岩石地层洞桩法车站主体结构施工方法与流程

1.本发明涉及地铁车站施工技术领域，具体而言，涉及一种岩石地层洞桩法车站主体结构施工方法。


背景技术：

2.洞桩法又称pba法，是浅埋暗挖法的一种类型，是地铁车站施工建设的一种重要工法。其利用小导洞施作桩梁形成主要传力结构，在暗挖拱盖下进行内坑开挖。此法于1992年修建北京地铁1号线东单站时首次使用，与其他类型的浅埋暗挖法相比，洞桩法具有可以有效控制地表沉降、施工效率高、结构形式灵活、空间利用率高等优势，并且随着我国城市轨道交通建设的蓬勃发展，洞桩法暗挖车站的应用也越来越广泛，继而进行了大量工程实践及理论研究，也使得洞桩法暗挖车站施工技术不断完善，应用范围进一步扩大，使城市中地铁车站修建所面临的交通导改、管线改移和房屋拆迁等难题得到了很好的解决，创造了巨大的社会和经济效益。
3.如图7所示，车站的主体结构包括左右两侧对称设置的两组边桩，每组边桩的数量为若干个，且这若干个边桩沿车站长度方向均匀延伸设置，两组边桩中间按照自左往右延伸的方式设置两组中桩，每组中桩的数量为若干个，这若干个中桩沿车站的长度方向均匀延伸设置。每组的若干个边桩的通过架设在其顶部的边纵梁彼此连接，每组的若干个中桩通过架设在其顶部的中纵梁彼此连接。边纵梁和中纵梁之间通过边拱连接，左右相邻的两个中纵梁之间通过中拱连接。边拱和中拱配合中纵梁和边纵梁形成车站主体结构的顶部结构。车站主体结构还包括沿中桩的轴向依次设置的中板和底板。这里的中桩和边桩均竖直设置。在中板和底板之间且靠近边桩处、以及中板和边纵梁之间且靠近边桩处设置有侧墙。即底板、侧墙、边纵梁、边拱、中纵梁和中拱形成封闭的车站主体结构，中板在纵向将该主体结构分隔实现空间上的分层。中板的下表面设置有轨顶风道。采用洞桩法对上述结构进行施工时，首先设置如图2所示的四个导洞，自左往右依次为第一导洞、第二导洞、第三导洞和第四导洞，随后在导洞内施作边纵梁、中纵梁、边桩以及中桩等，具体的，在第一导洞和第四导洞内沿竖直方向施工边桩，随后在边桩顶部施工边纵梁，在第二和第三导洞内沿竖直方向施工中桩，随后在中桩顶部施工中纵梁。
4.但是，在各部分结构进行施工时，由于施工顺序不同，同一部件或者不同部件在接合处必然有施工缝产生，尤其是侧墙与边框梁以及侧墙与中板之间的施工缝，由于侧墙在竖直方向受其自重的作用，使得侧墙与边纵梁以及侧墙与中板之间的施工缝容易被拉裂，从而使得车站的防水性能变差，影响车站的施工质量。


技术实现要素：

5.针对现有技术之不足，本发明的目的在于提供一种岩石地层洞桩法车站主体结构施工方法，其将侧墙后做，即完成车站主体结构中中板和底板施工后再进行侧墙施工，避免了站厅层侧墙上施工缝被拉裂，保证了车站的防水性能。
6.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
7.一种岩石地层洞桩法车站主体结构施工方法，包括以下步骤：
8.s1.边纵梁施工：在第一导洞和第四导洞内架设边拱格栅钢架，在所述边拱格栅钢架下方立模并喷射第一边拱初支混凝土，以及使用素混凝土回填所述第一导洞和第四导洞内各自的所述第一边拱初支外空间；
9.s2.中纵梁施工：在第二导洞和第三导洞立模施工中纵梁，在中纵梁上预留钢筋接头，随后使用素混凝土回填所述第二导洞与其内部的所述中纵梁之间的间隙以及所述第三导洞与其内部的所述中纵梁之间的间隙；
10.s3.中拱及第二边拱施工：挖掘中拱土体和第二边拱土体，分别施作中拱初支和第二边拱初支；
11.s4.中拱及边拱二衬施工：拆除所述第一导洞、第二导洞、第三导洞和第四导洞的边墙以及所述边拱格栅钢架，分别对中拱初支、第一边拱初支和第二边拱初支施作二衬以形成中拱二衬和边拱二衬，所述钢筋接头分别与所述中拱二衬和边拱二衬连接；
12.s5.轨顶风道及中板施工：在所述第一导洞、第二导洞、第三导洞和第四导洞底部沿中桩和边桩的轴向挖掘主体土体至预设轨顶风道底面以下，所述轨顶风道下浇筑垫层，随后立模浇筑轨顶风道的下板并预留所述轨顶风道侧板钢筋；绑扎所述轨顶风道侧板的钢筋并立模浇筑所述轨顶风道侧板，随后进行中板钢筋绑扎，同时设置主体侧墙的竖筋，该竖筋上端连接至所述边纵梁，其下端连接至所述中板钢筋，并且立模完成所述中板的浇筑；
13.s6.底板施工：在所述中板下方沿所述中桩和边桩的轴向挖掘土体至预设基底位置深度后，施作所述主体侧墙的锚杆和初支，施作电流地网、铺设底板防水层并浇筑所述底板；
14.s7.主体侧墙施工：先施工所述中板下方的所述主体侧墙，后施工所述中板上方的所述主体侧墙。
15.根据一种优选实施方式，所述s1中，对所述边纵梁沿其长度方向进行分段浇筑。
16.根据一种优选实施方式，所述s2中，在使用素混凝土回填所述第二导洞与其内部的所述中纵梁之间的间隙以及所述第三导洞与其内部的所述中纵梁之间的间隙之前，先在所述中纵梁顶部铺设中纵梁防水层。
17.根据一种优选实施方式，所述s3中，所述中拱土体和所述第二边拱土体在挖掘时，首先挖掘所述中拱土体，当中拱土体挖掘深度达到15
‑
20m后，处于所述中拱两侧的所述第二边拱土体开始对称挖掘。
18.根据一种优选实施方式，所述s4中，拆除所述第一导洞、第二导洞、第三导洞和第四导洞的边墙以及所述边拱格栅钢架，破除第一导洞和第四导洞内所述第一边拱初支混凝土，在中拱初支、第一边拱初支、第二边拱初支和中拱初支内侧面铺设拱顶防水层后，绑扎所述二衬钢筋并将其与所述钢筋接头连接，随后在所述二衬钢筋处完成所述二衬的浇筑。
19.根据一种优选实施方式，将所述第一边拱初支按照沿所述第一导洞和所述第四导洞的长度方向延伸的方式分为依次连接的若干段，先对其中一段所述第一边拱初支混凝土破除并完成其二衬施工，再依次进行与其相邻的下一段所述第一边拱初支的二衬施工；所述其中一段所述第一边拱初支上的二衬和与其相邻的下一段所述第一边拱初支之间构成第一施工间隙。
20.根据一种优选实施方式，将所述中拱初支按照沿所述第二导洞和所述第三导洞的长度方向延伸的方式分为依次连接的若干段，先对其中一段所述中拱初支混凝土破除并完成其二衬施工，再依次进行与其相邻的下一段所述中拱初支的二衬施工；所述其中一段所述中拱初支上的二衬和与其相邻的下一段所述中拱初支之间构成第二施工间隙。
21.根据一种优选实施方式，先进行所述中拱二衬施工，再进行第一边拱初支二衬和第二边拱初支二衬的施工。
22.根据一种优选实施方式，所述s5包括以下步骤：
23.s51.将第一导洞和第四导洞内剩余的第一边拱初支完全拆除；
24.s52.采用分段分层将所述第一导洞、第二导洞、第三导洞和第四导洞的下方的土体挖掘，并随着土体挖掘施作所述边桩桩间挂网并喷射混凝土；
25.s53.所述主体土体整体挖掘至接近所述轨顶风道底土模设计标高时，加强对挖掘标高的控制，预留30cm厚度土层进行人工清底，严禁超挖；
26.s54.挖掘至设计标高后首先浇筑所述轨顶风道的下板并预留所述轨顶风道侧板钢筋；
27.s55.所述下板浇筑完成后依托该下板立所述中板支架模板，绑扎所述轨顶风道侧板的钢筋并立模浇筑所述轨顶风道侧板；
28.s56.进行中板及所述中纵梁钢筋绑扎，同时设置主体侧墙的竖筋，该竖筋上端连接至所述边纵梁，其下端连接至所述中板钢筋，并且完成所述中板的浇筑。
29.根据一种优选实施方式，所述中板下方的所述主体侧墙与该中板的施工缝为斜缝，所述施工缝处采用细砂回填密实。
30.本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
31.本发明将侧墙后做，即完成车站主体结构中中板和底板施工后再进行侧墙施工，且侧墙按照顺作法施工，可在施工过程中保证中板的施工质量，增加其稳定性，即其不会在其重力的作用下在竖直方向出现位置变化或者形变，从而在对站厅层侧墙提供支撑的同时避免了站厅层侧墙上施工缝被拉裂，保证了车站的防水性能。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
33.图1为本发明的施工流程框图；
34.图2为本发明中边纵梁和中纵梁施工完成后的结构示意图；
35.图3为本发明中中拱及第二边拱施工完成后的结构示意图；
36.图4为本发明中中拱及边拱二衬施工完成后的结构示意图；
37.图5为本发明中轨顶风道及中板施工完成后的结构示意图；
38.图6为本发明中底板施工完成后的结构示意图；
39.图7为本发明中主体侧墙施工完成后的结构示意图。
40.图标：1
‑
底板，2
‑
边桩，3
‑
主体侧墙，31
‑
站厅层侧墙，32
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站台层侧墙，4
‑
边纵梁，5
‑
边拱二衬，6
‑
中纵梁，7
‑
中拱二衬，8
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中板，9
‑
中桩，10
‑
站台板，11
‑
第一边拱初支，12
‑
第二边拱初支，13
‑
中拱初支，14
‑
侧板，15
‑
下板，
ⅰ‑
第一导洞，
ⅱ‑
第二导洞，
ⅲ‑
第三导洞，
ⅳ‑
第四导洞。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.请参照图1至图7，一种岩石地层洞桩法车站主体结构施工方法，包括以下步骤：
47.s1.边纵梁施工：在第一导洞ⅰ和第四导洞ⅳ内架设边拱格栅钢架，在边拱格栅钢架下方立模并喷射第一边拱初支11混凝土，以及使用素混凝土回填第一导洞ⅰ和第四导洞ⅳ内各自的第一边拱初支11外空间。进一步地，s1中，对边纵梁4沿其长度方向进行分段浇筑。具体的，本实施例中，边纵梁4的尺寸为1700mm
×
1700mm异型钢筋混凝土结构，全长550m。采用分段灌注，计划每段长9米，根据现场实际情况，可一次性浇筑2
‑
3段，连续浇注，采用c35商品混凝土，泵送入模。
48.s2.中纵梁施工：在第二导洞ⅱ和第三导洞ⅲ立模施工中纵梁6，在中纵梁6上预留钢筋接头，随后使用素混凝土回填第二导洞ⅱ与其内部的中纵梁6之间的间隙以及第三导洞ⅲ与其内部的中纵梁6之间的间隙。本实施例中，中纵梁6截面为1600mm
×
2600mm异形钢筋混凝土结构。进一步地，s2中，在使用素混凝土回填第二导洞ⅱ与其内部的中纵梁6之间的间隙以及第三导洞ⅲ与其内部的中纵梁6之间的间隙之前，先在中纵梁6顶部铺设中纵梁6防水层。施工完成后的结构如图2所示。
49.s3.中拱及第二边拱施工：挖掘中拱土体和第二边拱土体，分别施作中拱初支13和
第二边拱初支12。进一步地，s3中，中拱土体和第二边拱土体在挖掘时，首先挖掘中拱土体，当中拱土体挖掘深度达到15
‑
20m后，处于中拱两侧的第二边拱土体开始对称挖掘。施工完成后的结构如图3所示。
50.s4.中拱及边拱二衬施工：拆除第一导洞ⅰ、第二导洞ⅱ、第三导洞ⅲ和第四导洞ⅳ的边墙以及边拱格栅钢架，分别对中拱初支13、第一边拱初支11和第二边拱初支12施作二衬以形成中拱二衬7和边拱二衬5，钢筋接头分别与中拱二衬7和边拱二衬5连接。本实施例中，边拱二衬5由第一边拱初支11二衬和第二边拱初支12二衬形成。进一步地，s4中，拆除第一导洞ⅰ、第二导洞ⅱ、第三导洞ⅲ和第四导洞ⅳ的边墙以及边拱格栅钢架，破除第一导洞ⅰ和第四导洞ⅳ内第一边拱初支11混凝土，在中拱初支13、第一边拱初支11、第二边拱初支12和中拱初支13内侧面铺设拱顶防水层后，绑扎二衬钢筋并将其与钢筋接头连接，随后在二衬钢筋处完成二衬的浇筑。破除导洞的边墙后，第一边拱初支11与第二边拱初支12连接为一个整体的弧形边拱，施作的边拱二衬5一端连接至边纵梁4，另一端连接至中纵梁6，中拱二衬7将相邻的两个中纵梁6连接，从而在该车站主体结构的顶部形成封闭结构。施工完成后的结构如图4所示。
51.本实施例中，将第一边拱初支11按照沿第一导洞ⅰ和第四导洞ⅳ的长度方向延伸的方式分为依次连接的若干段，先对其中一段第一边拱初支11混凝土破除并完成其二衬施工，再依次进行与其相邻的下一段第一边拱初支11的二衬施工，其中一段第一边拱初支11上的二衬和与其相邻的下一段第一边拱初支11之间构成第一施工间隙。将中拱初支13按照沿第二导洞ⅱ和第三导洞ⅲ的长度方向延伸的方式分为依次连接的若干段，先对其中一段中拱初支13混凝土破除并完成其二衬施工，再依次进行与其相邻的下一段中拱初支13的二衬施工，其中一段中拱初支13上的二衬和与其相邻的下一段中拱初支13之间构成第二施工间隙。具体的，第一段破除长度为12m，其余每浇筑一次便破除一次9m长度的初支混凝土。优选的，先进行中拱二衬7施工，再进行第一边拱初支11二衬和第二边拱初支12二衬的施工。本实施例中，设置的第一施工间隙和第二施工间隙均为了便于进行下一段初支混凝土的破除，即每一段的二衬施工长度均滞后于与其对应段的初支混凝土破除长度。本实施例中，优选的，二衬施工时采用中拱二衬7先行边拱二衬对称紧跟的方式进行。
52.s5.轨顶风道及中板施工：在第一导洞ⅰ、第二导洞ⅱ、第三导洞ⅲ和第四导洞ⅳ底部沿中桩9和边桩2的轴向挖掘主体土体至预设轨顶风道底面以下，轨顶风道下浇筑垫层，随后立模浇筑轨顶风道的下板15并预留轨顶风道侧板14钢筋；绑扎轨顶风道侧板14的钢筋并立模浇筑轨顶风道侧板14，随后进行中板8钢筋绑扎，同时设置主体侧墙3的竖筋，该竖筋上端连接至边纵梁4，其下端连接至中板8钢筋，并且立模完成中板8的浇筑。具体的，s5包括以下步骤：
53.s51.将第一导洞ⅰ和第四导洞ⅳ内剩余的第一边拱初支11完全拆除；
54.s52.采用分段分层将第一导洞ⅰ、第二导洞ⅱ、第三导洞ⅲ和第四导洞ⅳ的下方的土体挖掘，并随着土体挖掘施作边桩2桩间挂网并喷射混凝土；
55.s53.主体土体整体挖掘至接近轨顶风道底土模设计标高时，加强对挖掘标高的控制，预留30cm厚度土层进行人工清底，严禁超挖；
56.s54.挖掘至设计标高后首先浇筑轨顶风道的下板15并预留轨顶风道侧板14钢筋；
57.s55.下板15浇筑完成后依托该下板15立中板8支架模板，绑扎轨顶风道侧板14的
钢筋并立模浇筑轨顶风道侧板14；
58.s56.进行中板8及中纵梁6钢筋绑扎，同时设置主体侧墙3的竖筋，该竖筋上端连接至边纵梁4，其下端连接至中板8钢筋，并且完成中板8的浇筑。
59.在施工时，确认二衬强度达到100％后，首先将各个导洞中剩余的初支破除，本实施例中，车站主体结构处在岩层中，并且车站顶部支撑体系已经施工完成，因此采用爆破分段分层进行主体土体挖掘。本实施例中，预设的上层导洞至中板8底面的高度为3.8m，因此这部分土石一层进行单项推进开挖，并且通过爆破的方式进行。随着挖掘的进行及时施作边桩2桩间的挂网喷射混凝土形成支护，本实施例中，挂网为钢筋网，采用格栅钢架加网片形式形成支护，喷射混凝土强度为c25，保护层厚度为3.5cm。中桩9及边桩2周边30cm范围内禁止采用爆破开挖，使用人工结合小型挖机进行开挖，以避免对中桩9和边桩2造成损坏。土体整体开挖接近轨顶风道底土模设计标高时，加强对开挖标高的控制，预留30cm厚度土层进行人工清底，严禁超挖。开挖至设计标高后首先进行中板8下轨顶风道施工，轨顶风道分两次施工，轨顶风道下板15单独浇筑，下板15完成后依托下板15支立中板8支架模板，轨顶风道两边侧板14则和中板8一起施工。本实施例中，中板8上方为站厅层，中板8下方为站台层。施工完成后的结构如图5所示。
60.s6.底板施工：在中板8下方沿中桩9和边桩2的轴向挖掘土体至预设基底位置深度后，施作主体侧墙3的锚杆和初支，施作电流地网、铺设底板1防水层并浇筑底板1。具体的，中板8及中纵梁6混凝土强度达到100％以后，可开挖站台层土体，拆除中板8模板。采用爆破分段分层进行土体开挖，开挖首层时拆除模板，在模板未彻底拆除完成前，严禁下方行人，开挖过程中专人对机械进行指挥，严禁挖机等设备碰撞层板结构、中桩9及边桩2，以避免对其造成损坏。本实施例中，站台层土体分两层进行开挖，随开挖进行及时施工桩间格栅钢架、网片并喷射混凝土完成桩间网喷支护。土体自然放坡逐层向下开挖，下挖至底板1下方后，施工结构底板1；根据监控量测结果，底板1分段同上部结构中板8保持一致，原则上不大于36m，以保证施工缝设置合理性。施工完成后的结构如图6所示。
61.s7.主体侧墙施工：先施工中板8下方的主体侧墙3，后施工中板8上方的主体侧墙3。具体的，待底板1混凝土强度达到75％之后，即可进行站台层侧墙32施工。侧墙施工采用对称施作、同时推进的原则，施工分段与底板1段长保持一致，待站台层侧墙32全部施作完成进行站厅层侧墙31施工，站厅层侧墙31施工工艺原则上同站台层侧墙32施工一致。本实施例中，站厅层侧墙31高3.66m，站台层侧墙32高根据车站断面不同分为6.26
‑
6.76m，浇筑高度为一次性完成，模板采用单面墙体模板系统。为了保证混凝土浇筑效率及浇筑质量，在模板面2m高度位置进行开窗，确保侧墙混凝土浇筑饱满。
62.本实施例中，中板8下方的主体侧墙3与该中板8的施工缝为斜缝，施工缝处采用细砂回填密实。本实施例中，中板8与站台层侧墙32之间的施工缝位于中板8倒角下方50cm处，施工缝设置为斜缝，施工缝处采用细砂回填密实，中板8每段施工长度不大于36m。随后进行站台板10及其他结构的施工，施工完成后的结构如图7所示。
63.综上，本实施例中的车站主体的施工顺序为：导洞施工、中桩和边桩施工、边纵梁施工、中纵梁施工、中拱及第二边拱施工、中拱及边拱二衬施工、轨顶风道及中板施工、底板施工、主体侧墙施工、车站主体站台板及其他结构施工。本实施例中，主体侧墙3整体在竖直方向上分为两部分，即处于中板8上方的站厅层侧墙31和处于中板8下方的站台层侧墙32。
站厅层侧墙31在竖直方向上的上施工缝为其与边拱二衬5和边纵梁4之间形成，而其下施工缝为其与中板8之间形成；站台层侧墙32在竖直方向上的上施工缝为其与中板8之间形成，而其下施工缝为其与底板1之间形成。本实施例在实施时，将侧墙后做，即完成车站主体结构中中板8和底板1施工后再进行侧墙施工，且侧墙按照顺作法施工，可在施工过程中保证中板8的施工质量，增加其稳定性，同时可避免施工中板8以及将中板8下方的土体挖掘后站厅层侧墙31的上施工缝被拉裂，从而保证了车站的防水性能。其具体作用机理如下：
64.在进行中板8施工时，中板8下方的土体为其提供竖直方向支撑，中板8在竖直方向的固定点处于其和中桩9连接位置处，其靠近边桩2的端部形成悬臂结构，由于此时中板8下方的土体并未挖掘，因此此时的悬臂结构由于下方的支撑并未对中板8的结构稳定性造成影响，本方案中，中板8施工时同时施作了站厅层侧墙31的竖筋，该竖筋在竖直方向将中板8与边拱二衬5以及边纵梁4连接，即对中板8靠近边桩2的端部形成的悬臂结构在竖直方向提供了向上的拉力，从而在其下方的土体支撑去除时，该悬臂结构在竖直方向受力良好，以提高在中板8下方支撑去除后中板8的结构稳定性。随着施工的进行，站台层空间挖掘完成，此时的中板8处于悬空状态，底板1施工完成后以顺作的方式施工主体侧墙3，即先施工站台层侧墙32后施工站厅层侧墙31，具体的，站台层侧墙32施工完成后，其可对中板8靠近边桩2的端部提供竖直向上的支撑力，与站厅层侧墙31的竖筋共同对中板8形成支撑固定，保证了中板8在中桩9和边桩2的轴向上的位置稳定性。随后对站厅层侧墙31进行施工，由于中板8在中桩9和边桩2的轴向上的位置稳定性，即其不会在其重力的作用下在竖直方向出现位置变化或者形变，从而在对站厅层侧墙31提供支撑的同时避免了站厅层侧墙31上施工缝被拉裂，保证了车站的防水性能。
65.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。