技术领域
本发明属于城市地下道路工程领域与市政设施技术领域，特别是涉及一种多层城市地下综合体及其暗挖建造方法。
背景技术
目前城市交通建设如火如荼，随着国家进一步推进综合管廊、海绵城市战略，我国大中城市必将掀起地下工程建设的新一轮高潮，由于地下空间的稀缺性，对集“城市地下综合管廊、城市地下快速公路、城市地下建筑空间”的城市地下综合体的需求巨大。
日本和欧美地下空间的开发和建设处于领先地位，最先倡导并提出地下城市和城市地下空间的综合化和立体化开发理念，1990年提出东京宣言：大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代，2010年国际隧道协会扩展到隧道与地下空间协会并宣告：21世纪是地下空间的世纪。
对标国际大都市，变粗放式、摊大饼城市发展模式为集约式、立体化模式，向地下要空间；突破城市土地、空气、水源、绿地、人均城市空间、能源、环境等资源环境总量约束；对交通拥堵、空气污浊、噪音污染、视觉污染、城市看海、绿化不足、房地产财政转型、老城区活力下降等招招致命的城市病进行综合整治；变中国制造为中国创造，培育国际领先的高端产业集群。
国外城市地下空间开发利用历史悠久，多以大型地下交通枢纽结合商业设施和停车场、容多种交通形式于一体的地下空间综合体类型呈现。在国际上，日本和欧美在地下空间的开发和建设处于领先地位，最先倡导并提出地下城市和城市地下空间的综合化和立体化开发理念。总体看，包含有多种交通方式或多种功能的地下空间综合体许多国家时有出现，尚未见集“城市地下综合管廊、城市地下快速公路、城市地下建筑空间”城市地下综合体类型。因此，迫切需要开发地下空间综合体，适应国家绿色建筑和可持续发展战略。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种安全可靠，具有超大的储存雨水能力，空间布局合理，对周围环境影响小，且施工安全经济的多层城市地下综合体及其暗挖建造方法。
一种多层城市地下综合体,包括超前中空注浆锚杆、待开挖隧道、永久中顶初级支护、中顶永久锚杆、中部临时支护、中部临时锚杆、中底初期维护层、中底防水层、底部中墙、中间两侧内衬层、上部中墙、飞鸟顶部、中顶排水系统空间、中部稳定支撑杆、两侧临时支护、两侧永久支护、两侧临时锚杆、两侧永久锚杆、两侧临时支撑、仰拱防水层、仰拱二次衬砌层、下层侧壁防水、下层侧壁、雨水管线墩、专设安全储藏式雨水管线、水管平台、水管墩、水管道、行车检修平台、检修车、底层地下交通层底梁板、海绵城市专用舱、上层地下交通层底梁板、下层地下公路专用舱、下层安全疏散通道、安全防火隔离墙、综合管廊层底梁板、上层地下公路专用舱、上层安全疏散通道、顶部防水层、顶部二次衬砌结构、有车综合管廊专用舱、上下贯通紧急通道专用舱、无车综合管廊专用舱、电力或电信专用舱、检修与安全疏散专用舱、综合管廊层顶梁板、综合管廊间隔墙以及斜墙；所述底部中墙和上部中墙构成中承重墙，上部中墙上方为飞鸟顶部，飞鸟顶部上方为中顶排水系统空间且中顶排水系统空间外侧罩有永久中顶初级支护，永久中顶初级支护外部均匀分布若干中顶永久锚杆；上部中墙下方为中间两侧内衬层，且中间两侧内衬层向下依次为中底防水层和中底初期维护层；整体结构和空间布局以中承重墙为轴左右对称，两侧为半径6-8米的拱，底部的仰拱半径为15-25米，两个仰拱之间由一直线段连接；整体结构由外至内依次为初期支护层、防水层和二次衬砌结构；初期支护层上均匀分布有若干中顶永久锚杆且初期支护层半部分的外侧均匀分布有超前中空注浆锚杆；
所述空间布局由下至上分为5层，最底层主要用于海绵城市的雨水储存与流动；在中承重墙左右两侧均设置有一个海绵城市专用舱；海绵城市专用舱的中间设置有专设安全储藏式雨水管线，专设安全储藏式雨水管线采用一个横截面为矩形的管线，或多个横截面为圆形的管线；专设安全储藏式雨水管线的底部沿管线长度方向均匀分布有雨水管线墩；专设安全储藏式雨水管线的两侧分别为水管道和行车检修平台，行车检修平台设置在外侧；行车检修平台上设有检修车；水管道下沿管道方向均匀分布有水管墩，水管道可作为下水管道或中水管道；水管墩下设有水管平台；
第二层和第三层主要用于地下交通的公路交通层；第二层在中承重墙的左右两侧分别设置有一个下层地下公路专用舱；第三层在中承重墙的左右两侧分别设置有一个和上层地下公路专用舱；下层地下公路专用舱外侧设置有下层安全疏散通道，上层地下公路专用舱的外侧设置有上层安全疏散通道；下层地下公路专用舱和下层安全疏散通道之间以及上层地下公路专用舱和上层安全疏散通道之间均建有全防火隔离墙；
第四层为综合管廊专用层；在中承重墙的左右两侧均设置有4个分舱，由内向外依次为无车综合管廊专用舱、有车综合管廊专用舱、电力或电信专用舱和上下贯通紧急通道专用舱；无车综合管廊专用舱、有车综合管廊专用舱和电力或电信专用舱之间建有综合管廊间隔墙；电力或电信专用舱和上下贯通紧急通道专用舱之间建有斜墙；斜墙由下至上向外侧倾斜；
第五层为在中承重墙的左右两侧均设置有检修与安全疏散专用舱；
第一层和第二层之间为底层地下交通层底梁板，第二层和第三层之间为上层地下交通层底梁板，第三层与第四层之间为综合管廊层底梁板；第四层与第五层之间为综合管廊层顶梁板；沿道路方向每隔200-500米分别在底层地下交通层底梁板、上层地下交通层底梁板、综合管廊层底梁板和综合管廊层顶梁板的外侧开设上下联通救生口。
一种多层城市地下综合体的暗挖建造方法，包括如下步骤
步骤1：超前锚杆、小导管安装、注浆；
步骤1进一步包括
步骤1、1：超前中空注浆锚杆、小导管和格栅钢架配合使用，锚杆长度4.5m,小导管为3.5m，并应大于循环进尺的2倍；
步骤1、2：超前锚杆外插角度为10-15°，小导管外插角为10-250；
步骤1、3：小导管周边注浆适用于自稳时间6-12小时；
步骤2：待开挖隧道的中上部即Ⅰ区开挖，并进行初级支护；
步骤2进一步包括
步骤2、1：先喷射顶部拱，从左到右或从右到左喷射；
步骤2、2：接下来喷射两侧墙体，自下而上；
步骤2、3：围岩表面比较平整时，可不进行初喷混凝土，并先挂钢筋网，钢筋网需紧贴岩壁，再喷混凝土覆盖；
步骤2、4：采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度大于或等于3cm。
步骤2、5：钢筋网与锚杆连接牢固；
步骤2、6：安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分；
步骤2、7：现场测量定位，首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架即钢格栅的纵向位置；钢架即钢格栅与围岩之间的喷混凝土厚度大于或等于40mm；
步骤2、8：两排钢架间沿周边每隔1m用直径22mm的纵向钢筋焊接联接，形成纵向连接系；
步骤2、9：锚杆孔位偏差小于或等于150mm，孔洞保持直线；杆体露出面的长度小于或等于喷层厚度。
步骤2、10：锚杆砂浆饱满，并作抗拔力试验，每300根锚杆抽验一组，每组3根；
步骤2、11：进行二次喷射混凝土，即先喷射两侧墙体，自下而上；再喷射顶部拱，从左到右或从右到左；
步骤3：待开挖隧道的中上部即Ⅰ区中部临时支护，待开挖隧道的中下部即Ⅱ区开挖，并进行初级支护；
步骤3进一步包括
步骤3、1：进行中部临时支护；
步骤3.2：进行开发；
步骤3、3：进行初级支护；
步骤四：底部中墙及其下部结构建造；
步骤五：上部中墙及其上部结构建造；
步骤六：待开挖隧道的中部临时支护；
步骤七：待开挖隧道的侧上部即Ⅲ区和待开挖隧道的侧上部即Ⅳ区开挖，并进行初级支护；
步骤八：待开挖隧道的侧下部即Ⅴ区和待开挖隧道的侧下部即Ⅵ区开挖，并进行初级支护；
步骤九：待开挖隧道的两侧临时支撑；
步骤十：待开挖隧道的夹层上部即Ⅶ区和待开挖隧道的夹层上部即Ⅷ区开挖，并进行初级支护；
步骤十一：待开挖隧道的夹层下部即Ⅸ区和待开挖隧道的夹层下部即Ⅹ区开挖，并进行初级支护；
步骤十二：底部和侧墙下部二次衬砌，即在加设仰拱防水层并砌筑仰拱二次衬砌层，之后加设下层侧壁防水并砌筑下层侧壁以及仰拱二次衬砌层；
步骤十三：海绵城市专用舱的建造；
步骤十四：下层地下交通建造；
步骤十五：上层地下交通建造；
步骤十六：顶部的二次衬砌；
步骤十七：综合管廊层和检修与安全疏散专用舱的建造。
作为一种优选的技术方案：所述步骤2中在顶部进行中顶永久锚杆锚固，在两侧进行中部临时锚杆锚固，中顶永久锚杆的直径为中部临时锚杆直径的1.1-1.3倍；中顶永久锚杆的长度为中部临时锚杆长度的1.2-1.5倍。
本发明的有益效果是：（1）该综合体最底部为海绵城市专用舱，安全可靠，保证海绵城市的雨水储存与流动，具有超大的储存雨水能力；（2）中间两层为地下交通，上面两层分别为综合管廊层与检修层，空间布局合理，均能保证各层的正常运营与维修；（3）采用暗挖的建造方法，对周围环境影响小，且能保证施工安全，且施工经济；（4）解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题，有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市集约高效和转型发展；（5）变粗放式、摊大饼城市发展模式为集约式、立体化模式，向地下要空间；突破城市土地、空气、水源、绿地、人均城市空间、能源、环境等资源环境总量约束；（6）对交通拥堵、空气污浊、噪音污染、视觉污染、城市看海、绿化不足、房地产财政转型、老城区活力下降等招招致命的城市病进行综合整治。
附图说明
图1为超前锚杆、小导管安装、注浆示意图；
图2为Ⅰ区(中上部)开挖示意图；
图3为Ⅱ区(中下部)开挖示意图；
图4为底部中墙及其下部结构建造示意图；
图5为上部中墙及其上部结构建造示意图；
图6为中部临时支护示意图；
图7为Ⅲ区(侧上部)和Ⅳ区(侧上部)开挖示意图；
图8为Ⅴ区(侧下部)和Ⅵ区(侧下部)开挖示意图；
图9为Ⅶ区(夹层上部)和Ⅷ区(夹层上部)开挖示意图；
图10为Ⅸ区(夹层下部)和Ⅹ区(夹层下部)开挖示意图；
图11为底部和侧墙下部建造示意图；
图12为海绵城市专用舱建造示意图；
图13为下层地下交通建造示意图；
图14为上层地下交通建造示意图；
图15为顶部二次衬砌示意图；
图16为综合管廊层和检修与安全疏散专用舱建造示意图；
图中：1超前中空注浆锚杆、2待开挖隧道、3永久中顶初级支护、4中顶永久锚杆、5中部临时支护、6中部临时锚杆、7中底初期维护层、8中底防水层、9底部中墙、10中间两侧内衬层、11上部中墙、12飞鸟顶部、13中顶排水系统空间、14中部稳定支撑杆、15两侧临时支护、16两侧永久支护、17两侧临时锚杆、18两侧永久锚杆、19两侧临时支撑、20仰拱防水层、21仰拱二次衬砌层、22下层侧壁防水、23下层侧壁、24雨水管线墩、25专设安全储藏式雨水管线、26水管平台，27水管墩、28水管道、29行车检修平台、30检修车、31底层地下交通层底梁板、32海绵城市专用舱、33上层地下交通层底梁板、34下层地下公路专用舱、35下层安全疏散通道、36安全防火隔离墙、37综合管廊层底梁板、38上层地下公路专用舱、39上层安全疏散通道、40顶部防水层、41顶部二次衬砌结构、42有车综合管廊专用舱、43上下贯通紧急通道专用舱、44无车综合管廊专用舱、45电力或电信专用舱、46检修与安全疏散专用舱、47综合管廊层顶梁板、48综合管廊间隔墙、49斜墙。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
参考附图，一种多层城市地下综合体,包括超前中空注浆锚杆1、待开挖隧道2、永久中顶初级支护3、中顶永久锚杆4、中部临时支护5、中部临时锚杆6、中底初期维护层7、中底防水层8、底部中墙9、中间两侧内衬层10、上部中墙11、飞鸟顶部12、中顶排水系统空间13、中部稳定支撑杆14、两侧临时支护15、两侧永久支护16、两侧临时锚杆17、两侧永久锚杆18、两侧临时支撑19、仰拱防水层20、仰拱二次衬砌层21、下层侧壁防水22、下层侧壁23、雨水管线墩24、专设安全储藏式雨水管线25、水管平台26、水管墩27、水管道28、行车检修平台29、检修车30、底层地下交通层底梁板31、海绵城市专用舱32、上层地下交通层底梁板33、下层地下公路专用舱34、下层安全疏散通道35、安全防火隔离墙36、综合管廊层底梁板37、上层地下公路专用舱38、上层安全疏散通道39、顶部防水层40、顶部二次衬砌结构41、有车综合管廊专用舱42、上下贯通紧急通道专用舱43、无车综合管廊专用舱44、电力或电信专用舱45、检修与安全疏散专用舱46、综合管廊层顶梁板47、综合管廊间隔墙48以及斜墙49；所述底部中墙9和上部中墙11构成中承重墙，上部中墙11上方为飞鸟顶部12，飞鸟顶部12上方为中顶排水系统空间13且中顶排水系统空间13外侧罩有永久中顶初级支护3，永久中顶初级支护3外部均匀分布若干中顶永久锚杆4；上部中墙11下方为中间两侧内衬层10，且中间两侧内衬层10向下依次为中底防水层8和中底初期维护层7；整体结构和空间布局以中承重墙为轴左右对称，两侧为半径6-8米的拱，底部的仰拱半径为15-25米，两个仰拱之间由一直线段连接；整体结构由外至内依次为初期支护层15、防水层14和二次衬砌结构13；初期支护层15上均匀分布有若干中顶永久锚杆4且初期支护层15半部分的外侧均匀分布有超前中空注浆锚杆1；
所述空间布局由下至上分为5层，最底层主要用于海绵城市的雨水储存与流动；在中承重墙左右两侧均设置有一个海绵城市专用舱32；海绵城市专用舱32的中间设置有专设安全储藏式雨水管线25，专设安全储藏式雨水管线25采用一个横截面为矩形的管线，或多个横截面为圆形的管线；专设安全储藏式雨水管线25的底部沿管线长度方向均匀分布有雨水管线墩24；专设安全储藏式雨水管线25的两侧分别为水管道28和行车检修平台29，行车检修平台29设置在外侧；行车检修平台29上设有检修车30；水管道28下沿管道方向均匀分布有水管墩27，水管道28可作为下水管道或中水管道；水管墩（27）下设有水管平台（26）；
第二层和第三层主要用于地下交通的公路交通层；第二层在中承重墙的左右两侧分别设置有一个下层地下公路专用舱34；第三层在中承重墙的左右两侧分别设置有一个和上层地下公路专用舱38；下层地下公路专用舱34外侧设置有下层安全疏散通道35，上层地下公路专用舱34的外侧设置有上层安全疏散通道39；下层地下公路专用舱34和下层安全疏散通道35之间以及上层地下公路专用舱38和上层安全疏散通道39之间均建有全防火隔离墙36；
第四层为综合管廊专用层；在中承重墙的左右两侧均设置有4个分舱，由内向外依次为无车综合管廊专用舱44、有车综合管廊专用舱42、电力或电信专用舱45和上下贯通紧急通道专用舱43；无车综合管廊专用舱44、有车综合管廊专用舱42和电力或电信专用舱45之间建有综合管廊间隔墙48；电力或电信专用舱45和上下贯通紧急通道专用舱43之间建有斜墙49；斜墙49由下至上向外侧倾斜；
第五层为在中承重墙的左右两侧均设置有检修与安全疏散专用舱46；
第一层和第二层之间为底层地下交通层底梁板31，第二层和第三层之间为上层地下交通层底梁板33，第三层与第四层之间为综合管廊层底梁板37；第四层与第五层之间为综合管廊层顶梁板47；沿道路方向每隔200-500米分别在底层地下交通层底梁板31、上层地下交通层底梁板33、综合管廊层底梁板37和综合管廊层顶梁板47的外侧开设上下联通救生口。
一种多层城市地下综合体的暗挖建造方法，包括如下步骤
参考附图1，步骤1：超前锚杆、小导管安装、注浆；
步骤1进一步包括
步骤1、1：超前中空注浆锚杆1、小导管和格栅钢架配合使用，锚杆长度4.5m,小导管为3.5m，并应大于循环进尺的2倍；
步骤1、2：超前锚杆外插角度为10-15°，小导管外插角为10-250；
步骤1、3：小导管周边注浆适用于自稳时间6-12小时；
参考附图2，步骤2：待开挖隧道2的中上部即Ⅰ区开挖，并进行初级支护,即架设永久中顶初级支护3、中顶永久锚杆4、中部临时支护5和中部临时锚杆6；
步骤2进一步包括
步骤2、1：先喷射顶部拱，从左到右或从右到左喷射；
步骤2、2：接下来喷射两侧墙体，自下而上；
步骤2、3：围岩表面比较平整时，可不进行初喷混凝土，并先挂钢筋网，钢筋网需紧贴岩壁，再喷混凝土覆盖；
步骤2、4：采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度大于或等于3cm。
步骤2、5：钢筋网与锚杆连接牢固；
步骤2、6：安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分；
步骤2、7：现场测量定位，首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架即钢格栅的纵向位置；钢架即钢格栅与围岩之间的喷混凝土厚度大于或等于40mm；
步骤2、8：两排钢架间沿周边每隔1m用直径22mm的纵向钢筋焊接联接，形成纵向连接系；
步骤2、9：锚杆孔位偏差小于或等于150mm，孔洞保持直线；杆体露出面的长度小于或等于喷层厚度。
步骤2、10：锚杆砂浆饱满，并作抗拔力试验，每300根锚杆抽验一组，每组3根；
步骤2、11：进行二次喷射混凝土，即先喷射两侧墙体，自下而上；再喷射顶部拱，从左到右或从右到左；
参考附图3，步骤3：待开挖隧道2的中上部即Ⅰ区中部临时支护，待开挖隧道2的中下部即Ⅱ区开挖，并进行初级支护；
步骤3进一步包括
步骤3、1：进行中部临时支护；
步骤3.2：进行开发；
步骤3、3：进行初级支护；
参考附图4，步骤4：底部中墙9及其下部结构建造；
参考附图5，步骤5：上部中墙11及其上部结构建造；
参考附图6，步骤6：待开挖隧道2的中部临时支护，即中部稳定支撑杆(14)；
参考附图7，步骤7：待开挖隧道2的左侧上部即Ⅲ区和待开挖隧道2的右侧上部即Ⅳ区开挖，并进行初级支护，即两侧临时支护(15)、两侧永久支护(16)和两侧临时锚杆(17)；
参考附图8，步骤8：待开挖隧道2的左侧下部即Ⅴ区和待开挖隧道2的右侧下部即Ⅵ区开挖，并进行初级支护，即两侧永久锚杆(18)、两侧临时支撑(19)；
步骤9：待开挖隧道2的两侧临时支撑；
参考附图9，步骤10：待开挖隧道2的夹层上部即Ⅶ区和待开挖隧道2的夹层上部即Ⅷ区开挖，并进行初级支护；
参考附图10，步骤11：待开挖隧道2的夹层下部即Ⅸ区和待开挖隧道2的夹层下部即Ⅹ区开挖，并进行初级支护；
参考附图11，步骤12：底部和侧墙下部二次衬砌，即在加设仰拱防水层20并砌筑仰拱二次衬砌层21，之后加设下层侧壁防水22并砌筑下层侧壁23以及仰拱二次衬砌层21；
参考附图12，步骤13：海绵城市专用舱32的建造；
参考附图13，步骤14：下层地下交通建造；
参考附图14，步骤15：上层地下交通建造；
参考附图15，步骤16：顶部的二次衬砌；
步骤17：综合管廊层和检修与安全疏散专用舱46的建造。
所述的步骤2中在顶部进行中顶永久锚杆4锚固，在两侧进行中部临时锚杆6锚固，中顶永久锚杆4的直径为中部临时锚杆6直径的1.1-1.3倍；中顶永久锚杆4的长度为中部临时锚杆6长度的1.2-1.5倍。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以补充阐释本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的广大技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者同等替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
