CN107664035B - 盾构管廊先盾后井的施工方法 - Google Patents

盾构管廊先盾后井的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种盾构管廊先盾后井的施工方法,包括如下步骤:利用所述盾构机沿管廊的设计路线进行掘进施工;于挖掘形成的隧道内拼装管片;沿所述管廊的设计路线间隔布设工艺井,于所述工艺井的外周垂直于所述管廊的设计路线的两侧施工支护桩;当所述盾构机掘进施工至所述工艺井处时,切割所施工的支护桩并掘进通过所述工艺井,于所述工艺井处的隧道内拼装管片;于所述工艺井的外周平行于所述管廊的设计路线的两侧施工围护桩,所述围护桩与所述支护桩围设于所述工艺井的外周;以及施工所述工艺井,在施工的过程中将所述工艺井内的管片分层拆除。本发明能够解决工艺井受到管线改移、交通导改的影响而无法在盾构机到达时完成施工的问题。

Description

盾构管廊先盾后井的施工方法
技术领域
本发明涉及管幕暗挖法顶管施工领域,特指一种盾构管廊先盾后井的施工方法。
背景技术
城市地下综合管廊是新型城市市政管理基础设施,是建设现代化的重要标志之一。它对现代化城市环境、减少城市道路重复开挖,起到良好的示范和推动作用。建设地下综合管廊可满足实现城市集约化发展、空间综合利用的需要,拓展城市发展空间,建成高效运营、生态低碳的城市支撑体系;有效集约化利用道路下的空间,节约土地资源。
目前综合管廊的施工方法主要是采用明挖法,但明挖法存在大面积开挖、破坏环境,对交通、建筑物等地面设施影响大,噪声、粉尘等干扰周边居民正常工作生活,土方开挖回填占用大量地面空间,在地下水位较浅的情况下需要降水作业,埋深较大时有需要基坑支护,施工机械化程度低,效率不高,特殊情况下施工成本较高,但施工对技术、设备和人员要求低,在空旷城郊或新建城区施工具有成本优势。
为解决综合管廊的明挖法施工方法存在的问题,现有技术中还提出了一种盾构管廊的施工方法,盾构管廊主要由工艺井和盾构区间构成,采用先施工工艺井,后进行盾构穿越,称为“先井后盾”的施工方法,但在实际施工情形下,工艺井的施工会受到比如管线改移、交通导改的影响,而无法在盾构机达到时完成施工,从而导致了影响施工进度的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种盾构管廊先盾后井的施工方法,解决现有的盾构管廊施工方法中先井后盾的施工方法中容易产生工艺井无法提前完成施工而影响施工进度的问题。
实现上述目的的技术方案是:
本发明提供了一种盾构管廊先盾后井的施工方法,包括如下步骤:
提供盾构机,利用所述盾构机沿管廊的设计路线进行掘进施工;
在所述盾构机掘进过程中于挖掘形成的隧道内拼装管片;
沿所述管廊的设计路线间隔布设工艺井,于所述工艺井的外周垂直于所述管廊的设计路线的两侧施工支护桩;
当所述盾构机掘进施工至所述工艺井处时,切割所施工的支护桩并掘进通过所述工艺井,于所述工艺井处的隧道内拼装管片;
于所述工艺井的外周平行于所述管廊的设计路线的两侧施工围护桩,所述围护桩与所述支护桩围设于所述工艺井的外周;以及
施工所述工艺井,在施工的过程中将所述工艺井内的管片分层拆除。
本发明提供了一种先盾后井的盾构管廊的施工方法,能够使得盾构机先通过工艺井的位置,而后在施工工艺井,能够解决工艺井受到管线改移、交通导改的影响而无法在盾构机到达时完成施工的问题。先施工垂直于管廊的设计路线的支护桩,对工艺井处的土体起到加固的作用,且盾构机切割支护桩通过工艺井,所形成的盾构管片也能够对工艺井施工过程中提供支撑,提高了工艺井施工过程中的支护体系的稳定性。
本发明盾构管廊先盾后井的施工方法的进一步改进在于,施工所述工艺井,包括:
开挖所述工艺井的设置位置处的土体以形成基坑;
在开挖土体的过程中,于所述围护桩和所述支护桩的顶部施工冠梁,通过所述冠梁连接所述围护桩和所述支护桩;
于所述基坑的顶部施工首道混凝土支撑,将所述首道混凝土支撑斜向支撑于所述冠梁上;
随着土体的开挖,于所述围护桩之间施工钢支撑;
在开挖土体至所述工艺井内的管片处时,于所述管片的上方施工连接所述支护桩和所述围护桩的砼围檩,并于所述砼围檩上施工斜向设置的混凝土支撑;
接着向下开挖土体至基坑底,并施工工艺井内的主体结构。
本发明盾构管廊先盾后井的施工方法的进一步改进在于,施工支护桩和围护桩时,加大所述支护桩和所述围护桩的桩径和配筋以提高所述支护桩和所述围护桩的强度。
本发明盾构管廊先盾后井的施工方法的进一步改进在于,施工工艺井至所述工艺井内的管片位置处时,将所述工艺井内的管片分层拆除;
拆除管片的过程中,于所述围护桩之间施工钢支撑,并于所述管片的外侧沿所述管廊的设计路线的方向埋入锚索。
本发明盾构管廊先盾后井的施工方法的进一步改进在于,于所述工艺井处的隧道内拼装管片时,将所述管片的封顶块置于顶部。
本发明盾构管廊先盾后井的施工方法的进一步改进在于,将管片分层拆除之前还包括:
提供连系条,将所述连系条固设于所述工艺井内的管片的内侧面,通过所述连系条将多环管片拉结连接;
于所述工艺井的两侧施工与位于所述工艺井外侧的管片连接的环梁,而后拆除所述连系条。
本发明盾构管廊先盾后井的施工方法的进一步改进在于,将管片分层拆除之前还包括:
提供型钢支撑,将所述型钢支撑支撑于所述工艺井内的一环管片的下部。
本发明盾构管廊先盾后井的施工方法的进一步改进在于,将管片分层拆除,包括:
开挖土体至超过所述工艺井内的管片的上半环的标高,将上半环的管片拆除;
接着开挖土体至管片的底部,将下半环的管片拆除,从而完成管片的分层拆除。
附图说明
图1为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中盾构机穿过工艺井时的结构示意图。
图2为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中工艺井外周设置围护结构的结构示意图。
图3为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中工艺井处设置内支撑体系的结构示意图。
图4为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中工艺井处设置内支撑体系的第一实施例的剖视图。
图5为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中工艺井处设置内支撑体系的第二实施例的剖视图。
图6为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中管片的截面示意图。
图7为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中工艺井内的管片间设置连系条的结构示意图。
图8为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中管片和连系条连接的结构示意图。
图9为本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中连系条的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1,本发明提供了一种盾构管廊先盾后井的施工方法,沿盾构管廊的设计路线间隔布设多个工艺井,通过工艺井为管廊提供供风、排风、供电、消防以及吊装等功能,确保盾构管廊的施工安全。本发明提供的施工方法为先盾构机通过工艺井再进行工艺井的施工,即先盾后井。能够解决先井后盾的施工方法中由于工艺井施工不及时而导致的影响施工进度的问题,能够不影响盾构掘进施工的进度,节约施工成本。本发明的先盾后井的施工方法,能够保证工艺井施工过程中的安全及结构稳定。下面结合附图对本发明盾构管廊先盾后井的施工方法进行说明。
参阅图1,显示了本发明盾构管廊先盾后井的施工方法中盾构机穿过工艺井时的结构示意图。下面结合图1,对本发明提供的盾构管廊先盾后井的施工方法进行说明。
如图1所示,本发明提供的一种盾构管廊先盾后井的施工方法,包括如下步骤:
提供盾构机,利用盾构机沿着管廊的设计路线进行掘进施工,在设计位置处施工盾构井,将盾构机放置于盾构井内,并从盾构机沿着管廊的设计路线进行掘进施工;
在盾构机掘进施工过程中于挖掘形成的隧道内拼装管片10,所拼装的管片10作为盾构管廊;
沿管廊的设计路线间隔布设工艺井20,在工艺井20的外周垂直于管廊的设计路线的两侧施工支护桩31,较佳地,该支护桩31挡设于盾构机的掘进路线上;通过设置支护桩31来加固工艺井20处的土体,由于本发明采用先盾后井的施工方法,在盾构机通过工艺井20之后,该工艺井20上垂直于管廊的设计路线的两侧由于有管片10的存在而很难精确地施工支护桩31,故先施工位于盾构机掘进路线上的支护桩31,较佳地,支护桩31采用钻孔灌注桩,支护桩31内的钢筋采用玻璃纤维筋代替钢筋,以便于盾构机的切割;
当盾构机掘进施工至工艺井20处时,切割所施工的支护桩31并掘进通过工艺井20,于工艺井20处的隧道内拼装管片10,使得工艺井20所在的位置处设有管片10;
结合图2所示,在工艺井20的外周平行于管廊的设计路线的两侧施工围护桩32,围护桩32和支护桩31围设在工艺井20的外周,作为工艺井20的围护结构,对工艺井20起到了围护作用,确保工艺井20的结构稳定性,较佳地,围护桩32采用钻孔灌注桩;
施工工艺井20,在施工的过程中将工艺井20内的管片10分层拆除。
本发明提供的一种先盾后井的盾构管廊的施工方法,能够使得盾构机先通过工艺井的位置,而后在施工工艺井,能够解决工艺井受到管线改移、交通导改的影响而无法在盾构机到达时完成施工的问题。先施工垂直于管廊的设计路线的支护桩,对工艺井处的土体起到加固的作用,且盾构机切割支护桩通过工艺井,所形成的盾构管片也能够对工艺井施工过程中提供支撑,提高了工艺井施工过程中的支护体系的稳定性。
作为本发明的一较佳实施方式,施工工艺井20包括如下步骤:如图3和图4所示,开挖工艺井20的设置位置处的土体以形成基坑;在开挖土体的过程中,于围护桩32和支护桩31的顶部施工冠梁33,通过冠梁33连接围护桩32和支护桩31,冠梁33为混凝土结构,浇筑形成在围护桩32和支护桩31的顶部,并且通过冠梁33将围护桩32和支护桩31连接成一个整体,提高了围护桩32和支护桩31的结构强度。接着于基坑的顶部施工首道混凝土支撑34,基坑的土体开挖至首道混凝土支撑34的底部标高处时开始施工首道混凝土支撑34,将首道混凝土支撑34斜向支撑于冠梁33上,首道混凝土支撑34有多个,斜向的支撑在基坑的角部处,并与角部处的冠梁33支撑连接,形成一体的支撑结构;随着土体的开挖,于围护桩32之间施工钢支撑35,通过钢支撑35支撑基坑两侧的围护桩32,以提高围护桩的支护强度,保证基坑的稳定性,施工钢支撑35时,将即刻的土体开挖至钢支撑35的设计标高处,然后施工该处的钢支撑35,接着再向下开挖土体;在开挖土体至工艺井20内的管片10处时,于管片10的上方施工连接支护桩31和围护桩32的砼围檩38,并于砼围檩38上施工斜向设置的混凝土支撑37,支护桩31被管片10截断,位于管片10上方的支护桩31的底部没有桩底嵌固,牢固性较低,在位于管片10上的支护桩31的底部和围护桩32对应位置施工砼围檩38,利用砼围檩38将支护桩31的底部和围护桩32连接成一体,形成闭合的环形结构,并设置斜向的混凝土支撑37进行支撑加固,能够提高围护结构的强度,控制支护桩31和围护桩32的变形,从而控制基坑的变形。接着向下开挖土体至基坑底部,并施工工艺井20内的主体结构21。
工艺井20的基坑的内支撑体系包括冠梁33、首道钢支撑34、钢支撑35、砼围檩38以及混凝土支撑37,位于管片10上方的支护桩31的顶部通过冠梁33和首道钢支撑34形成了闭合的环形结构,底部通过砼围檩38和混凝土支撑37形成了闭合的环形结构,能够提高支护桩31的结构强度,且两个闭合的环形结构还连接了围护桩,将基坑的围护结构连接成整体,将围护结构连接成一体,且基坑的内部支撑体系与基坑外部的围护结构连接在一起,对基坑起到牢固且稳定的支护作用,保证基坑的施工安全及稳定。
作为本发明内支撑体系的第一实施例,内支撑体系还包括有设置在管片10区域处的钢支撑35和锚索36,工艺井20的土体开挖至工艺井20内的管片10的位置处时,将工艺井20内的管片10分层拆除;拆除管片10的过程中,于围护桩32之间施工钢支撑35,并于管片10的外侧沿管廊的设计路线的方向埋入锚索36。施工管片10位置处的内支撑体系时,采用边拆除管片10边施工钢支撑35和锚索36,钢支撑35以垂直于管廊的设计路线的方向设置,钢支撑35支撑于两侧的围护桩32之间。锚索36沿隧道方向在非隧道区域设置,将锚索36锚入到管片10外侧的土体内,锚索36位于工艺井20内的部分与工艺井20处的支护桩31固定连接,通过锚索36来加固工艺井20的基坑。
如图5所示,作为本发明的内支撑体系的第二实施例,在施工支护桩31和围护桩32时,加大支护桩31和围护桩32的桩径和配筋以提高支护桩31和围护桩32的强度。加大支护桩31和围护桩32的桩径,是将支护桩31和围护桩32设计为比盾构管廊先井后盾的工艺井围护结构采用的桩体直径大,若通常工艺中采用的桩体直径为0.8米,加大的支护桩31和围护桩32的桩径可为1米、1.2米、1.5米或1.8米,具体地,支护桩31和围护桩32的桩径根据工艺井20的深度以及支护要求来确定。通过加大支护桩31和围护桩32的桩径和配筋,增加桩体的强度,保证基坑开挖过程中的稳定性,在工艺井20内的管片10范围处可仅省略钢支撑35的设置,从而便于管片10处的土体开挖和二次衬砌结构的施工。
作为本发明的另一较佳实施方式,如图6所示,在工艺井20处的隧道内拼装管片10时,将管片10的封顶块11置于顶部。管片10包括多个分块,由多个分块拼接连接形成,将工艺井20内的管片10的封顶块11置于顶部,能够方便后期管片10的拆除操作。
作为本发明的又一较佳实施方式,如图7至图9所示,将工艺井20内的管片10分层拆除之前还包括:提供连系条42,将连系条42固设在工艺井20内的管片10的内侧面,通过连系条42将多环管片10拉结连接;较佳地,设置连系条42时,将位于工艺井20的侧墙处多个管片10通过连系条42拉结连接;于工艺井20的两侧施工与位于工艺井20外侧的管片10连接的环梁23,而拆除连系条42,在工艺井20的侧墙处对应工艺井20外侧的管片处设置有洞口22,该洞口22与位于工艺井20外侧的管片10连通,为加强该洞口22的结构强度,在该洞口22的四周浇筑环梁23,在环梁23施工完成后,将设置的连系条42拆除,然后再拆除位于工艺井20内的管片。环梁23为暗梁结构,后期施工工艺井20的主体结构21时,该环梁23置于工艺井20的侧墙内,环梁23加固了工艺井20的洞口22。较佳地,连系条42为U型结构,将连系条42的开口扣设在管片10的内侧面,而后通过连接螺栓将连系条42紧固连接在管片10上,连系条42贴设在管片10的内侧面,并与多个管片10紧固连接,从而将多个管片10拉结连接在一起。较佳地,该连系条42沿管片10的环向间隔设置。
结合图6所示,在将管片10分层拆除之前还包括:提供型钢支撑41,将型钢支撑41支撑于工艺井20内的一环管片10的下部。防止拆除管片10的上半环时,下半环受到土体压力的影响而产生破坏的风险。
将管片分层拆除,包括:
开挖土体至超过工艺井20内的管片10的上半环的标高,将上半环的管片拆除;
接着开挖土体至管片10的底部,将下半环的管片拆除,从而完成管片的分层拆除。在管片10的拆除过程中,加强监控测量,防止管片结构发生变形等异常情况。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明,本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而,实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种盾构管廊先盾后井的施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供盾构机,利用所述盾构机沿管廊的设计路线进行掘进施工;
在所述盾构机掘进过程中于挖掘形成的隧道内拼装管片;
沿所述管廊的设计路线间隔布设工艺井,于所述工艺井的外周垂直于所述管廊的设计路线的两侧施工支护桩;
当所述盾构机掘进施工至所述工艺井处时,切割所施工的支护桩并掘进通过所述工艺井,于所述工艺井处的隧道内拼装管片;
于所述工艺井的外周平行于所述管廊的设计路线的两侧施工围护桩,所述围护桩与所述支护桩围设于所述工艺井的外周;以及
施工所述工艺井,在施工的过程中将所述工艺井内的管片分层拆除;
施工工艺井至所述工艺井内的管片位置处时,将所述工艺井内的管片分层拆除;
拆除管片的过程中,于所述围护桩之间施工钢支撑,并于所述管片的外侧沿所述管廊的设计路线的方向埋入锚索;
施工所述工艺井,包括:
开挖所述工艺井的设置位置处的土体以形成基坑;
在开挖土体的过程中,于所述围护桩和所述支护桩的顶部施工冠梁,通过所述冠梁连接所述围护桩和所述支护桩;
于所述基坑的顶部施工首道混凝土支撑,将所述首道混凝土支撑斜向支撑于所述冠梁上;
随着土体的开挖,于所述围护桩之间施工钢支撑;
在开挖土体至所述工艺井内的管片处时,于所述管片的上方施工连接所述支护桩和所述围护桩的砼围檩,并于所述砼围檩上施工斜向设置的混凝土支撑;在位于管片上的支护桩的底部和围护桩对应位置施工砼围檩,利用所述砼围檩将位于所述管片上方的支护桩的底部和所述围护桩连接成一体形成闭合的环形结构;
接着向下开挖土体至基坑底,并施工工艺井内的主体结构;
将管片分层拆除之前还包括:
提供连系条,将所述连系条固设于所述工艺井内的管片的内侧面,通过所述连系条将多环管片拉结连接,所述连系条为U型结构,将所述连系条的开口扣设于管片的内侧面,而后通过连接螺栓将所述连系条紧固连接在所述管片上,所述连系条贴设在管片的内侧面并与多个管片紧固连接,从而将多个管片拉结连接在一起;
于所述工艺井的两侧施工与位于所述工艺井外侧的管片连接的环梁,而后拆除所述连系条。
2.如权利要求1所述的盾构管廊先盾后井的施工方法,其特征在于,施工支护桩和围护桩时,加大所述支护桩和所述围护桩的桩径和配筋以提高所述支护桩和所述围护桩的强度。
3.如权利要求1所述的盾构管廊先盾后井的施工方法,其特征在于,于所述工艺井处的隧道内拼装管片时,将所述管片的封顶块置于顶部。
4.如权利要求3所述的盾构管廊先盾后井的施工方法,其特征在于,将管片分层拆除之前还包括:
提供型钢支撑,将所述型钢支撑支撑于所述工艺井内的一环管片的下部。
5.如权利要求4所述的盾构管廊先盾后井的施工方法,其特征在于,将管片分层拆除,包括:
开挖土体至超过所述工艺井内的管片的上半环的标高,将上半环的管片拆除;
接着开挖土体至管片的底部,将下半环的管片拆除,从而完成管片的分层拆除。
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