[发明专利]一种地下空间气膜建造方法及其所用的施工装置

说明书

本发明涉及一种地下空间气膜建造方法及其所用的施工装置，该方法主要包括以下步骤：a)建造高于地表的施工通道1；b)利用施工通道1挖掘地下空间形成地下洞室13并利用超压泥浆维持地下洞室13的稳定；c)取出挖掘装置；d)向地下通道1内插入安装有定位管14、密封内膜16、密封外膜15及其充气管的施工装置；e)向密封内膜16、密封外膜15充气，并在内外膜之间形成灌注腔室；f)利用充气的密封内膜16与密封外膜15提供支撑，向灌注腔室内灌注混凝土，并养护形成地下结构，完成地下空间建造，本发明施工速度快，对地表浅层土的影响小，造价低，特别适合于深埋地下的储能罐、防空洞及地表管线密布区域的地下空间建造。

技术领域

本发明涉及一种地下空间气膜建造方法及其所用的施工装置。

背景技术

地下空间是指建造于地基土表面以下的空间，一般可用于作为地下通道、地下停车场、地下商场、隧道地铁的出入口、地下防空洞、地下储能罐等。目前地下空间的建造方法主要是明挖法与暗挖法两种，明挖法将地下空间及其上部的地基土在建造地下空间的过程中全部挖除，地下空间建造完成后，再根据需要回填部分地基土，主要是通过基坑支护、开挖、地下结构的回筑、基坑回填四个步骤完成；暗挖法是在地下空间建造过程中，保持地下空间上部土层，在土体中横向掘进并同步支护建造地下空间的方法，主要有盾构法、矿山法等施工方法。现有的地下空间建造方法一般需要施工人员进入施工区域施工，并需要占用较大面积的浅层地面空间，在城市，如地铁车站等，建造前期，需要对大量的浅层地下管线进行搬迁，成本高，周期长；对于深层地下空间，如深地防空洞、地下储能罐等地下空间的建造，风险大，成本高，周期长。随着人工成本的逐步增加，地下空间建造智能化要求越来越高，研发建造过程安全、施工速度快、造价低、用工量少的地下空间建造方法及施工设备具有重大的意义。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种地下空间气膜建造方法，该建造方法通过设置施工通道，可避免地下空间上部土体大面积扰动，通过气膜提供地下结构的建造支撑，可实现地下施工区域无人作业的地下结构建造，施工过程安全度高，造价低。

该种地下空间气膜建造方法包括以下步骤：

a)自地基土表面向地下建造施工通道；

b)将切削施工设备穿越步骤a)中建造的施工通道，对地下空间位置的岩体或土体进行切削清除施工，并使得岩土体的切削清除范围显著大于步骤a)中建造的施工通道所覆盖的部分，同步通过施工通道向地下空间位置输入流体，通过流体的压力维持地下空间位置外围岩体或土体的稳定，施工形成地下洞室；

c)从施工通道中取出切削施工设备；

d)将固定有密封外膜、密封内膜、外膜充气管、内膜充气管的定位管穿越施工通道，插入到步骤b)中施工形成的地下洞室中，并使得密封内膜位于密封外膜的内侧，混凝土灌注导管与外膜充气管的出口端均位于密封外膜与密封内膜之间，内膜充气管的出口端位于密封内膜的内侧，密封内膜与密封外膜均具有体积可变的特征；

e)通过外膜充气管输入气体或者液体，使密封外膜膨胀，同步排除步骤b)中施工时所需的流体，并利用充入气体或液体的密封外膜支撑其外侧的岩体或土体，通过内膜充气管输入气体或液体，使密封内膜膨胀，在密封外膜与密封内膜之间形成密封的灌注腔室；

f)向步骤e)中施工形成的灌注腔室内灌注混凝土，并利用密封外膜与充入气体或液体的密封内膜支撑凝固前混凝土形状的稳定；

g)养护步骤f)中灌注的混凝土，形成地下结构，完成地下空间建造。

在上述的地下空间气膜建造方法中，在上述的步骤a)中，采用大直径钢管作为施工通道，并使钢管与外围的岩体或土体密封粘结，使钢管高出地表的高度满足流体装载高度的需要。

在上述的地下空间气膜建造方法中，在上述的步骤b)中，使用具备喷射高压水流功能的设备进行岩土体的切削清除施工。