CN100491695C - 隧道建筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供隧道建筑方法。在出发部和到达部间插通由铜线或铜棒形成的牵引构件，在出发部设置作为隧道构成构件的混凝土沉箱体，在其前端安装刀口，使牵引构件从该混凝土沉箱体的前部向后部贯通，在混凝土沉箱体的后端，在牵引构件上安装中空式牵引千斤顶和自由地进行与该牵引千斤顶锚固的第1锚具，在到达部使牵引构件贯通反力体，在从反力体露出的牵引构件上安装第2锚具，在混凝土沉箱体的刀口部挖掘土砂，并使牵引千斤顶伸长，从而使混凝土沉箱体在地下牵引前进，接着收缩牵引千斤顶，将第1锚具挪到牵引千斤顶前，再次锚固，重复在混凝土沉箱体的刀口部的土砂挖掘和混凝土沉箱体的地下牵引，使混凝土沉箱体前进至到达部。

Description

隧道建筑方法

技术领域

本发明涉及使混凝土沉箱体在地下前进从而在铁道线路或道路面的下方的地下和河床下等处对地下通道、跨线桥、水道等的地下构造物进行施工的隧道建筑方法。

背景技术

为了在铁道线路下或道路面下对在地下将其横切的地下构造物进行施工，最普通的施工方法是用反铲挖土机等的单斗挖掘机等从地上往下挖明沟，在其中组成模型板建筑混凝土制的地下构造物，设置混凝土沉箱体，然后回填土的所谓明挖方法。

然而，在明挖方法中，由于从地上往下挖，所以必须使列车运行或道路交通断开，相反在列车运行或道路交通优先的情况下，为了在施工的沟上进行用临时路面铺板掩盖等的作业，往往受时间的限制。

而且，明挖方法必需防止沟的崩溃，也必需进行桩的浇注或板桩的防止塌方工程等的作业，并且地下构造物建筑后，在其上回填的作业也是必要的。

因此，研究隧道工程的地下构造物施工，隧道工作的代表性工程是在地下使用在前端有刀轮的盾构挖进机的盾构方法。

对于该盾构方法，如众所周知那样，盾构挖进机用其内部有的推进千斤顶使原有的扇形环连续体沿反力前进，在其前进部分进行装配，在盾构挖进机内使用扇形安装器，使新的扇形环与上述连续体的前端连接。

这样，交替重复盾构挖进机的前进和扇形环的装配，对隧道进行施工。

上述盾构方法在地下比较深的场所对隧道进行施工时是有效的，但在覆盖土浅的地表附近施工的情况下，在盾构挖进机前进时会拖拉该覆盖土浅的部分的土砂，在地上部分产生塌陷，有给地上构造物造成不利影响的缺点。

而且，盾构挖进机本身是圆筒形的挖进机，如上述那样，由于在环上装配扇形体并对圆筒形隧道进行施工，所以如地下铁道等那样，以矩形剖面在隧道内使用时，因圆形和矩形的差，产生在隧道内部不能使用的无用部分，进行多余的挖掘，或必须使用多余的混凝土，该部分施工费用也相当高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道建筑方法，该方法由于消除上述现有实例的不利情况，没有进行明挖的必要，所以不对列车运行或道路交通造成障碍，能确保它们的安全性，并且不需要像盾构方法那样大规模的装置或设备，用极小规模的设备就可以作业，在挖掘时临时模板用支撑或构造物的顶部整修用的空间也不需要，而且没有拖延上部土砂的缺点，所以能使覆盖土厚最小，即使矩形隧道也能没有多余挖掘地施工，所以能大幅度缩短工期和节省工费。

本发明为了达到上述目的，第1个要点是，在出发部和到达部到之间预先插通由铜线或钢棒形成的牵引构件，而且在出发部设置作为隧道构成构件的混凝土沉箱体，在其前端安装刀口，使上述牵引构件从该混凝土沉箱体的前部向后部贯通，在混凝土沉箱体后端，在牵引构件上安装中空式牵引千斤顶和自由地进行与该牵引千斤顶锚固的第1锚具，另外在到达部使牵引构件贯通反力体，在从反力体露出的牵引构件上安装第2锚具，在混凝土沉箱体的刀口部一面挖掘土砂，一面使牵引千斤顶伸长，从而使混凝土沉箱体在地下牵引前进，然后，收缩牵引千斤顶，使第1锚具挪到牵引千斤顶前，再次锚固，以下同样重复在混凝土沉箱体刀口部的土砂挖掘和混凝土沉箱体的地下牵引，使混凝土沉箱体前进到到达部，或者调换上述第1锚具和第2锚具，在从反力体露出的牵引构件上安装中空式牵引千斤顶和自由地进行该牵引千斤顶的锚固的第1锚具，在混凝土沉箱体后端，在牵引构件上安装自由地与混凝土沉箱体锚固的第2锚具。

第2要点是，混凝土沉箱体由多个单元沉箱体构成，在最前面单元沉箱体的前端安装刀口，在单元沉箱体相互间设置盖，混凝土沉箱体的牵引前进，是通过在各自混凝土沉箱体的后端安装进行与牵引构件锚固的锚具，或安装中空式牵引千斤顶和自由地进行着该牵引千斤顶锚固的锚具，并使该锚具适宜地松开或锚固，由此从最前面的单元沉箱体起使其后续的单元沉箱体逐个依次前进。

第3要点是，混凝土沉箱体由多个单元沉箱体构成，在最前面的单元沉箱体的前端安装刀口，在单元沉箱体相互间设置盖，而且在单元沉箱体相互间设置千斤顶，混凝土沉箱体的牵引前进，是通过该后续的单元沉箱体上产生的反力而使最前面单元沉相体前进，而且通过下一后续的单元沉箱体上产生的反力而使第2个以后的单元沉箱体用千斤顶前进，最后面的单元沉箱体通过使牵引千斤顶伸长，牵引牵引构件来前进，或者混凝土沉箱体由多个单元沉箱体构成，在最前面单元沉箱体的前端安装刀口，在单元沉箱体相互间设置盖，而且在最前面单元沉箱体和刀口间，以及单元沉箱体相互间设置千斤顶，混凝土沉箱体的牵引前进，是通过用千斤顶使该最前面单元沉箱体前端的刀口前进，然后通过后续的单元沉箱体上产生的反力而使最前面单位沉箱体前进，进而通过下一后续的单元沉箱体上产生的反力而用千斤顶使第2个以后的单元沉箱体前进，最后面的单元沉箱体通过使牵引千斤顶伸长，牵引牵引构件来前进，第4要点是，反力体是位于到达部的原有构造物。

根据本发明的第一方面和第二方面，掘进埋设混凝土沉箱体，混凝土沉箱体是全部剖面由预制混凝土制作的，由于达到预先规定的强度，所以安全性高。由于重复该混凝土沉箱体前部的挖掘和用牵引千斤顶和用牵引构件的混凝土沉箱体的牵引前进，从而在地下对隧道进行施工，故不需要像盾构方法那样的大规模设备，不会像明挖方法或在用模板支撑的场所浇注混凝土方法那样持续长时间不安定的状态进行施工，也不给地上交通造成障碍。由于混凝土沉箱体是原样的隧道结构，所以，挖掘也可用作为必要最小限形状的矩形剖面进行，可进行没有浪费的施工。

根据本发明的第三方面，除了上述作用外，由于分开牵引混凝土沉箱体，所以能用小的反力合理地牵引前进。

根据本发明的第四方面，几乎与上述本发明的第三方面的作用相同，在单元沉相体与刀口之间，以及单元沉箱体相互间的千斤顶用作推进千斤顶，牵引构件或牵引千斤顶，仅使用于使最前面或最后面的单元沉箱体牵引前进，可以是小型且少量的。并且，可以简单且迅速施工。

根据本发明的第五方面，几乎与上述本发明的第四方面的作用相同，单元沉箱体和刀口之间的千斤顶用作推进千斤顶，用推进千斤顶使刀口前进后，再使最前面的单元沉箱体牵引前进，所以能更减轻牵引构件或牵引千斤顶的负担。

根据本发明的第六方面，可利用原有的部件，简单得到反力体。

附图说明

图1是用本发明的隧道建筑方法表示第1实施方式的混凝土沉箱体牵引前的侧面图。

图2是用本发明的隧道建筑方法表示第1实施方式的混凝土沉箱体牵引中的侧面图。

图3是表示通道顶部施工的侧面图。

图4是通道顶部的正视图。

图5是表示用刀口挖掘的说明图。

图6是用本发明的隧道建筑方法表示第2实施方式的混凝土沉箱体牵引前的侧面图。

图7是用本发明的隧道建筑方法，利用作为第3实施方式的反力体的水道等的混凝土构造物时的侧面图。

图8是用本发明的隧道建筑方法，利用作为第4实施方式的反力体原有挡土墙时的侧面图。

图9是用本发明的隧道建筑方法，利用作为第5实施方式的反力体的原有建筑物时的侧面图。

图10是用本发明的隧道建筑方法，表示作为第6实施方式的曲线施工实施例的平面图。

图11是用本发明的隧道建筑方法，完成第6实施方式后的平面图。

图12是用本发明的隧道建筑方法，表示第7实施方式的第1工序的侧面图。

图13是用本发明的隧道建筑方法，表示第7实施方式的第2工序的侧面图。

图14是用本发明的隧道建筑方法，表示第7实施方式的第3工序的侧面图。

图15是用本发明的隧道建筑方法，表示第8实施方式的第1工序的侧面图。

图16是用本发明的隧道建筑方法，表示第8实施方式的第2工序的侧面图。

图17是用本发明的隧道建筑方法，表示第8实施方式的第3工序的侧面图。

图18是用本发明的隧道建筑方法，表示第8实施方式的曲线施工时的平面图。

符号说明：1铁道线路；2出发部；3到达部；4临时防止塌方工程；5牵引构件；6混凝土沉箱体；7支柱；8键；9牵引千斤顶；10锚具；11出发台；12混凝土沉箱体；12a、12b、12c单元沉箱体；13刀口；14第2锚具；15横小孔；16混凝土构造物；17原有挡土墙；18建筑物；19受压板；20反力壁；21盖；22a、22b锚具；23小千斤顶；25通道顶部；25a、25b连接器；26推进机；28作业台；29反力沉箱体；29a反力抵抗增强键。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。图1、图2是表示本发明的隧道建筑方法的第1实施方式的侧面图，在反力用山体的情况下，图中1表示铁道线路。

在该铁道线路1的两侧面形成出发部2和到达部3。图中4是用于形成该出发部2、到达部3的临时防止塌方的工程，在该临时防止塌方工程4开孔，而且通过钻探孔的挖孔或管的插入等，在出发部2和到达部3间形成横小孔，在该横小孔中插入由铜线或铜棒形成的牵引构件5，由此使该牵引构件5预先插通在出发部2和到达部3之间。

还有，预先也对通道顶部25进行施工。该通道顶部25未必是必要的，如图3所示，设置推进机26，一面压入图4所示的带连接器25a、25b的铜管，一面并排依次连接。

在出发部2，在底部浇注混凝土，形成床板状出发台11，在其上面在作为混凝土构成构件的混凝土沉箱体12的前端，安装设置刀口13。这些混凝土沉箱体12是内部中空、剖面为矩形的沉箱体，在前后开口。

上述刀口13如图5所示，是围绕混凝土沉箱体12前端的盖状铜制构件，使内部适宜纵横隔开来加固，同时到前端面的长度在上下分阶段地变短，该前端面的变化应与土砂挖掘面的安息角配合。

刀口13内的挖掘既可手挖，也可以用铲车27等机械挖，在机械挖时，如图5所示，也可在混凝土沉箱体12内设置作业台28。

在到达部3，在作为反力体的地基壁面通过受压板19，在从反力体露出的牵引构件上安装第2锚具14，在出发部3使牵引构件5从混凝土沉箱体12的前部向后部贯通，而且还使其穿过中空式牵引千斤顶9，在从牵引千斤顶9露出的牵引构件5的突出端安装着自如地进行与该牵引千斤顶9锚固的第1锚具10。锚具14是圆锥形式的，贯通的牵引构件5通过松懈、坚固的动作，实现非锚固、锚固。

在出发部2撤去临时防止塌方工程4，使混凝土沉箱体12的前进没有障碍。并且，在混凝土沉箱体12的刀口13部分若边挖掘土砂，边使牵引千斤顶9伸长，则用该牵引千斤顶9牵引牵引构件5。

当牵引牵引构件5时，使上述挖掘部分的混凝土沉箱体12在地下牵引前进。

使牵引千斤顶9伸长1行程后，再次使牵引千斤顶9收缩，松开锚具10，并移动到沿牵引构件5收缩的牵引千斤顶9的前端位置，在此进行锚固。

以下，同样重复在混凝土沉箱体12的刀口13部分的土砂挖掘和混凝土沉箱体12的地下牵引，使混凝土沉箱体12前进到到达部分3。在混凝土沉箱体12的长度短的情况下，当第1个混凝土沉箱体12全部从出发部2进入地下时，在该出发部2放置新的混凝土沉箱体12，与前面的混凝土沉箱体12的后面连接，使混凝体沉箱体全体长度逐渐变长。

这时，对锚具10松开一端，并从牵引千斤顶9和牵引构件5卸下，在新的混凝土沉箱体12的后端重新与牵引端件5锚固。

作为第2实施方式省略图示，中空式牵引千斤顶9和自由地进行该牵引千斤顶9的锚固的第1锚具10安装在到达部3的上述受压板19或反力壁上，另外在出发部2，在混凝土沉箱体12的后端也可以安装第2锚具14。

即使该情况下，在混凝土沉箱体12的刀口13内一面挖掘土砂，一面使牵引千斤顶9伸长，使混凝土沉箱体12在地下牵引前进(用牵引千斤顶9沿轴挤压牵引构件5)，接着使牵引千斤顶9收缩，使第1锚具10挪到牵引千斤顶9的前面后再次锚固，以下同样重复在混凝土沉箱体12的刀口13的土砂挖掘和混凝土沉箱体12的地下前进，使混凝土沉箱体12前进至到达部3。

图6表示本发明的第3实施方式，在到达部3设置反力沉箱体29，在该反力沉箱体29的后端设置中空式牵引千斤顶9和自由地进行与该牵引千斤顶9锚固的第1锚具10，在出发部2也可以在混凝土沉箱体12的后端安装第2锚具14。

反力沉箱体29向下突设反力抵抗增强键29a，并固定在到达部3。在该第3实施例的情况下，使反力沉箱体29与混凝土沉箱体12接合，能用作隧道正式设置的一部分。

在图7的情况下作为第4实施例，到达部3是水道，将形成该水道的混凝土构造物16用作反力体，设置受压板19，使牵引构件5贯通这些混凝土构造物16和受压板19，在从该端露出的牵引构件5上安装锚具14。

在图8的情况下，作为第4实施方式的反力体利用原有挡土墙17，在图9的情况下，出发部2和到达部3都是原来的建筑物，在到达部3将该建筑物18的主体用作反力体。

该图9的情况是作为第5实施方式使用本发明对联络原有建筑物18的地下层相互间的地下通道进行施工的情况下。

并且，任何一个实施方式也都可以曲线施工。即，作为第6实施方式，如图10所示，将混凝土沉箱体12形成适宜于曲线施工的扇形平面形状，牵引千斤顶9在平面水平上多个排列，使混凝土沉箱体12宽度狭的侧的牵引千斤顶9的行程小，使宽度宽的侧的牵引千斤顶9的行程大，若使该混凝土沉箱体12牵引前进，则混凝土沉箱体12如图10的虚线所示那样，是曲线状前进，对图11所示那样的曲线隧道进行施工。

图12～图14表示本发明的第6实施方式，混凝土沉箱体12由多个单元沉箱体12a、12b……构成，在最前面单元沉箱体12a的前端安装刀口13，并且在单元沉箱体相互间设置盖21。

如果作为一个实例，将该盖21在单元沉箱体的后端固定设置，则该后方单元沉箱体的前端形成缩小台阶，使该部分能滑动自如地嵌入到盖21内。在各自的单元沉箱体12a、12b……的后端设置进行与牵引构件5锚固的锚具22a、22b……。

仅将最前面的单元沉箱体12a的后端的锚具22a锚固在牵引构件5，其它的锚具22b……都松开。

如图13所示，一面在单元沉箱体12a的刀口13部内挖掘土砂，一面在到达部3使牵引千斤顶9伸长，从而使单元函体12a在地下牵引前进。使牵引千斤顶9伸长1行程后再次使牵引千斤顶9收缩，松开第1锚具10，并移动到沿牵引构件5收缩的牵引千斤顶9的前端位置，在此重新锚固。

接着，松开如图14所示前进的单元沉箱体12a后端的锚具22a，将下一个单元沉箱体12b的后端锚具22b锚固在牵引构件5上，使牵引千斤顶9伸长，使该单元沉箱体12b牵引前进。

在图示的例中，单元沉相体用12a、12b的2个表示，但该数可任意增加。

并且，通过这样适宜松开或锚定锚具22a、22b……，从最前面单元沉箱体，使其后续的单元沉箱体逐个依次前进，所以最后面的单元沉箱体前进后，再返回最前面的单元沉箱体前进，使最前面的单元沉箱体前进至到达部3。这样，在本实施例情况下，分开牵引单元沉箱体12a、12b，所以用小的反力能合理地牵引前进。

图15～图17表示本发明的第7实施方式，混凝土沉箱体由多个单元沉箱体12a、12b……构成，在最前面的单元沉箱体12a前端安装刀口13，并且在单元沉箱体相互间设置盖21的方面和上述图12～图14的实施方式相同，但还在最前面单元沉箱体12a和刀口13之间、和单元沉箱体相互间设置小千斤顶23作为推进千斤顶。

在混凝土沉箱体的牵引前进中，首先在该最前面单元沉箱体12a前端的刀口13部内一面挖掘土砂，一面用小千斤顶23使刀口13前进。以单元沉箱体12a、12b作为反力，使该刀口13前进，用牵引构件5使到达部3内的反力体充当反力推压单元沉箱体12b，由此可得到充分的反力。

然后，用单元沉箱体12a、12b间的小千斤顶23使单元沉箱体12b充当反力，推动最前面的单元沉箱体12a前进。图示的例子仅表示2个单元沉箱体12a、12b，在数量多的情况下，使后续的单元沉箱体充当反力，同样用小千斤顶使第2个以后的单元沉箱体前进。

最后面的单元沉箱体(图示中12b)通过使到达部3内的牵引千斤顶9伸长，并牵引牵引构件5前进。最后面的单元沉箱体前进后，再返回最前面的单元沉箱体前进，使最前面单元沉箱体前进至到达部3。

在本实施方式的情况下，将单元沉箱体和刀口之间和单元沉箱体相互间的小千斤顶用作推进千斤顶，牵引构件5或牵引千斤顶9，仅使用于使最前面或最后面的单元沉箱体牵引前进，其也可以是小型且少量的。而且，用小千斤顶23的推进作业分开前进，所以能简单且迅速施工。

作为该实施方式的应用例，图示省略，但上述单元沉箱体和刀口之间的小千斤顶23也能省略。在该情况下，刀口13与最前面单元沉箱体12a一同前进。

图18是将上述图15～图17的实施方式应用到曲线施工的图，和上述图10的情况下相同，将单元沉箱体12a、12b……12c形成为适宜曲线施工的扇形平面形，小千斤顶23或牵引千斤顶9在平面水平上排列多个，使混凝土沉箱体12宽度狭的侧的小千斤顶23或牵引千斤顶9的行程小，而宽度宽的侧的小千斤顶23或牵引千斤顶9的行程大，若推动和牵引前进该单元沉箱体12a、12b、12c，单元沉箱体12a、12b、12c如虚线表示那样呈曲线状前进，对曲线的隧道进行施工。

如以上所述，本发明的隧道建筑方法由于不必要明挖，所以不对列车运行或道路交通造成障碍，能确保它们的安全性，而且不需要像盾构方法那样大规模装置或设备，用极小规模设备就可以作业，在挖掘时临时模板用支撑或构造物的顶部修整用空间也不需要，并且由于没有拖拉上部土砂的缺点，所以能使覆盖土原最小，即使矩形隧道也能没有多余挖掘地施工，所以能大幅度缩短工期和节省工费。

Claims (5)

1.一种隧道建筑方法，其特征在于，在出发部和到达部之间预先插通由钢线或铜棒形成的牵引构件，而且在出发部设置作为隧道构成构件的混凝土沉箱体，在其前端安装刀口，使所述牵引构件从该混凝土沉箱体前部向后部贯通，在混凝土沉箱体后端，在牵引构件上安装中空式牵引千斤顶和自由地进行与该千斤顶锚固的第1锚具，另外在到达部使牵引构件贯通反力体，在从反力体露出的牵引构件上安装第2锚具，在混凝土沉箱体的刀口部一边挖掘土砂，一边使牵引千斤顶伸长，从而使混凝土沉箱体在地下牵引前进，然后，收缩牵引千斤顶，使第1锚具挪到牵引千斤顶前，再次锚固，以下同样重复在混凝土沉箱体刀口部的土砂挖掘和混凝土沉箱体的地下牵引，使混凝土沉箱体前进至到达部。

2.一种隧道建筑方法，其特征在于，在出发部和到达部之间预先插通由铜线或铜棒形成的牵引构件，而且在到达部使该牵引构件贯通作为反力体的原有构造物，在从反力体露出的牵引构件上安装中空式牵引千斤顶和自由地进行与该千斤顶锚固的第1锚具，在出发部设置作为隧道构成构件的混凝土沉箱体，在其前端安装刀口，使所述牵引构件从该混凝土沉箱体的前部向后部贯通，在混凝土沉箱体后端，在牵引构件上安装自由地进行与混凝土沉箱体锚固的第2锚具，通过在混凝土沉箱体的刀口部一边挖掘土砂一边使牵引千斤顶伸长来牵引牵引构件，使混凝土沉箱体在地下牵引前进，然后收缩牵引千斤顶，将第1锚具挪到牵引千斤顶前，再次锚固，以下同样重复在混凝土沉箱体的刀口部的土砂挖掘和混凝土沉箱体的地下牵引，使混凝土沉箱体前进至到达部。

3.如权利要求1或2所述的隧道建筑方法，其特征在于，混凝土沉箱体由多个单元沉箱体构成，在最前面沉箱体的前端安装刀口，并且在单元沉箱体相互间设置盖，混凝土沉箱体的牵引前进，是通过在各自的混凝土沉箱体的后端安装进行与牵引构件锚固的锚具，或者安装中空式牵引千斤顶和自由地进行与该千斤顶锚固的锚具，并使该锚具松开或锚定，由此，从最前面的单元沉箱体使其后续的单元沉箱体逐个依次前进。

4.如权利要求1或2所述的隧道建筑方法，其特征在于，混凝土沉箱体由多个单元沉箱体构成，在最前面的单元沉箱体前端安装刀口，并且在单元沉箱体相互间设置盖，而且，在单元沉箱体相互间设置千斤顶，混凝土沉箱体的牵引前进，是通过该后续的单元沉箱体上产生的反力而使最前面单元沉箱体前进，进而通过下一后续的单元沉箱体上产生的反力而用千斤顶使第2个以后的单元沉箱体前进，最后面的单元沉箱体使牵引千斤顶伸长，牵引牵引构件来前进。

5.如权利要求1或2所述的隧道建筑方法，其特征在于，混凝土沉箱体由多个单元沉箱体构成，在最前面的单元沉箱体的前端安装刀口，并且在单元沉箱体相互间设置盖，而且，在最前面沉箱体和刀口间，以及单元沉箱体相互间设置千斤顶，混凝土沉箱体的牵引前进，是通过用千斤顶使最前面的单元沉箱体前端的刀口前进，接着通过后续的单元沉箱体上产生的反力来使最前面的单元沉箱体前进，进而通过下一后续的单元沉箱体上产生的反力而用千斤顶使第2个以后的单元沉箱体前进，最后面的单元沉箱体使牵引千斤顶伸长来牵引牵引构件前进。

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