CN102322292A - 基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构及其施工方法。本发明的目的是提供一种结构简单、施工方便的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构及其施工方法，旨在优化联络通道的结构型式，降低工程施工的风险。本发明的技术方案是：基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，包括连通上下行隧洞的通道，该通道底部浇筑混凝土底板并设置下沉式泵房，所述隧洞底部设置连通隧洞和泵房的排水管，其特征在于：所述排水管布置于底板下方的岩土内。本发明适用于地下盾构隧道的施工中。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构及其施工方法，主要适用于地下盾构隧道的施工中。
背景技术
联络通道兼泵站是连接上下行线盾构隧道的连接通道，其主要作用是保证运营期盾构隧道的防灾需要及区间排水的需要。目前，联络通道兼泵站的施工是在区间盾构隧道施工完成后进行的。施工时，先拆除联络通道处的钢管片，然后以类矿山法施工联络通道兼泵站。联络通道兼泵站的施工是盾构隧道施工中的风险点，为保证联络通道兼泵站施工的安全，在联络通道兼泵站施工前须对地层进行预加固处理。地层加固可采用的方法主要为冷冻法加固及地面加固两类。冷冻法加固土体强度较高，不受地面交通及埋深的影响，但造价较高，同时该设计方法只有专业的设计院与专业的施工队伍方能设计与施工，局限性较大。地面加固可选用高压旋喷桩、深层搅拌桩、直接注浆等加固方法，施工方便，造价较低，但对地面交通的影响较大，须进行地面交通疏解及管线的改迁，同时该加固方法虽然提出了具体的加固指标，但施工时受到施工单位施工水平的限制，加固效果无法完全保证。
如图1所示，现有联络通道兼泵站设计中，连接泵房和盾构隧道的排水管一般采用在联络通道底板预埋的方式，受到预埋管标高的限制，联络通道的底板厚度往往较大。联络通道底板一般采用两种结构形式，分别为设仰拱的结构型式和局部下沉的结构型式。设仰拱的结构型式如附图2所示，这种结构型式的底板采用仰拱扩大底板的厚度，将排水管预埋在结构内。仰拱的设置，扩大了底板的厚度，加大了底板的挖深，需将盾构隧道的下部挖空，致使该处钢管片悬空，给施工造成极大的风险，如附图3所示。局部下沉的结构型式如附图4所示，这种结构型式的底板采用局部下沉可避免下挖过深对盾构隧道的不利影响，但是局部下沉使底板结构受力不合理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种结构简单、施工方便的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构及其施工方法，旨在优化联络通道的结构型式，降低工程施工的风险。
本发明所采用的技术方案是：基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，包括连通上下行隧洞的通道，该通道底部浇筑混凝土底板并设置下沉式泵房，所述隧洞底部设置连通隧洞和泵房的排水管，其特征在于：所述排水管布置于底板下方的岩土内。
所述排水管同轴外套不锈钢保护套管，并在两者之间同轴布置固定排水管并起缓冲作用的橡胶圈。
所述橡胶圈的外圆周面上以轴线为圆心均匀并一体制有一组突起，该突起沿橡胶圈径向方向的高度为17.5mm。
所述橡胶圈长度为20mm，并每隔500mm布置一个。
所述橡胶圈内径为275mm。
所述排水管向靠近泵房侧下倾的坡度i为3％。
所述排水管为钢塑排水管，其内径为250mm，外径为273mm。
所述不锈钢保护套管的内径为350mm，外径为377mm。
联络通道兼泵站结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
a、对拟建联络通道兼泵站处土层进行地基加固；
b、采用盾构法完成区间盾构隧道的推进及砼管片和钢管片的安装；
c、拟建联络通道兼泵站处钢管片开洞，采用类矿山法施工联络通道、初衬及除底板外其余部位的二衬，之后开挖泵房并施做泵房初衬，然后浇筑联络通道底部底板的二衬；
d、采用顶管施工方法施工不锈钢保护套管，该套管两端分别伸入隧洞和泵房内部；
e、在钢塑排水管外每隔500mm同轴套设一个三元乙丙橡胶圈，然后将套有橡胶圈的排水管从不锈钢保护套管内穿过；
f、施工防水设施及排水沟、泵房内衬。
联络通道兼泵站结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
a、采用盾构法完成区间盾构隧道的推进及砼管片和钢管片的安装；
b、采用冷冻法对拟建联络通道兼泵站处土层进行地基加固；
c、拟建联络通道兼泵站处钢管片开洞，采用类矿山法施工联络通道、初衬及除底板外其余部位的二衬，之后开挖泵房并施做泵房初衬，然后浇筑联络通道底部底板的二衬；
d、采用顶管施工方法施工不锈钢保护套管，该套管两端分别伸入隧洞和泵房内部；
e、在钢塑排水管外每隔500mm同轴套设一个三元乙丙橡胶圈，然后将套有橡胶圈的排水管从不锈钢保护套管内穿过；
f、施工防水设施及排水沟、泵房内衬。
本发明的有益效果是：本发明取消排水管预埋在联络通道底板内的方式，采用排水管外置的结构，即将排水管布置于底板下方的岩土内，使底板受理均匀合理，且其厚度不受排水管标高的限制，优化了底板的厚度，从而避免了底板结构下挖过深对盾构隧道的不利影响，减小了施工风险；排水管外依次同轴嵌套橡胶圈和不锈钢保护套管，保护排水管的同时有效避免了排水管的刚性破坏。
附图说明
图1是本发明背景技术中联络通道兼泵房排水管设计图。
图2是本发明背景技术中底板设仰拱结构的剖面图。
图3是图1的A部放大图。
图4是本发明背景技术中底板局部下沉结构的剖面图。
图5是本发明的结构图。
图6是图5的1-1向剖面图。
图7是本发明中橡胶圈的结构图。
图8是图7的1-1向剖面图。
图9是本发明套管结构变形示意图。
具体实施方式
如图5所示，本实施例包括连通上下行隧洞1的通道2，该通道底部浇筑混凝土底板3，并在该通道中部挖设一井坑用于设置下沉式泵房4，使得泵房4上端面与所述底板3表面齐平，所述地板3下方的岩土内设置连通隧洞1底部和泵房4的排水管5，该排水管向泵房4侧下倾的坡度i为3％；本例将排水管完全置于底板3外，使底板3受理均匀合理，且其厚度不受排水管5标高的限制，优化了底板3的厚度，从而避免了底板结构下挖过深对盾构隧道的不利影响，减小了施工风险。
如图6所示，为阻隔地下水对排水管5的腐蚀作用，并保证结构的密封性，本例排水管5采用钢塑排水管(DN250)，并同轴外套不锈钢保护套管6(DN350)；同时为固定排水管5，并保证联络通道兼泵站结构的不均匀沉降不致使排水管5刚性破坏，在排水管5和保护套管6之间同轴布置三元乙丙橡胶圈7进行固定，橡胶圈7长度(沿轴线方向的长度)为20mm，并每隔500mm设置一个。这种套管结构的工作原理是：刚性的不锈钢保护套管6能承受外部土体的土压力及腐蚀作用，对排水管5起到保护作用；钢塑排水管5外套的三元乙丙橡胶圈7不仅对排水管5起到固定的作用，同时由于橡胶圈7的弹性，允许结构变形(结构变形限值为20mm)，如图9所示，防止排水管5的刚性破坏。本例中，所述排水管5内径(直径)为250mm，外径(直径)为273mm；不锈钢保护套管6的内径为350mm，外径为377mm。
如图7、图8所示，所述橡胶圈7内径为275mm，其外圆周面上以轴线为圆心均匀并一体制有一组(本例中为六个)突起7-1，该突起沿橡胶圈7径向方向的高度为17.5mm，使得突起7-1外表面到橡胶圈7圆心的距离为174mm，即橡胶圈7的最大直径为348mm。三元乙丙橡胶指标如下表所示：
本实施例的施工步骤如下：
a、采用地面加固法对拟建联络通道兼泵站处土层进行地基加固，若采用冷冻法加固，则不需在区间隧道施工前进行，仅在钢管片开洞前进行；
b、采用盾构法完成区间盾构隧道(即上下行隧洞1)的推进及砼管片和钢管片8的安装；
c、拟建联络通道兼泵站处钢管片8开洞，并采用类矿山法施工联络通道2、初衬及二衬(底板二衬先不做)，之后开挖泵房4并施做泵房初衬，然后浇筑联络通道底板3的二衬；
d、采用顶管施工方法施工不锈钢保护套管6(从隧洞1底部顶到用于设置泵房4的井坑)，该套管两端分别伸入隧洞1底部和泵房4内部；
e、在钢塑排水管5外每隔500mm同轴套设一个三元乙丙橡胶圈7，然后将套有橡胶圈7的排水管5从不锈钢保护套管6内穿过，使其两端分别伸入隧洞1底部和泵房4内部；
f、施工用于排水管与泵房接头防水的止水条等防水设施及泵房内衬等结构。
若采用冷冻法加固，其步骤如下：
a、采用盾构法完成区间盾构隧道(即上下行隧洞1)的推进及砼管片和钢管片8的安装；
b、采用冷冻法对拟建联络通道兼泵站处土层进行地基加固；
c、拟建联络通道兼泵站处钢管片8开洞，并采用类矿山法施工联络通道2、初衬及二衬(底板二衬先不做)，之后开挖泵房4并施做泵房初衬，然后浇筑联络通道底板3的二衬；
d、采用顶管施工方法施工不锈钢保护套管6(从隧洞1底部顶到用于设置泵房4的井坑)，该套管两端分别伸入隧洞1底部和泵房4内部；
e、在钢塑排水管5外每隔500mm同轴套设一个三元乙丙橡胶圈7，然后将套有橡胶圈7的排水管5从不锈钢保护套管6内穿过，使其两端分别伸入隧洞1底部和泵房4内部；
f、施工用于排水管与泵房接头防水的止水条等防水设施及泵房内衬等结构。
Claims (10)
1.一种基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，包括连通上下行隧洞（1）的通道（2），该通道底部浇筑混凝土底板（3）并设置下沉式泵房（4），所述隧洞（1）底部设置连通隧洞（1）和泵房（4）的排水管（5），其特征在于：所述排水管（5）布置于底板（3）下方的岩土内。
2.根据权利要求1所述的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，其特征在于：所述排水管（5）同轴外套不锈钢保护套管（6），并在两者之间同轴布置固定排水管（5）并起缓冲作用的橡胶圈（7）。
3.根据权利要求2所述的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，其特征在于：所述橡胶圈（7）的外圆周面上以轴线为圆心均匀并一体制有一组突起（7-1），该突起沿橡胶圈（7）径向方向的高度为17.5mm。
4.根据权利要求2或3所述的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，其特征在于：所述橡胶圈（7）长度为20mm，并每隔500mm布置一个。
5.根据权利要求2或3所述的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，其特征在于：所述橡胶圈（7）内径为275mm。
6.根据权利要求1或2所述的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，其特征在于：所述排水管（5）向靠近泵房（4）侧下倾的坡度i为3%。
7.根据权利要求1或2所述的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，其特征在于：所述排水管（5）为钢塑排水管，其内径为250mm，外径为273mm。
8.根据权利要求2所述的基于盾构隧道间的联络通道兼泵站结构，其特征在于：所述不锈钢保护套管（6）的内径为350mm，外径为377mm。
9.一种权利要求1所述联络通道兼泵站结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
a、对拟建联络通道兼泵站处土层进行地基加固；
b、采用盾构法完成区间盾构隧道的推进及砼管片和钢管片的安装；
c、拟建联络通道兼泵站处钢管片开洞，采用类矿山法施工联络通道（2）、初衬及除底板（3）外其余部位的二衬，之后开挖泵房（4）并施做泵房初衬，然后浇筑联络通道（2）底部底板（3）的二衬；
d、采用顶管施工方法施工不锈钢保护套管（6），该套管两端分别伸入隧洞（1）和泵房（4）内部；
e、在钢塑排水管（5）外每隔500mm同轴套设一个三元乙丙橡胶圈（7），然后将套有橡胶圈（7）的排水管（5）从不锈钢保护套管（6）内穿过；
f、施工防水设施及排水沟、泵房内衬。
10.一种权利要求1所述联络通道兼泵站结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
a、采用盾构法完成区间盾构隧道的推进及砼管片和钢管片的安装；
b、采用冷冻法对拟建联络通道兼泵站处土层进行地基加固；
c、拟建联络通道兼泵站处钢管片开洞，采用类矿山法施工联络通道（2）、初衬及除底板（3）外其余部位的二衬，之后开挖泵房（4）并施做泵房初衬，然后浇筑联络通道（2）底部底板（3）的二衬；
d、采用顶管施工方法施工不锈钢保护套管（6），该套管两端分别伸入隧洞（1）和泵房（4）内部；
e、在钢塑排水管（5）外每隔500mm同轴套设一个三元乙丙橡胶圈（7），然后将套有橡胶圈（7）的排水管（5）从不锈钢保护套管（6）内穿过；
f、施工防水设施及排水沟、泵房内衬。
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