CN103437772A - 地下通道及隧道结构的顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法，通过在现场反复浇筑和顶管施工，使施工时隧道孔径可不受吊装设备的制约，孔径可做大，推进距离可延长；同时，掘进前行后，后续工作可同时进行，可提前工期；可连续作业，不用停顿；可减少地下管线的拆迁，可相应的降低施工成本。
Description
技术领域
本发明属于地下通道以及地下隧道施工技术领域，具体涉及一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法。
背景技术
目前地下通道及地铁隧道施工中普遍采用的施工方法包括大开挖施工，矿山掘进施工法以及盾构机械掘进顶管施工法。
上述施工方法在施工中存在有一些问题，①大开挖法因地下有众多管线不便拆迁，施工难度大。②矿山掘进施工法存在施工进度慢，安全不好保障等缺点。③盾构机械掘进顶管施工法中，后续混凝土框架需先由预制厂预制，再通过运输设备运输到现场，由大型吊装设备安装。受吊装设备影响，如在城市地铁及地下通道施工中：圆形构件可分片预制安装，但异形及矩形框架结构需预制成整体，安装于盾构后，盾构机械掘进前行时再通过构件将掘进时产生的反作用力随构件传递到最后出发井的后背上。再由后背千斤顶将框架构件一节一节随盾构向前推进。相比前两种方法，盾构机械掘进顶管施工具有一定的优势，但也存在下述问题，即此法在结构尺寸较小、顶进距离较近时还可施工。随结构尺寸增大，掘进距离加长后，吊装设备及顶进设备将无法满足施工需要。
随着城市交通的发展及人员流动的增加，小结构尺寸的构筑物已无法满足人们出行的要求，建造大结构尺寸的地下通道及构筑物的需求日益增多，因此亟需一种新的地下通道及隧道施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。
1）在盾构机械安装就位后，在盾构机械后部预制混凝土框架构件，所述混凝土框架构件包括活动节和固定节两部分，活动节和固定节相互分离；
2）将固定节固定于设计位端口处，然后在盾构机械掘进过程中，通过设置于固定节内的千斤顶推动活动节随盾构机械前进，固定节与活动节之间通过浇筑混凝土形成新的混凝土框架构件段；
3）当活动节达到设计末端后，将活动节与最后形成的混凝土框架构件段用混凝土浇筑的方式连接。
所述活动节的后端连接有钢板外套，活动节带动钢板外套前行到设计外套长度后停止，这时活动节与固定节间就形成了由钢板外套围护而成的空间，在所述空间内绑扎钢筋立内模，然后以钢板外套为浇筑混凝土外模浇筑混凝土得到新的混凝土框架构件段。
当钢板外套前行时，需立即压注水泥浆，将钢板外套前行时留下的缝隙填实。
所述固定节以及活动节内均设置有混凝土支墩，千斤顶通过固定节内的混凝土支墩进行固定，千斤顶通过传力柱将作用力传递到活动节内的混凝土支墩上，从而推动活动节前进。
所述浇筑用混凝土为免振抗渗混凝土。
各施工缝安装橡胶止水带，橡胶止水带采用背贴式或中埋式止水带，安装时，背贴式或中埋式止水带为单独使用或同时使用。
本发明的有益效果体现在：
本发明所述地下通道及隧道结构的顶管施工方法通过在现场反复浇筑和顶管施工，使施工时隧道孔径可不受吊装设备的制约，孔径可做大，推进距离可延长；同时，掘进前行后，后续工作可同时进行，可提前工期；可连续作业，不用停顿；可减少地下管线的拆迁，可相应的降低施工成本。
附图说明
图1为本发明所述施工方法的分步示意图之一；
图2为本发明所述施工方法的分步示意图之二；
图3为本发明所述施工方法的分步示意图之三；
图中：1为工作井壁，2为盾构机械机头，3为固定节，4为活动节，5为千斤顶，6为钢板外套，7为混凝土支墩，8为传力柱，9为中继间，10为后面混凝土底板，A为第一节，B为第二节。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法，包括以下步骤：
1）在盾构机械安装就位后，在盾构机械后部预制混凝土框架构件，所述混凝土框架构件包括活动节4和固定节3两部分，活动节和固定节相互分离；
2）将固定节固定于设计位端口处，然后在盾构机械掘进过程中，通过设置于固定节内的千斤顶5推动活动节随盾构机械前进，固定节与活动节之间通过浇筑混凝土形成新的混凝土框架构件段，新的混凝土框架构件段向前不断延伸，直到终点；
3）当活动节达到设计末端后，将活动节与最后形成的混凝土框架构件段用混凝土浇筑的方式连接。
所述活动节的后端连接有钢板外套6，活动节带动钢板外套前行到设计外套长度后停止，这时活动节与固定节间就形成了由钢板外套作围护而形成的空间，在所述空间内绑扎钢筋立内模，然后以钢板外套为浇筑混凝土外模浇筑混凝土得到新的混凝土框架构件段。当钢板外套前行时，需立即压注水泥浆，将钢板外套前行时留下的缝隙填实，起到将原有地层加固密实，防止地面下沉的作用。
所述固定节以及活动节内均设置有混凝土支墩7（混凝土支墩与框架构件浇筑为一体），千斤顶通过固定节内的混凝土支墩进行固定，千斤顶通过传力柱8将作用力传递到活动节内的混凝土支墩上，从而推动活动节前行。
所述浇筑用混凝土为免振抗渗混凝土。
各施工缝安装橡胶止水带，橡胶止水带采用背贴式或中埋式止水带，安装时，背贴式或中埋式止水带为单独使用或同时使用。
实施例
一种地下通道隧道顶管施工中继间浇筑混凝土施工方法，该施工方法分为以下几步：
第一步：参见图1，在盾构机械安装就位后，在盾构后部预制混凝土框架构件，所述混凝土框架构件分两节，第一节4至6米长，第二节2至3米长。第一段叫平衡节（或称为活动节），平衡节的作用就是将盾构掘进产生的反作用力进行转移，盾构掘进的反作用力是由边垟底板向后传递，平衡节就是将边垟底板传递的反作用力转移到底板上，在底板上设置向后传递作用力的混凝土支墩，由支墩通过传力柱向后传递。第二节叫锚固节（或称为固定节），锚固节的作用是将掘进前行传过来的作用力锁定住。通过千斤顶推动第一节前行，在第一节与第二节之间用钢板制作一个外套（即钢板外套），钢板外套前端与第一节钢筋焊成一体，与第二节成活动端。
第二步：参见图2，当盾构掘进前行时以预制构件将掘进时产生的反作用力传导到后背上，用后背上的千斤顶将构件向前推进，推动盾构前行，当第二节后部前行到设计位端口时，将后面一节（即第二节）固定（用混凝土将第二节前行留下的底板与工作井底板高差浇筑成与框架构件底板相平）。拆除后面千斤顶，将千斤顶安装在第一节与第二节之间（千斤顶通过固定节内的混凝土支墩进行固定，千斤顶通过传力柱将作用力传递到活动节内的混凝土支墩上。第三步：当盾构再掘进前行时的反作用力将由第二节也就是固定节承担。这时的第二节也开始叫最后一节，当盾构掘进前行时将由千斤顶通过传力柱推动第一节随盾构带动钢板外套前行，当第一节带动钢板外套前行到设计外套长度后停止，这时第一节与后节间就形成了由钢板外套作围护形成的空间，这个空间就叫中继间9。
第四步：参见图3，这时就在中继间内绑扎钢筋立内模（这时钢板外套就成为浇筑混凝土外模），浇筑混凝土。这时就形成了新的一段混凝土框架结构。
第五步：浇筑完混凝土后，按第三、第四步继续施工，新的混凝土框架构件段向前不断延伸，直到终点，当钢板外套前行时需立即压注水泥浆，将钢板外套前行时留下的缝隙填实。但内模需等混凝土达到一定强度后再拆除。当第一节到达设计末端后，将第一节与后面的结构用混凝土浇筑连接到一起，一条新的混凝土地下通道就完成了。
本发明的技术方案的要点总结如下：
1)在盾构后部预制混凝土构件上安装钢板外套或钢构构件；
2)推动框架构件随盾构前行到达设计端口后，浇筑后面混凝土底板固定后节（第二节），拆除后面千斤顶，将千斤顶安装在后节支墩上，推动前节（第一节）随盾构前行，当千斤顶达到千斤顶行程后回收千斤顶，在顶前加传力柱；
3)在中继间内绑扎钢筋，浇筑混凝土。
此施工方案的优点在于：①通道及隧道孔径可不受吊装设备的制约。孔径可做大，推进距离可延长。②掘进前行后，后续工作可同时进行，可提前工期。③可连续作业，不用停顿。④可减少地下管线的拆迁，可相应的降低施工成本，⑤施工质量显著优于现有基于构件拼装的施工方法。
最后对用此技术施工应注意事项：①浇筑用混凝土必须用抗渗混凝土，以提高构件自身防水性。②浇筑用混凝土最好用免振混凝土，提高混凝土密实。③中继间浇筑与第一节应留0.5米空间以便顶板混凝土封顶，④浇筑混凝土应用输送泵，浇筑封口时用输送泵压力将混凝土压实。⑤框架构件各施工缝应安装橡胶止水带，止水带采用背贴式和中埋式止水带。止水带根据地区不同设置，如水位高应将两种止水带同时采用，止水带应环状设置。
随着地下通道及隧道施工的不断发展，本发明可为地下通道及隧道的施工带来便利，特别是可以解决大结构异形结构及矩形结构施工难度大的难题，具有很高的经济和社会效益。
Claims (6)
1.一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）在盾构机械安装就位后，在盾构机械后部预制混凝土框架构件，所述混凝土框架构件包括活动节和固定节两部分，活动节和固定节相互分离；
2）将固定节固定于设计位端口处，然后在盾构机械掘进过程中，通过设置于固定节内的千斤顶推动活动节随盾构机械前进，固定节与活动节之间通过浇筑混凝土形成新的混凝土框架构件段；
3）当活动节达到设计末端后，将活动节与最后形成的混凝土框架构件段用混凝土浇筑的方式连接。
2.根据权利要求1所述一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法，其特征在于：所述活动节的后端连接有钢板外套，活动节带动钢板外套前行到设计外套长度后停止，这时活动节与固定节间就形成了由钢板外套围护而成的空间，在所述空间内绑扎钢筋立内模，然后以钢板外套为浇筑混凝土外模浇筑混凝土得到新的混凝土框架构件段。
3.根据权利要求2所述一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法，其特征在于：当钢板外套前行时，需立即压注水泥浆，将钢板外套前行时留下的缝隙填实。
4.根据权利要求1所述一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法，其特征在于：所述固定节以及活动节内均设置有混凝土支墩，千斤顶通过固定节内的混凝土支墩进行固定，千斤顶通过传力柱将作用力传递到活动节内的混凝土支墩上，从而推动活动节前进。
5.根据权利要求1所述一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法，其特征在于：所述浇筑用混凝土为免振抗渗混凝土。
6.根据权利要求1所述一种地下通道及隧道结构的顶管施工方法，其特征在于：各施工缝安装橡胶止水带，橡胶止水带采用背贴式或中埋式止水带，安装时，背贴式或中埋式止水带为单独使用或同时使用。
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