CN106150511A - 盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，包括步骤：一、地裂缝暗挖隧道内混凝土导台施工；二、导轨及反力架施工；三、盾构机整体向前顶推：将盾构机向前推移并使盾构主机支撑于两道导轨上，再利用盾构机的推进油缸和反力架整体向前顶推，直至顶推到位；顶推过程中，利用盾构机的盾构管片拼装机由后向前在混凝土导台上安装多个盾构管片，盾构管片为底部管片且其位于推进油缸后侧，推进油缸通过底部管片支顶于反力架上，多个底部管片组成供盾构机的后配套台车向前平移的台车平移通道。本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，利用隧道内仰拱回填结构简便完成盾构空推过地裂缝暗挖隧道施工过程，且施工过程安全。
Description
技术领域
本发明属于盾构隧道施工技术领域，尤其是涉及一种盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法。
背景技术
盾构空推是指盾构机下井调试完成后空推前进，不需要开挖土体。盾构过地裂缝暗挖隧道的始发、到达施工时，通常使用型钢制作的托架进行盾构机进、出洞的接收和始发，其中地裂缝暗挖隧道是指穿越地裂缝的暗挖隧道。盾构过地裂缝暗挖隧道通常采用的是将盾构机本体和后配套台车分解后分别进行推移的施工方法，盾构机本体与型钢托架整体用千斤顶进行顶推通过地裂缝暗挖隧道，每6米～9米设反力支点；而后配套台车需重新铺设钢轨进行二次推移。上述施工方法主要存在以下缺陷：第一、型钢托架和始发反力架的重量较大，构件的吊装、运输及拆卸受暗挖隧道空间限制及垂直和水平运输的影响极不方便；第二、盾构通过地裂缝暗挖隧道的反力点转换频繁，严重影响过站时间；并且，需要每6米～9米就要设置千斤顶顶推的反力支点，支点设置非常多，再加上受地裂缝暗挖隧道曲线半径较小和空间狭小的双重限制，施工难度大、安全风险高、周期长且成本高；第三、盾构机本体和后配套台车需要分解后分开推移，功效极低，并且盾构机本体和后配套台车分别过站后重新组装的施工工期较长，成本加大，大幅增加了工期和经济成本；第四、不安全因素多，安全管理难度大，并且由于钢托架和始发反力架的自重大，地裂缝暗挖隧道空间狭小，在隧道内吊装、运输和拆解难度大且安全风险大；在地裂缝暗挖隧道内安装钢托架时，受空间较小的影响，钢托架的定位困难、误差较大，加固不牢靠极易出现问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好，利用隧道内仰拱回填结构简便完成盾构空推过地裂缝暗挖隧道施工过程，并且施工过程安全。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、地裂缝暗挖隧道内混凝土导台施工：待地裂缝暗挖隧道的仰拱施工完成后，对仰拱进行回填并获得仰拱回填结构；
所述仰拱回填结构为混凝土导台且其中部设置有供盾构机向前顶推的顶推通道，所述混凝土导台沿地裂缝暗挖隧道的纵向长度方向布设；
步骤二、导轨及反力架施工：在步骤一中所述混凝土导台的左右两侧分别安装一道供所述盾构机向前顶推的导轨，两道所述导轨呈对称布设且二者均沿地裂缝暗挖隧道的纵向长度方向布设；同时，在混凝土导台上设置反力架，所述反力架呈竖直向布设；
步骤三、盾构机整体向前顶推：将所述盾构机向前推移并使所述盾构机的盾构主机支撑于两道所述导轨上，再利用所述盾构机的推进油缸和步骤二中所述反力架对所述盾构机进行整体向前顶推，直至所述盾构机顶推到位；
所述盾构机整体向前顶推过程中，利用所述盾构机的盾构管片拼装机由后向前在混凝土导台上安装多个盾构管片；所述盾构管片为安装于混凝土导台上方的底部管片，所述底部管片位于推进油缸后侧，所述推进油缸通过底部管片支顶于反力架上，多个所述底部管片组成供所述盾构机的后配套台车向前平移的台车平移通道。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：步骤二中所述导轨由下至上逐渐向内倾斜，所述导轨与竖直方向之间的夹角α＝20°～30°；两个所述导轨对称支撑于盾构主机的左右两侧下方。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：步骤一中所述混凝土导台的左右两侧均设置有一个供导轨安装的导轨支撑结构，两个所述导轨支撑结构呈对称布设；
所述导轨支撑结构包括两列分别布设于导轨左右两侧的预埋件，所述导轨的左右两侧分别固定于两列所述预埋件上；每列所述预埋件均包括多个下部埋设于混凝土导台内的预埋件，多个所述预埋件沿混凝土导台的长度方向由后向前布设；
步骤一中进行地裂缝暗挖隧道内混凝土导台施工之前，先在仰拱上方对两个所述导轨支撑结构进行安装。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：所述导轨支撑结构还包括两道沿混凝土导台长度方向布设的纵向连接钢筋，每列所述预埋件中的多个所述预埋件均通过一道所述纵向连接钢筋紧固连接为一体；所述纵向连接钢筋埋设于混凝土导台内；
所述导轨支撑结构中的所有预埋件分多排进行布设，每排所述预埋件均包括左右两个分别布设在导轨左右两侧的预埋件，每排所述预埋件中的两个所述预埋件之间均通过横向连接钢筋进行连接，所述横向连接钢筋埋设于混凝土导台内；
所述预埋件为圆钢，所述预埋件上部露出混凝土导台的节段为外露节段，所述外露节段的长度为6cm～8cm，所述预埋件的底端向上弯曲后形成弯钩，所述预埋件通过预埋在仰拱内的预埋钢筋固定在仰拱上方。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：所述混凝土导台为现浇混凝土导台，所述现浇混凝土导台包括中部弧形导台和两个对称布设于所述中部弧形导台左右两侧的侧部固定台，所述侧部固定台的上部内侧壁为由外至内逐渐向下倾斜的倾斜侧壁，所述导轨安装在所述倾斜侧壁上。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：步骤二中所述反力架包括两个分别供所述盾构机的左右两个所述推进油缸支顶的反力支架，两个所述反力支架对称布设于混凝土导台的左右两侧；
所述反力支架包括呈竖直向布设的竖向顶推托板和支撑于竖向顶推托板后侧的竖向支撑件，所述竖向顶推托板沿混凝土导台的宽度方向布设；所述竖向支撑件下部锚入混凝土导台内。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：所述反力支架中竖向支撑件的数量为两个，两个所述竖向支撑件对称布设在导轨的左右两侧，所述竖向顶推托板支撑于导轨上方；所述混凝土导台的上部设置有供竖向支撑件安装的预留洞；
所述反力支架还包括两个对称布设在导轨左右两侧的斜向撑杆，所述斜向撑杆的前端支顶在竖向支撑件上部后侧，所述混凝土导台上设置有对斜向撑杆厚度进行限位的限位件。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：步骤二中进行导轨及反力架施工时，在混凝土导台上设置M个所述反力架，M个所述反力架沿混凝土导台的长度方向由后向前布设；M个所述反力架中位于最后侧的反力架为后侧反力架，所述后侧反力架位于地裂缝暗挖隧道的内部后端；其中，M为正整数且M≥1；
步骤三中对所述盾构机整体向前顶推之前，所述盾构主机位于地裂缝暗挖隧道的内部后端且盾构主机位于所述后侧反力架前侧；所述盾构机顶推到位后，所述盾构主机位于地裂缝暗挖隧道的内部前端；
步骤三中进行盾构机整体向前顶推时，利用M个所述反力架，由后向前分M次对所述盾构机进行整体向前顶推；
步骤三中进行盾构机整体向前顶推过程中，所述盾构机沿混凝土导台的长度方向向前移动，盾构主机沿两道所述导轨向前移动，所述推进油缸的后部支顶于反力架或底部管片上。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：步骤三中进行盾构机整体向前顶推时，包括以下步骤：
步骤301、第一次整体向前顶推：利用所述后侧反力架对所述盾构机进行整体向前顶推，过程如下：
步骤3011、第一次顶推及底部管片安装：将推进油缸后部支顶在所述后侧反力架上，再通过推进油缸对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；其中，L为底部管片的长度；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机在推进油缸与所述后侧反力架之间安装一个底部管片；
步骤3012、下一次顶推及底部管片安装：将推进油缸后部支顶在上一个已安装的底部管片上，再通过推进油缸对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机在推进油缸与上一个已安装的底部管片之间安装一个所述底部管片；
步骤3013、多次重复步骤3012，直至完成第一次整体向前顶推过程；
步骤3014、顶推到位判断：判断此时所述盾构机是否顶推到位：当此时所述盾构机已顶推到位时，完成盾构机整体向前顶推过程；否则，进入步骤303；
步骤303、下一次整体向前顶推：利用所述后侧反力架对所述盾构机进行整体向前顶推，过程如下：
步骤3031、第一次顶推及底部管片安装：将推进油缸后部支顶在当前顶推用反力架上，再通过推进油缸对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；所述当前顶推用反力架为本次整体向前顶推过程中使用的反力架；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机在推进油缸与所述当前顶推用反力架之间安装一个底部管片；
步骤3032、下一次顶推及底部管片安装：将推进油缸后部支顶在上一个已安装的底部管片上，再通过推进油缸对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机在推进油缸与上一个已安装的底部管片之间安装一个所述底部管片；
步骤3033、多次重复步骤3032，直至完成本次整体向前顶推过程；
步骤3034、顶推到位判断：判断此时所述盾构机是否顶推到位：当此时所述盾构机已顶推到位时，完成盾构机整体向前顶推过程；否则，返回步骤3031，进行下一次整体向前顶推。
上述盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征是：所述的M≥2，步骤三中前M-1次对所述盾构机进行整体向前顶推时，每次整体向前顶推的距离均不小于所述盾构机的总长度；
步骤3012中和步骤3032中通过推进油缸对所述盾构机进行向前顶推后，还需在上一个已安装的底部管片与混凝土导台之间设置多个临时支撑件，使上一个已安装的底部管片通过多个所述临时支撑件稳固支撑于混凝土导台上；
步骤301中进行第一次整体向前顶推之前，还需在所述盾构机后侧布设一个用于吊装底部管片且能前后移动的管片吊装架；
步骤303中进行下一次整体向前顶推之前，将管片吊装架向前移动至所述盾构机的后配套台车后侧；
步骤303中进行下一次整体向前顶推过程中，上一次整体向前顶推过程中安装的所有底部管片组成所述盾构机的后配套台车向前平移的台车平移通道；
步骤3032中顶推完成后，采用管片吊装架对所述台车平移通道中位于最后侧的一个底部管片进行拆除，并将所拆除底部管片向前运送至盾构主机后侧，再采用盾构管片拼装机将该底部管片安装在推进油缸与上一个已安装的底部管片之间。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、方法步骤简单、设计合理且施工简便，投入施工成本较低。
2、利用地裂缝暗挖隧道中仰拱的回填结构直接做成混凝土导台，并将该混凝土导台作为盾构到达接收、空推通过和始发的托架使用，盾构机到达接收后(即整体向前顶推之前)根据盾构机的实际平面及高程位置，在混凝土导台上安装钢轨作为导轨，并将盾构主机推至导轨上，盾构机通过地裂缝暗挖隧道后再对混凝土导台上部继续进行回填，直至回填至仰拱内回填结构的设计标高。因而，对仰拱内进行回填时，分两次进行回填；第一次回填形成混凝土导台，第二次回填至设计标高。
3、盾构机主机(也称为盾构机本体)和后配套台车不分解，一次性整体采用“掘进模式”空推通过地裂缝暗挖隧道，施工效率高，减少了盾构机解体、拼装、调试时间，施工周期较正常推进时间大大缩短，能够有效缩短施工工期，并大幅降低成本。
4、混凝土导台上安装导轨，并在混凝土导台预埋对导轨进行安装的导轨支撑结构，该导轨支撑结构设计合理且加工简便、使用效果好，能对导轨进行稳固支撑，并且后期无需拆除，能作为仰拱内刚性骨架使用。
5、混凝土导台上设置反力架，该反力架结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，为盾构机掘进提供反力。同时，反力架牢固、可靠。
6、盾构机接收及始发不需在狭小的地裂缝暗挖隧道内吊装、运输和拆解钢结构托架，混凝土导台施工便捷且整体性较好，能满足盾构机承载需求，施工周期短，安全可控，投入成本低。
7、采用混凝土导台作为盾构机在地裂缝暗挖隧道内始发托架，强度能满足盾构荷载及始发推进时反力要求。混凝土导台施工、导轨安装及反力架施工简便、容易，省略了复杂的吊装、运输、安装、定位和加固工序，减轻了施工负荷，提高了施工精度，保证盾构施工质量。同时，由于混凝土导台根据地裂缝暗挖隧道曲线半径进行定位立模浇筑混凝土，能够更好的拟合曲线，因而盾构机空推姿态能够较好的控制，加快了施工进度，较少了施工风险。
8、使用效果好且实用价值高，混凝土导台施工、导轨安装及反力架施工的施工质量和精度易于保证，这样能有效减少材料浪费，并能加快施工进度，同时能确保盾构机在地裂缝暗挖隧道内“掘进”姿态控制。并且，整体向前顶推过程中，利用盾构机的推进油缸推进，并利用拼装管片循环推进(管片只拼装最底部的一片管片即底部管片)。向前顶推过程中，拱底管片(即底部管片)连接牢靠、稳定，不变形。因而，本发明提供了一种盾构机“掘进”通过地裂缝暗挖隧道的新方法，能够克服传统施工方法的诸多缺点，在确保安全的前提下，极大程度上缩短工期并节约成本。
综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好，利用隧道内仰拱回填结构简便完成盾构空推过地裂缝暗挖隧道施工过程，并且施工过程安全。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本发明混凝土导台的结构示意图。
图3为本发明导轨的安装位置示意图。
图4为本发明反力架的布设位置示意图。
图5为本发明反力架的竖向结构示意图。
图6为本发明的施工状态示意图。
附图标记说明:
1—地裂缝暗挖隧道； 2—仰拱； 3—导轨；
3-1—盾构机主机； 4—反力架； 4-1—竖向顶推托板；
4-2—竖向支撑件； 4-3—斜向撑杆； 5—盾构主机；
6—底部管片； 7—推进油缸； 8—预埋件；
9—混凝土导台； 10—盾构管片拼装机； 11—限位件；
12—管片吊装架； 13—后配套台车； 14—门式支架；
15—管片运送车。
具体实施方式
如图1所示的一种盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，包括以下步骤：
步骤一、地裂缝暗挖隧道内混凝土导台施工：待地裂缝暗挖隧道1的仰拱2施工完成后，对仰拱2进行回填并获得仰拱回填结构；
所述仰拱回填结构为混凝土导台9且其中部设置有供盾构机向前顶推的顶推通道，所述混凝土导台9沿地裂缝暗挖隧道1的纵向长度方向布设，详见图2；
步骤二、导轨及反力架施工：在步骤一中所述混凝土导台9的左右两侧分别安装一道供所述盾构机向前顶推的导轨3，两道所述导轨3呈对称布设且二者均沿地裂缝暗挖隧道1的纵向长度方向布设，详见图3；同时，在混凝土导台9上设置反力架4，所述反力架4呈竖直向布设，详见图4和图5；
步骤三、盾构机整体向前顶推：将所述盾构机向前推移并使所述盾构机的盾构主机5支撑于两道所述导轨3上，再利用所述盾构机的推进油缸7和步骤二中所述反力架4对所述盾构机进行整体向前顶推，直至所述盾构机顶推到位，详见图6；
所述盾构机整体向前顶推过程中，利用所述盾构机的盾构管片拼装机10由后向前在混凝土导台9上安装多个盾构管片；所述盾构管片为安装于混凝土导台9上方的底部管片6，所述底部管片6位于推进油缸7后侧，所述推进油缸7通过底部管片6支顶于反力架4上，多个所述底部管片6组成供所述盾构机的后配套台车13向前平移的台车平移通道。
其中，所述盾构机包括盾构机主机3-1(也称盾构机盾体)和与盾构机主机3-1相配合使用的后配套设备，
所述后配备设备包括盾构管片拼装机10和多节相互连接为一体的后配套台车13组成，所述盾构管片拼装机10安装在所述盾构机盾体与多台所述后配套台车13中位于最前侧的后配套台车13之间。
实际施工时，步骤二中所述导轨3由下至上逐渐向内倾斜，所述导轨3与竖直方向之间的夹角α＝20°～30°；两个所述导轨3对称支撑于盾构主机5的左右两侧下方。
本实施例中，α＝25°。实际施工过程中，可根据具体需要，对α的取值大小进行相应调整。
根据本领域公知常识，所述仰拱2是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，其是隧道结构的主要组成部分之一，并且是隧道结构的基础。所述仰拱2一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效地抵抗隧道下部地层传来的反力。所述仰拱2与隧道二次衬砌构成隧道整体，并增加隧道结构的稳定性。隧道底部超挖大于规定时，应按设计要求回填，不得用洞渣随意回填，严禁片石侵入衬砌断面(或仰拱断面)。
本实施例中，步骤一中所述混凝土导台9的左右两侧均设置有一个供导轨3安装的导轨支撑结构，两个所述导轨支撑结构呈对称布设；
所述导轨支撑结构包括两列分别布设于导轨3左右两侧的预埋件8，所述导轨3的左右两侧分别固定于两列所述预埋件8上；每列所述预埋件8均包括多个下部埋设于混凝土导台9内的预埋件8，多个所述预埋件8沿混凝土导台9的长度方向由后向前布设；
步骤一中进行地裂缝暗挖隧道内混凝土导台施工之前，先在仰拱2上方对两个所述导轨支撑结构进行安装。
本实施例中，所述导轨支撑结构还包括两道沿混凝土导台9长度方向布设的纵向连接钢筋，每列所述预埋件8中的多个所述预埋件8均通过一道所述纵向连接钢筋紧固连接为一体；所述纵向连接钢筋埋设于混凝土导台9内。
所述导轨支撑结构中的所有预埋件8分多排进行布设，每排所述预埋件8均包括左右两个分别布设在导轨3左右两侧的预埋件8，每排所述预埋件8中的两个所述预埋件8之间均通过横向连接钢筋进行连接，所述横向连接钢筋埋设于混凝土导台9内。
所述预埋件8为圆钢，所述预埋件8上部露出混凝土导台9的节段为外露节段，所述外露节段的长度为6cm～8cm，所述预埋件8的底端向上弯曲后形成弯钩，所述预埋件8通过预埋在仰拱2内的预埋钢筋固定在仰拱2上方。
实际施工时，所述预埋件8紧固固定在所述预埋钢筋上，所述横向连接钢筋的两端分别固定在每排所述预埋件8中两个所述预埋件8固定的所述预埋钢筋上，每排所述预埋件8中两个所述预埋件8均通过所述预埋钢筋和所述横向连接钢筋紧固连接为一体。
本实施例中，所述导轨3为钢轨。
本实施例中，所述预埋件8的长度为50cm且其直径为Φ25mm。
实际使用时，可根据具体需要，对预埋件8的长度和直径分别进行相应调整。
本实施例中，所述预埋件8的上部设置有10cm长的螺纹段，用于安置固定所述钢轨的轨道压板；所述预埋件8的下部为用于锚固的90°弯钩。所述预埋件8施工完成后，测量人员进行复核。
本实施例中，所述混凝土导台9为现浇混凝土导台，所述现浇混凝土导台包括中部弧形导台和两个对称布设于所述中部弧形导台左右两侧的侧部固定台，所述侧部固定台的上部内侧壁为由外至内逐渐向下倾斜的倾斜侧壁，所述导轨3安装在所述倾斜侧壁上。
待所述导轨支撑结构施工完成后，在仰拱上支设用于施工混凝土导台9的模板，由于混凝土导台9中部为弧形一次浇筑比较困难，在坡度较大部位增加收口网方便混凝土浇筑，加快施工进度，避免了支设模板等繁琐工序。对混凝土导台9进行混凝土浇筑时，采用泵送混凝土，控制好塌落度即可。完成混凝土导台9的混凝土浇筑后要及时收面，尤其是在铺设钢轨位置表面一定要平整，浇筑完成后预埋件8顶部将高于混凝土面6cm～8cm，再根据预埋件8的埋设位置将所述钢轨放入两列所述预埋件8中间，用轨道压板及螺母将所述钢轨固定在已成型混凝土斜面(即所述侧部固定台)上，为盾构机到达空推提供条件。
如图4和图5所示，步骤二中所述反力架4包括两个分别供所述盾构机的左右两个所述推进油缸7支顶的反力支架，两个所述反力支架对称布设于混凝土导台9的左右两侧；
所述反力支架包括呈竖直向布设的竖向顶推托板4-1和支撑于竖向顶推托板4-1后侧的竖向支撑件4-2，所述竖向顶推托板4-1沿混凝土导台9的宽度方向布设；所述竖向支撑件4-2下部锚入混凝土导台9内。
实际使用时，所述反力支架也可以采用其它类型的反力架，只需能满足推进油缸7的支顶要求即可。
本实施例中，所述反力支架中竖向支撑件4-2的数量为两个，两个所述竖向支撑件4-2对称布设在导轨3的左右两侧，所述竖向顶推托板4-1支撑于导轨3上方；所述混凝土导台9的上部设置有供竖向支撑件4-2安装的预留洞12；
所述反力支架还包括两个对称布设在导轨3左右两侧的斜向撑杆4-3，所述斜向撑杆4-3的前端支顶在竖向支撑件4-2上部后侧，所述混凝土导台9上设置有对斜向撑杆4-3厚度进行限位的限位件11。
本实施例中，所述限位件11为竖向限位钢筋。
本实施例中，所述竖向顶推托板4-1为钢板；竖向支撑件4-2为工字钢且其长度为1.1m，所述竖向支撑件4-2底部锚入预留洞12内0.6m且其露出预留洞12外侧的长度为0.5m；所述斜向撑杆4-3为工字钢且其与竖向支撑件4-2之间焊接固定，所述竖向支撑件4-2与竖向顶推托板4-1之间焊接固定，所述斜向撑杆4-3下部锚入混凝土导台9内。因而，所述反力支架的整体稳定性能得到有效保证。
本实施例中，所述竖向顶推托板4-1为高度为0.5cm、宽度为0.43cm且厚度为2cm的矩形钢板。所述预留洞12为立方体洞。
本实施例中，步骤二中进行导轨及反力架施工时，在混凝土导台9上设置M个所述反力架4，M个所述反力架4沿混凝土导台9的长度方向由后向前布设；M个所述反力架4中位于最后侧的反力架4为后侧反力架，所述后侧反力架位于地裂缝暗挖隧道1的内部后端；其中，M为正整数且M≥1；
步骤三中对所述盾构机整体向前顶推之前，所述盾构主机5位于地裂缝暗挖隧道1的内部后端且盾构主机5位于所述后侧反力架前侧；所述盾构机顶推到位后，所述盾构主机5位于地裂缝暗挖隧道1的内部前端；
步骤三中进行盾构机整体向前顶推时，利用M个所述反力架4，由后向前分M次对所述盾构机进行整体向前顶推；
步骤三中进行盾构机整体向前顶推过程中，所述盾构机沿混凝土导台9的长度方向向前移动，盾构主机5沿两道所述导轨3向前移动，所述推进油缸7的后部支顶于反力架4或底部管片6上。
本实施例中，步骤三中进行盾构机整体向前顶推时，包括以下步骤：
步骤301、第一次整体向前顶推：利用所述后侧反力架对所述盾构机进行整体向前顶推，过程如下：
步骤3011、第一次顶推及底部管片安装：将推进油缸7后部支顶在所述后侧反力架上，再通过推进油缸7对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；其中，L为底部管片6的长度；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机10在推进油缸7与所述后侧反力架之间安装一个底部管片6；
步骤3012、下一次顶推及底部管片安装：将推进油缸7后部支顶在上一个已安装的底部管片6上，再通过推进油缸7对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机10在推进油缸7与上一个已安装的底部管片6之间安装一个所述底部管片6；
步骤3013、多次重复步骤3012，直至完成第一次整体向前顶推过程；
步骤3014、顶推到位判断：判断此时所述盾构机是否顶推到位：当此时所述盾构机已顶推到位时，完成盾构机整体向前顶推过程；否则，进入步骤303；
步骤303、下一次整体向前顶推：利用所述后侧反力架对所述盾构机进行整体向前顶推，过程如下：
步骤3031、第一次顶推及底部管片安装：将推进油缸7后部支顶在当前顶推用反力架上，再通过推进油缸7对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；所述当前顶推用反力架为本次整体向前顶推过程中使用的反力架4；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机10在推进油缸7与所述当前顶推用反力架之间安装一个底部管片6；
步骤3032、下一次顶推及底部管片安装：将推进油缸7后部支顶在上一个已安装的底部管片6上，再通过推进油缸7对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机10在推进油缸7与上一个已安装的底部管片6之间安装一个所述底部管片6；
步骤3033、多次重复步骤3032，直至完成本次整体向前顶推过程；
步骤3034、顶推到位判断：判断此时所述盾构机是否顶推到位：当此时所述盾构机已顶推到位时，完成盾构机整体向前顶推过程；否则，返回步骤3031，进行下一次整体向前顶推。
本实施例中，所述的M≥2，步骤三中前M-1次对所述盾构机进行整体向前顶推时，每次整体向前顶推的距离均不小于所述盾构机的总长度；
步骤3012中和步骤3032中通过推进油缸7对所述盾构机进行向前顶推后，还需在上一个已安装的底部管片6与混凝土导台9之间设置多个临时支撑件，使上一个已安装的底部管片6通过多个所述临时支撑件稳固支撑于混凝土导台9上；
步骤301中进行第一次整体向前顶推之前，还需在所述盾构机后侧布设一个用于吊装底部管片6且能前后移动的管片吊装架12；
步骤303中进行下一次整体向前顶推之前，将管片吊装架12向前移动至所述盾构机的后配套台车13后侧；
步骤303中进行下一次整体向前顶推过程中，上一次整体向前顶推过程中安装的所有底部管片6组成所述盾构机的后配套台车13向前平移的台车平移通道；
步骤3032中顶推完成后，采用管片吊装架12对所述台车平移通道中位于最后侧的一个底部管片6进行拆除，并将所拆除底部管片6向前运送至盾构主机5后侧，再采用盾构管片拼装机10将该底部管片6安装在推进油缸7与上一个已安装的底部管片6之间。
步骤三中进行盾构机整体向前顶推之前，先对M的取值以及相邻两个所述反力架4之间的间距分别进行确定。
本实施例中，所述地裂缝暗挖隧道1的长度为176m。所述盾构机的总长度为58.7米，所述盾构机盾体的长度为8.68米。步骤三中进行盾构机整体向前顶推，由后向前分三次对所述盾构机进行整体向前顶推，即M＝3；需设置3个所述反力架4，即6个所述反力支架。而6个所述反力支架提供反力点，能满足盾构空推过暗挖隧道要求。相邻两个所述反力架4之间的间距为77米。所述底部管片6为负环拆除后的旧管片，顶推过程中，所需底部管片6的总长度为72米。
本实施例中，前后相邻两个所述预留洞12为77米，所述预留洞12的长度为250mm、宽度为150mm且其深度为600mm。并且，所述预留洞12的平面尺寸大于竖向支撑件4-2的横截面尺寸，方便所述反力支架拆卸。
每次对所述盾构机进行整体向前顶推完成后，需拆除底部管片6，底部管片6拆除需泄力，只需割除此时位于最后侧的所述反力支架中的竖向限位钢筋即可。
每次对所述盾构机进行整体向前顶推过程中，为防止底部管片6的上拱，需要在拼装好的底部管片6上方安置一块管片进行施压，所述底部管片6拖出所述盾构机的盾尾后及时在混凝土导台9和底部管片6之间打设木楔子防止底部管片6下沉。
如图6所示，为方便施工，提高施工效率，同时为节省底部管片6的使用数量，对所述盾构机进行整体向前顶推过程中，由后向前对上一次对所述盾构机进行整体向前顶推过程中安装的底部管片6拆除，并利用能在混凝土导台9上进行前后移动且位于所拆除底部管片6后侧的门式支架14，对已拆除的底部管片6进行逐一吊装；并采用门式支架14将所吊装的底部管片6吊至在所述台车平移通道上进行前后移动的管片运送车15上，所述管片运送车15位于所述盾构机后侧，通过管片运送车15将底部管片6运送至所述盾构机的盾构管片拼装机10所处位置处，并通过盾构管片拼装机10对底部管片6进行安装，从而实现底部管片6的简便、快速循环使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、地裂缝暗挖隧道内混凝土导台施工：待地裂缝暗挖隧道(1)的仰拱(2)施工完成后，对仰拱(2)进行回填并获得仰拱回填结构；
所述仰拱回填结构为混凝土导台(9)且其中部设置有供盾构机向前顶推的顶推通道，所述混凝土导台(9)沿地裂缝暗挖隧道(1)的纵向长度方向布设；
步骤二、导轨及反力架施工：在步骤一中所述混凝土导台(9)的左右两侧分别安装一道供所述盾构机向前顶推的导轨(3)，两道所述导轨(3)呈对称布设且二者均沿地裂缝暗挖隧道(1)的纵向长度方向布设；同时，在混凝土导台(9)上设置反力架(4)，所述反力架(4)呈竖直向布设；
步骤三、盾构机整体向前顶推：将所述盾构机向前推移并使所述盾构机的盾构主机(5)支撑于两道所述导轨(3)上，再利用所述盾构机的推进油缸(7)和步骤二中所述反力架(4)对所述盾构机进行整体向前顶推，直至所述盾构机顶推到位；
所述盾构机整体向前顶推过程中，利用所述盾构机的盾构管片拼装机(10)由后向前在混凝土导台(9)上安装多个盾构管片；所述盾构管片为安装于混凝土导台(9)上方的底部管片(6)，所述底部管片(6)位于推进油缸(7)后侧，所述推进油缸(7)通过底部管片(6)支顶于反力架(4)上，多个所述底部管片(6)组成供所述盾构机的后配套台车(13)向前平移的台车平移通道。
2.按照权利要求1所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：步骤二中所述导轨(3)由下至上逐渐向内倾斜，所述导轨(3)与竖直方向之间的夹角α＝20°～30°；两个所述导轨(3)对称支撑于盾构主机(5)的左右两侧下方。
3.按照权利要求1或2所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：步骤一中所述混凝土导台(9)的左右两侧均设置有一个供导轨(3)安装的导轨支撑结构，两个所述导轨支撑结构呈对称布设；
所述导轨支撑结构包括两列分别布设于导轨(3)左右两侧的预埋件(8)，所述导轨(3)的左右两侧分别固定于两列所述预埋件(8)上；每列所述预埋件(8)均包括多个下部埋设于混凝土导台(9)内的预埋件(8)，多个所述预埋件(8)沿混凝土导台(9)的长度方向由后向前布设；
步骤一中进行地裂缝暗挖隧道内混凝土导台施工之前，先在仰拱(2)上方对两个所述导轨支撑结构进行安装。
4.按照权利要求3所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：所述导轨支撑结构还包括两道沿混凝土导台(9)长度方向布设的纵向连接钢筋，每列所述预埋件(8)中的多个所述预埋件(8)均通过一道所述纵向连接钢筋紧固连接为一体；所述纵向连接钢筋埋设于混凝土导台(9)内；
所述导轨支撑结构中的所有预埋件(8)分多排进行布设，每排所述预埋件(8)均包括左右两个分别布设在导轨(3)左右两侧的预埋件(8)，每排所述预埋件(8)中的两个所述预埋件(8)之间均通过横向连接钢筋进行连接，所述横向连接钢筋埋设于混凝土导台(9)内；
所述预埋件(8)为圆钢，所述预埋件(8)上部露出混凝土导台(9)的节段为外露节段，所述外露节段的长度为6cm～8cm，所述预埋件(8)的底端向上弯曲后形成弯钩，所述预埋件(8)通过预埋在仰拱(2)内的预埋钢筋固定在仰拱(2)上方。
5.按照权利要求3所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：所述混凝土导台(9)为现浇混凝土导台，所述现浇混凝土导台包括中部弧形导台和两个对称布设于所述中部弧形导台左右两侧的侧部固定台，所述侧部固定台的上部内侧壁为由外至内逐渐向下倾斜的倾斜侧壁，所述导轨(3)安装在所述倾斜侧壁上。
6.按照权利要求1或2所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：步骤二中所述反力架(4)包括两个分别供所述盾构机的左右两个所述推进油缸(7)支顶的反力支架，两个所述反力支架对称布设于混凝土导台(9)的左右两侧；
所述反力支架包括呈竖直向布设的竖向顶推托板(4-1)和支撑于竖向顶推托板(4-1)后侧的竖向支撑件(4-2)，所述竖向顶推托板(4-1)沿混凝土导台(9)的宽度方向布设；所述竖向支撑件(4-2)下部锚入混凝土导台(9)内。
7.按照权利要求6所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：所述反力支架中竖向支撑件(4-2)的数量为两个，两个所述竖向支撑件(4-2)对称布设在导轨(3)的左右两侧，所述竖向顶推托板(4-1)支撑于导轨(3)上方；所述混凝土导台(9)的上部设置有供竖向支撑件(4-2)安装的预留洞(12)；
所述反力支架还包括两个对称布设在导轨(3)左右两侧的斜向撑杆(4-3)，所述斜向撑杆(4-3)的前端支顶在竖向支撑件(4-2)上部后侧，所述混凝土导台(9)上设置有对斜向撑杆(4-3)厚度进行限位的限位件(11)。
8.按照权利要求1或2所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：步骤二中进行导轨及反力架施工时，在混凝土导台(9)上设置M个所述反力架(4)，M个所述反力架(4)沿混凝土导台(9)的长度方向由后向前布设；M个所述反力架(4)中位于最后侧的反力架(4)为后侧反力架，所述后侧反力架位于地裂缝暗挖隧道(1)的内部后端；其中，M为正整数且M≥1；
步骤三中对所述盾构机整体向前顶推之前，所述盾构主机(5)位于地裂缝暗挖隧道(1)的内部后端且盾构主机(5)位于所述后侧反力架前侧；所述盾构机顶推到位后，所述盾构主机(5)位于地裂缝暗挖隧道(1)的内部前端；
步骤三中进行盾构机整体向前顶推时，利用M个所述反力架(4)，由后向前分M次对所述盾构机进行整体向前顶推；
步骤三中进行盾构机整体向前顶推过程中，所述盾构机沿混凝土导台(9)的长度方向向前移动，盾构主机(5)沿两道所述导轨(3)向前移动，所述推进油缸(7)的后部支顶于反力架(4)或底部管片(6)上。
9.按照权利要求8所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：步骤三中进行盾构机整体向前顶推时，包括以下步骤：
步骤301、第一次整体向前顶推：利用所述后侧反力架对所述盾构机进行整体向前顶推，过程如下：
步骤3011、第一次顶推及底部管片安装：将推进油缸(7)后部支顶在所述后侧反力架上，再通过推进油缸(7)对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；其中，L为底部管片(6)的长度；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机(10)在推进油缸(7)与所述后侧反力架之间安装一个底部管片(6)；
步骤3012、下一次顶推及底部管片安装：将推进油缸(7)后部支顶在上一个已安装的底部管片(6)上，再通过推进油缸(7)对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机(10)在推进油缸(7)与上一个已安装的底部管片(6)之间安装一个所述底部管片(6)；
步骤3013、多次重复步骤3012，直至完成第一次整体向前顶推过程；
步骤3014、顶推到位判断：判断此时所述盾构机是否顶推到位：当此时所述盾构机已顶推到位时，完成盾构机整体向前顶推过程；否则，进入步骤303；
步骤303、下一次整体向前顶推：利用所述后侧反力架对所述盾构机进行整体向前顶推，过程如下：
步骤3031、第一次顶推及底部管片安装：将推进油缸(7)后部支顶在当前顶推用反力架上，再通过推进油缸(7)对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；所述当前顶推用反力架为本次整体向前顶推过程中使用的反力架(4)；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机(10)在推进油缸(7)与所述当前顶推用反力架之间安装一个底部管片(6)；
步骤3032、下一次顶推及底部管片安装：将推进油缸(7)后部支顶在上一个已安装的底部管片(6)上，再通过推进油缸(7)对所述盾构机进行向前顶推，且向前顶推距离为L；
顶推完成后，采用盾构管片拼装机(10)在推进油缸(7)与上一个已安装的底部管片(6)之间安装一个所述底部管片(6)；
步骤3033、多次重复步骤3032，直至完成本次整体向前顶推过程；
步骤3034、顶推到位判断：判断此时所述盾构机是否顶推到位：当此时所述盾构机已顶推到位时，完成盾构机整体向前顶推过程；否则，返回步骤3031，进行下一次整体向前顶推。
10.按照权利要求8所述的盾构掘进式空推过地裂缝暗挖隧道施工方法，其特征在于：所述的M≥2，步骤三中前M-1次对所述盾构机进行整体向前顶推时，每次整体向前顶推的距离均不小于所述盾构机的总长度；
步骤3012中和步骤3032中通过推进油缸(7)对所述盾构机进行向前顶推后，还需在上一个已安装的底部管片(6)与混凝土导台(9)之间设置多个临时支撑件，使上一个已安装的底部管片(6)通过多个所述临时支撑件稳固支撑于混凝土导台(9)上；
步骤301中进行第一次整体向前顶推之前，还需在所述盾构机后侧布设一个用于吊装底部管片(6)且能前后移动的管片吊装架(12)；
步骤303中进行下一次整体向前顶推之前，将管片吊装架(12)向前移动至所述盾构机的后配套台车(13)后侧；
步骤303中进行下一次整体向前顶推过程中，上一次整体向前顶推过程中安装的所有底部管片(6)组成所述盾构机的后配套台车(13)向前平移的台车平移通道；
步骤3032中顶推完成后，采用管片吊装架(12)对所述台车平移通道中位于最后侧的一个底部管片(6)进行拆除，并将所拆除底部管片(6)向前运送至盾构主机(5)后侧，再采用盾构管片拼装机(10)将该底部管片(6)安装在推进油缸(7)与上一个已安装的底部管片(6)之间。
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