CN102094649B - 盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，属于地下空间施工方法技术领域。本发明的具体施工方法为：先采用盾构法先行修建两个或两个以上盾构隧道；然后采用浅埋暗挖法开挖盾构隧道之间土体。采用本发明的方法建造大断面地下空间施工安全高效、结构受力明确、施工速度快、工程造价低。本发明的方法可用于建造多种形式的大型地下空间。

Description

盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法

技术领域

 本发明涉及一种建造地下空间的施工方法。

背景技术

目前国内城市地下空间结构建造的主要方法有明挖法、浅埋暗挖法和盾构法，但是这三种方法在实际使用过程中又受到周边环境不同程度的制约。

（1）明挖法在城市地面交通繁忙、周边建筑物众多及地下管线繁多的情况下修建地下空间结构，必须进行交通疏导甚至中断交通，必要的时候还需要进行管线的改移。此外，明挖法施工过程中地面建构筑物的拆迁工作量大，产生的噪音、震动等也会对邻近的居民的生活和工作造成严重的干扰。

（2）浅埋暗挖法灵活多变，对地面建、构筑物及地下管线影响不大，拆迁占地少、不扰民等优点。目前的大断面地下空间结构的施作采用较为广泛的CRD法（交叉中隔墙法）、PBA法（洞柱桩法）、双侧壁导洞法（眼镜工法），将大断面开挖转化为小面积开挖。这几种工法存在工序繁杂，施工空间狭小，对地层扰动次数多，废弃工程量大，施工速度缓慢等缺点。

（3）盾构法施工具有施工速度快，不拆迁地面建筑物和地下管线，施工期间噪音小、震动小、不影响地面交通等优点。但是盾构法存在着随地层变化而产生不适应、断面固定等缺点。尤其是地铁工程建设中盾构法修建的区间隧道与车站施工在工期、组织上的矛盾、盾构机频繁调头拆装等，也无法充分发挥盾构法快速施工的优势。

随着我国城市化进程的快速发展，基础设施相对滞后的现象也越来越突出，尤其是城市交通拥堵问题日益严峻。已有经验证明，高效快捷的城市地下交通网络是解决“城市交通拥堵病”的有效途径。

经过对现有技术文献的检索，至今未见相同的盾构-浅埋暗挖复合法修建地下空间结构的施工方法的相关的公开的技术文献的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，要解决现有的地下空间施工方法的实施过程中受周围施工环境的限制，单个施工方法无法充分发挥其优势的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，步骤如下：

步骤一，在计划开始施工端开挖施工竖井；

步骤二，根据开挖断面大小及工程的功能要求确定先行修建两个或两个以上盾构隧道的直径，然后，在施工竖井内，向拟建造地下空间的延伸方向采用盾构法先行修建盾构隧道，并在盾构施工过程中在盾构隧道顶部管片预埋钢板，在完成的盾构隧道内施工内支撑结构；

步骤三，在施工竖井内，采用浅埋暗挖法开挖两相邻盾构隧道之间的土体上部，并施作顶部初次衬砌，所述顶部初次衬砌为钢格栅混凝土结构，并将其内的钢格栅两端通过连接钢板螺栓连接或焊接至盾构管片顶部的预留钢板上，使顶部初次衬砌与盾构隧道形成整体；

步骤四，采用浅埋暗挖法开挖相邻两盾构隧道之间土体下部，形成中间隧道，并施作中间隧道的底部初次衬砌；

步骤五，在中间隧道内设置临时支撑，在临时支撑与已有盾构隧道、顶部初次衬砌、底部初次衬砌形成了一个整体的稳定的受力结构后，拆除盾构隧道的部分管片；

步骤六，分段拆除中间隧道内临时支撑，依次施作底部二次衬砌、顶部二次衬砌以及在盾构隧道的内壁施作边墙，形成地下空间的整体二衬结构。

所述步骤二中，所述盾构法先行修建两个或两个以上相互平行的盾构隧道时，从拟建造地下空间的一端施工、两端同时施工或两端及中间同时施工。

所述步骤二中，在完成盾构施工的盾构隧道内直接浇筑边墙；所述步骤六为，分段拆除中间隧道内临时支撑，依次施作底部二次衬砌和顶部二次衬砌，形成地下空间的整体二衬结构。

所述两相邻盾构隧道外壁之间的最小距离为1～20m。

所述内支撑结构为临时支撑或立柱。

所述临时支撑为工字钢支撑或槽钢支撑。

所述边墙为直立面边墙或外凸弧面边墙。

所述顶部初次衬砌内的钢格栅与盾构管片之间采用焊接或螺栓连接。 

所述浅埋暗挖法的开挖方式为台阶法、中隔墙法、交叉中隔墙法或桩柱法。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

（1）盾构隧道之间土体的开挖是在形成了一个自身稳定结构后，进行的土体开挖，极大地减小了施工风险以及对地层的扰动。

（2）充分发挥了盾构法施工速度快与浅埋暗挖法断面灵活多变的优点，施工安全高效，结构受力明确，大大缩短了施工工期，降低了工程造价。

（3）不仅大大降低了地下工程的施工风险、盾构隧道管片可重复利用、减少了废弃工程量、缩短了施工工期，更重要的是为今后地下工程建设提供了一种新方法。

本发明可广泛应用于在城市中建造地铁车站、大断面隧道、地下交通等地下工程中，可修建单层单跨、单层多跨、多层多跨等各种形式的地下工程结构。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明实施例一的步骤二示意图。

图2是本发明实施例一的步骤三示意图。

图3是本发明实施例一的步骤四示意图。

图4是本发明实施例一的步骤五示意图。

图5是本发明实施例一的步骤六示意图。

图6是本发明实施例二的步骤二示意图。

图7是本发明实施例二的步骤三示意图。

图8是本发明实施例二的步骤四示意图。

图9是本发明实施例二的步骤六示意图。

图10是本发明实施例三的施工中间隧道示意图。

图11是图10中的A-A剖视图。

图12是本发明实施例三形成大断面渡线的平面示意图。

图13是本发明实施例四的步骤二示意图。

图14是本发明实施例四的步骤三示意图。

图15是本发明实施例四的步骤六示意图。

 [0038] 附图标记：1－盾构隧道、2－土体上部、3－顶部初次衬砌、4－土体下部、5－底部初次衬砌、6－临时支撑、7－直立面边墙、8－中间隧道、9－施工竖井、10－底部二次衬砌、11－顶部二次衬砌、12－外凸弧面边墙、13－需拆除盾构管片、14－中立柱、15－顶纵梁、16－大断面渡线。

具体实施方式

实施例一参见图1～图5所示，一种盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，步骤如下：

步骤一，在计划开始施工端开挖施工竖井9；

步骤二，根据开挖断面大小及工程的功能要求确定先行修建两个或两个以上盾构隧道1的直径，然后，在施工竖井9内，向拟建造地下空间的延伸方向采用盾构法先行修建盾构隧道1，并在盾构施工过程中在盾构隧道顶部管片预埋钢板，在完成的盾构隧道内施工内支撑结构；

步骤三，在施工竖井9内，采用浅埋暗挖法开挖两相邻盾构隧道之间的土体上部2，并施作顶部初次衬砌3，所述顶部初次衬砌3为钢格栅混凝土结构，并将其内的钢格栅两端通过连接钢板焊接至盾构管片顶部的预留钢板上，使顶部初次衬砌3与盾构隧道1形成整体；

步骤四，采用浅埋暗挖法开挖相邻两盾构隧道之间土体下部4，形成中间隧道8，并施作中间隧道8的底部初次衬砌5；

步骤五，在中间隧道8内设置临时支撑6，在结构完成受力转化形成整体结构后，拆除盾构隧道和中间隧道的之间的需拆除盾构管片13；

步骤六，分段拆除中间隧道8内临时支撑6，依次施作底部二次衬砌10、顶部二次衬砌11以及在盾构隧道1的内壁施作边墙，形成地下空间的整体二衬结构。

所述步骤二中，所述盾构法先行修建两个或两个以上相互平行的盾构隧道1时，从拟建造地下空间的一端施工。

也可以从两端同时施工。还可以从两端和中间多段同时施工。

所述盾构隧道的边墙可在盾构隧道完成后直接施工或在完成整个地下空间的开挖后施作。

所述两相邻盾构隧道外壁之间的最小距离为1～20m。

所述内支撑结构为临时支撑6或中立柱14。

所述临时支撑6为工字钢支撑或槽钢支撑，必须具有足够的强度和刚度、满足稳定性要求。

所述边墙为直立面边墙7或外凸弧面边墙12。

所述顶部初次衬砌3内的钢格栅与盾构管片之间为螺栓连接或焊接。 

所述盾构隧道结构之间土体的浅埋暗挖开挖方式视工程地质和水文地质情况而定，可为台阶法、中隔墙法即为中隔墙CD法、交叉中隔墙即为交叉中隔墙CRD法或桩柱法。

实施例二参见图6～图9所示，这是利用本发明方法修建地下公路交通隧道，根据本发明的方法，首先修建三条盾构隧道。在两侧盾构隧道内分别架设临时支撑6，起到稳定隧道结构的作用；在中间盾构隧道内部施作中立柱14。根据工程功能需要，可以在中立柱14上预留部位，作为上下行隧道结构的联络通道。按照本发明方法开挖两相邻盾构隧道结构之间土体上部，并施作盾构隧道顶部初次衬砌以及底部初次衬砌。随后拆除先行修建的三个盾构隧道的部分管片结构，随后施作隧道结构的底部二衬结构10和顶部二衬结构11，与盾构隧道结构形成整体的公路交通隧道整体结构。

此外，在两侧的盾构隧道内部也可采用施作钢筋混凝土结构代替临时支撑，并可作为隧道结构的边墙，该边墙可以修建为直立面或外凸弧面。而边墙与盾构隧道结构之间的空间可以作为通风、应急通道等，从而最大限度地利用了修建的地下空间结构。

实施例三参见图10～图12所示，是采用本发明方法修建地铁盾构隧道大断面渡线的具体实施方法，在已经修建好的左右两个盾构隧道的基础上，从盾构施工竖井或地铁车站沿着隧道方向开挖已建两个盾构隧道之间的土体。依次施作顶部初次衬砌、底部初次衬砌、架设支撑及拆除盾构隧道上的部分管片，即可完成地铁盾构隧道之间的大断面渡线16。

实施例四参见图13～图15所示，这是采用本发明方法修建地铁车站及多层多跨地下结构。在修建好的三个盾构隧道的基础上，在中间盾构隧道的内部施作中立柱14， 并在顶部设置贯穿整个地铁车站或多层多跨地下结构全长的顶纵梁15。在两侧的盾构隧道内分别施作结构的边墙，边墙可根据工程功能需要设置成直立面或外凸弧面。依次开挖相邻盾构隧道之间土体，支护顶部初次衬砌、拆除盾构隧道内的部分管片以及施作顶部二次衬砌结构。在顶部二次衬砌结构与边墙及中立柱形成整体结构后，可以采用顺作法或逆作法进行下部多层结构的施工。此外，边墙与盾构隧道结构之间的空间可以作为通风、应急通道等。 

Claims (8)

1.一种盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一，在计划开始施工端开挖施工竖井（9）；

步骤二，根据开挖断面大小及工程的功能要求确定先行修建两个或两个以上盾构隧道（1）的直径，然后，在施工竖井（9）内，向拟建造地下空间的延伸方向采用盾构法先行修建盾构隧道（1），并在盾构施工过程中在盾构隧道顶部管片预埋钢板，在完成的盾构隧道内施工内支撑结构；

步骤三，在施工竖井（9）内，采用浅埋暗挖法开挖两相邻盾构隧道之间的土体上部（2），并施作顶部初次衬砌（3），所述顶部初次衬砌（3）为钢格栅混凝土结构，并将其内的钢格栅两端通过连接钢板螺栓连接或焊接至盾构管片顶部的预留钢板上，使顶部初次衬砌（3）与盾构隧道（1）形成整体；

步骤四，采用浅埋暗挖法开挖相邻两盾构隧道之间土体下部（4），形成中间隧道（8），并施作中间隧道（8）的底部初次衬砌（5）；

步骤五，在中间隧道（8）内设置临时支撑（6），在所述临时支撑与已有盾构隧道、顶部初次衬砌、底部初次衬砌形成了一个整体稳定的受力结构后，拆除盾构隧道和中间隧道的之间的需拆除盾构管片（13）；

步骤六，分段拆除中间隧道（8）内临时支撑（6），依次施作底部二次衬砌（10）、在盾构隧道（1）的内壁施作边墙以及顶部二次衬砌（11），形成地下空间的整体二衬结构。

2. 根据权利要求1所述的盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，其特征在于：所述步骤二中，所述盾构法先行修建盾构隧道（1）时，可从拟建造地下空间的一端施工、两端同时施工或两端及中间同时施工。

3.根据权利要求1所述的盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，其特征在于：所述两相邻盾构隧道外壁之间的最小距离为1～20m。

4.根据权利要求1所述的盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，其特征在于：所述内支撑结构为临时支撑（6）或中立柱（14）。

5.根据权利要求1所述的盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，其特征在于：所述临时支撑（6）为工字钢支撑或槽钢支撑。

6.根据权利要求1所述的盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，其特征在于：所述边墙为直立面边墙（7）或外凸弧面边墙（12）。

7.根据权利要求1所述的盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，其特征在于：所述浅埋暗挖法的开挖方式为台阶法、中隔墙法、交叉中隔墙法或桩柱法。

8.一种盾构-浅埋暗挖复合法建造地下空间的施工方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一，在计划开始施工端开挖施工竖井（9）；

步骤二，根据开挖断面大小及工程的功能要求确定先行修建两个或两个以上盾构隧道（1）的直径，然后，在施工竖井（9）内，向拟建造地下空间的延伸方向采用盾构法先行修建盾构隧道（1），并在盾构施工过程中在盾构隧道顶部管片预埋钢板，在完成盾构施工的盾构隧道（1）内直接浇筑边墙；

步骤三，在施工竖井（9）内，采用浅埋暗挖法开挖两相邻盾构隧道之间的土体上部（2），并施作顶部初次衬砌（3），所述顶部初次衬砌（3）为钢格栅混凝土结构，并将其内的钢格栅两端通过连接钢板螺栓连接或焊接至盾构管片顶部的预留钢板上，使顶部初次衬砌（3）与盾构隧道（1）形成整体；

步骤四，采用浅埋暗挖法开挖相邻两盾构隧道之间土体下部（4），形成中间隧道（8），并施作中间隧道（8）的底部初次衬砌（5）；

步骤五，在中间隧道（8）内设置临时支撑（6），在所述临时支撑与已有盾构隧道、顶部初次衬砌、底部初次衬砌形成了一个整体稳定的受力结构后，拆除盾构隧道和中间隧道的之间的需拆除盾构管片（13）；

步骤六，分段拆除中间隧道（8）内临时支撑（6），依次施作底部二次衬砌（10）和顶部二次衬砌（11），形成地下空间的整体二衬结构。

Images