CN108204240B - 新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法 - Google Patents

新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法，其加固体系包括既有隧道，所述既有隧道上设置有新建隧道超前小导管和大管棚施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架，所述导向架中沿地铁区间隧道打设有导向管，所述导向架中还设置有沿着导向管方向打设的大管棚；其加固方法包括如下步骤：开挖管棚施工工作室、做好初期支护、施工拱顶部超前小导管、架设导向架，施作导向管，施工大管棚，注浆加固拱底下注浆范围内的土层、施作拱顶和边墙初期支护，仰拱初期支护封闭成环、施作仰拱二次衬砌、二次衬砌封闭成环。本发明加固效果好，施工效率高，严格控制既有隧道变形，不影响结构安全和正常运营。

Description

新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固 方法
技术领域
本发明属于地铁工程领域，具体涉及一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法。
背景技术
随着城市建设的急速发展及交通线网的不断加密，新建地铁隧道小净距上跨既有地铁隧道、市政交通隧道等类似工程越来越多。在小净距上跨工程中，由于上部隧道开挖施工、破除既有隧道结构物、土体卸荷等因素，常使下部隧道上浮，影响下部结构正常使用，更甚者导致既有隧道结构破坏，造成安全事故。
在既有小净距上跨隧道工程中，一般采用锚杆结合注浆法、地层搅拌加固等方式进行施工处理，然而由于锚杆注浆进尺短、土层搅拌加固受地面制约条件多等原因，实际作用很难满足工程需求。
因此，工程中急需一种加固效果好、施工效率高、变形控制能力高的加固方法来满足现实工程的迫切需求。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法。
本发明的技术方案是：一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，包括既有隧道，其加固体系包括既有隧道，所述既有隧道上设置有新建隧道超前小导管和大管棚施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架，所述导向架中沿地铁区间隧道打设有导向管，所述导向架中还设置有沿着导向管方向打设的大管棚。
所述大管棚上形成连接用丝扣和注浆用注浆孔。
所述支护体系包括工作室拱架、锁脚锚杆、超前小导管、混凝土等构筑的初期支护。
所述初期支护内设置有二次衬砌。
所述既有隧道中设置有既有隧道锚杆，所述既有隧道上方的既有隧道锚杆侵入到新建隧道中。
所述隧道锚杆探出新建隧道的部分为静力切割掉的静力割除段锚杆。
一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系的加固方法，包括如下步骤：
（ⅰ）开挖管棚施工工作室，做好管棚工作室初期支护。
（ⅱ）喷射混凝土封闭工作面，施工拱顶部超前小导管。
（ⅲ）架设导向架，施作导向管，在仰拱施工大管棚，注浆加固拱底下注浆范围内的土层。
（ⅳ）台阶法开挖上半断面土体a，施作初期支护，台阶处打设两根锁脚锚杆；然后开挖核心土体b。
（ⅴ）开挖c部土体，静力割除既有隧道的既有隧道锚杆，并施作边墙初期支护，仰拱初期支护封闭成环。
（ⅵ）敷设仰拱防水板，施作仰拱二次衬砌。
（ⅶ）敷设边墙、拱部防水板，施作边墙、拱部二次衬砌，二次衬砌封闭成环。
所述管棚施工工作室较正洞标准拱架大850mm。
所述工作面后6m为开挖管棚施工工作室。
所述注浆范围为拱底下3m。
本发明的有益效果如下：
本发明采用大管棚一次施作成型加固效果好，施工效率高，能严格控制既有隧道的变形，不影响其结构安全和正常运营。
本发明管棚自身大孔径及注浆孔可以有效的保证注浆效果。
本发明注浆加固体系硬化后形成的类梁板加固体系可以有效的控制既有隧道上浮变形。
本发明采用暗挖法，对周边环境影响和交通影响小。
本发明克服了以往上跨隧道工程中注浆效果差、加固效果不显著、控制变形差及多次施工加固等不良问题，本发明施作大管棚速度快、注浆效率高、施工工期少、控制变形能力强、避免多次加固节省投资，可以有效的应用在人工填土、砂土、粉土、粘性土以及岩层中。
附图说明
图1 是本发明中新建隧道的横断面图；
图2 是本发明中小净距上跨既有隧道的纵断面图；
图3 是本发明中大管棚的结构示意图；
图4~9 是本发明中加固方法的施工工序图；
其中：
1 工作室拱架 2 超前小导管
3 初期支护 4 二次衬砌
5 导向架 6 导向管
7 大管棚 8 轨面线
9 既有隧道锚杆 10 静力割除段锚杆
11 注浆范围 12 锁脚锚杆
13 既有隧道 14 丝扣
15 注浆孔。
实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1~9所示，一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，包括既有隧道13，所述既有隧道13上设置有新建隧道超前小导管2和大管棚7施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架5，所述导向架5中沿地铁区间隧道打设有导向管6，所述导向架5中还设置有沿着导向管6方向打设的大管棚7。
所述大管棚7上形成连接用丝扣14和注浆用注浆孔15。
所述支护体系包括工作室拱架1、锁脚锚杆12、超前小导管2、混凝土等构筑的初期支护3。
所述初期支护3内设置有二次衬砌4。
所述既有隧道13中设置有既有隧道锚杆9，所述既有隧道13上方的既有隧道锚杆9侵入到新建隧道中。
所述隧道锚杆9探出新建隧道的部分为静力切割掉的静力割除段锚杆10。
本发明在新建隧道拱底施作大管棚7，之后通过大管棚7自身注浆孔15注浆加固新建地铁隧道，最后及时施作初期支护3和二次衬砌4，使加固土体、大管棚7、初期支护3、二次衬砌4等加固体系形成类似钢筋混凝土梁板。
如图4~9所示，一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系的加固方法，包括如下步骤：
ⅰ 开挖管棚施工工作室，做好管棚工作室初期支护。
ⅱ 喷射混凝土封闭工作面，施工拱顶部超前小导管2，如图4。
ⅲ 架设导向架5，施作导向管6，在仰拱施工大管棚7，注浆加固拱底下注浆范围11内的土层。
ⅳ 台阶法开挖上半断面土体a，施作初期支护3，台阶处打设两根锁脚锚杆12；然后开挖核心土体b，如图5。
ⅴ 开挖c部土体，静力割除既有隧道的既有隧道锚杆9的静力割除段锚杆10，并施作边墙初期支护，仰拱初期支护封闭成环，如图6。
ⅵ 敷设仰拱防水板，施作仰拱二次衬砌4，如图7。
ⅶ 敷设边墙、拱部防水板，施作边墙、拱部二次衬砌，二次衬砌封闭成环，如图8、9。
所述管棚施工工作室较正洞标准拱架大850mm。
所述工作面后6m为开挖管棚施工工作室。
所述注浆范围11为拱底下3m。
实施案例
利用于某地铁4号线上跨既有公路隧道的设计施工中。
主要技术难点为：
①新建地铁4号线区间隧道与既有已运营公路隧道结构之间净距小，如采取直接开挖隧道则对既有公路隧道结构会有不利影响。
②需要破除部分既有隧道系统支护锚杆将对既有隧道结构及运营产生一定的影响，因此怎样细化解决新建地铁4号线区间隧道开挖时对既有公路隧道产生影响，两者之间的加固设计和改造将对增加社会经济效益、降低风险、既有隧道运营的影响程度等至关重要。
经过多番论证设计后，设计施工采用本文所示发明方法。保护形式采用预注浆、超前小导管和大管棚的支护加固形式。现场施工经验、监测数据及既有隧道的运营监测数据充分证明：采用大管棚加固新建地铁隧道底部土体技术可以严格控制既有隧道的结构的位移变形，确保隧道的安全正常运营；利用管棚补强夹层土体，避免了结构的破坏；利用静力切割方案噪声小，有利环境保护及文明施工。
本发明可广泛推广到新建隧道的上下穿越工程中，尤其适用小净距上跨既有市政隧道工程，可使工程更加安全、经济。

Claims (8)

1.一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，包括既有隧道（13），其特征在于：
所述既有隧道（13）上设置有新建隧道的超前小导管（2）和大管棚（7）施作空间的支护体系，所述支护体系包括工作室拱架（1）、锁脚锚杆（12）、超前小导管（2）、混凝土构筑的初期支护（3），所述初期支护（3）内设置有二次衬砌（4）；
所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架（5），所述导向架（5）中沿地铁区间隧道打设有导向管（6），所述导向架（5）中还设置有沿着导向管（6）方向打设的大管棚（7），在新建隧道仰拱施作大管棚（7），之后通过大管棚（7）自身注浆孔（15）注浆加固新建地铁隧道，最后及时施作初期支护（3）和二次衬砌（4），使加固土体、大管棚（7）、初期支护（3）、二次衬砌（4）加固体系形成类似钢筋混凝土梁板。
2.根据权利要求1所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，其特征在于：所述大管棚（7）上形成连接用丝扣（14）和注浆用注浆孔（15）。
3.根据权利要求1所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，其特征在于：所述既有隧道（13）中设置有既有隧道锚杆（9），所述既有隧道（13）上方的既有隧道锚杆（9）侵入到新建隧道中。
4.根据权利要求3所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，其特征在于：所述既有隧道锚杆（9）探出新建隧道的部分为静力切割掉的静力割除段锚杆（10）。
5.一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系的加固方法，其特征在于：包括如下步骤：
（ⅰ）开挖管棚施工工作室，做好管棚工作室初期支护
（ⅱ）喷射混凝土封闭工作面，施工拱顶部超前小导管（2）
（ⅲ）架设导向架（5），施作导向管（6），在仰拱施工大管棚（7），注浆加固拱底下注浆范围（11）内的土层
（ⅳ）台阶法开挖上半断面土体a，施作初期支护（3），台阶处打设两根锁脚锚杆（12）；然后开挖核心土体b
（ⅴ）开挖c部土体，静力割除既有隧道的既有隧道锚杆（9）的静力割除段锚杆（10），并施作边墙初期支护，仰拱初期支护封闭成环
（ⅵ）敷设仰拱防水板，施作仰拱二次衬砌（4）
（ⅶ）敷设边墙、拱部防水板，施作边墙、拱部二次衬砌，二次衬砌封闭成环。
6.根据权利要求5所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系的加固方法，其特征在于：所述管棚施工工作室较正洞标准拱架大850mm。
7.根据权利要求5所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系的加固方法，其特征在于：所述工作面后6m为开挖管棚施工工作室。
8.根据权利要求5所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系的加固方法，其特征在于：所述注浆范围（11）为拱底下3m。
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