臺1爬升至頂層支撐設計標高，然后進行拆除。