CN109208637A - 在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法 - Google Patents

在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及先隧后站施工技术领域,公开了一种在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法。本发明包括盾构隧道与拟建车站区域连接的端头管片内进行临时加固;管片内设置隧道内填充墙;在拟建车站区域构筑地下连续墙;在拟建车站区域与隧道管片的相交位置构筑咬合桩,与两侧的地下连续墙形成封闭的整体支护结构;咬合桩为相互咬合、间隔排布的荤桩与素桩组成的连续的排桩结构;车站基坑开挖;车站主体结构施工;同时,进行洞门环梁的冷冻壁围护结构施工;冷冻壁达到设计条件后,进行洞门环梁的施工。本发明安全风险低,施工速度快,施工成本低。

Description

在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法
技术领域
本发明涉及先隧后站施工技术领域,特别是涉及一种在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法。
背景技术
随着社会的发展,城市地下轨道交通在逐步形成并推广,在富水砂层地区,隧道的盾构施工常常面临着地层特质所产生的各种问题,由于富水砂层为一种典型的力学不稳定地层,级配不良且大颗粒较多,形成粗粒搭接、细粒填隙的颗粒支撑结构,粘聚力小,地层反应灵敏,盾构施工或明挖施工很容易破坏原来相对稳定或平衡的状态而发生坍塌,在盾构施工过程中,较易发生工程安全事故,因此,对施工过程中的支护结构要求较高。
富水砂层中的地轨施工,一般是采用先进行车站明挖施工,然后再进行隧道的盾构掘进,这种施工方法对施工场地的要求较高,施工过程对周围环境的影响也相对较大,而在既有盾构隧道的基础上进行车站的明挖建设,车站一般采用地下连续墙作为围护结构,但是连续墙的设置难度较大,连续墙的成槽机难以穿过管片,在隧道内形成有效围护结构,极大程度的限制了先隧后站施工方式的应用,而且连续墙的防水效果较差,抗渗性能差,在富水砂层中的围护效果较差,极易发生渗水渗砂的情况,存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明提供一种安全风险低,施工速度快,施工成本低的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法。
解决的技术问题是:现有的先隧后站施工方法极少应用在富水砂层的地质施工中,连续墙设置难度大,可行性差,而且防水效果和抗渗性能均较差,极易发生渗水渗砂的情况,存在较大的安全隐患。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,包括以下步骤:
步骤一、盾构隧道与拟建车站区域连接的端头管片内进行临时加固;
步骤二、在盾构隧道与拟建车站区域连接位置的管片内设置隧道内填充墙;
步骤三、在拟建车站区域构筑地下连续墙,地下连续墙绕过隧道管片穿过的区域,贴合隧道管片外侧壁设置;
步骤四、在拟建车站区域与隧道管片的相交位置构筑咬合桩,与两侧的地下连续墙形成封闭的整体支护结构;咬合桩为相互咬合、间隔排布的荤桩与素桩组成的连续的排桩结构,
步骤五、采用先撑后挖、分层分段的方式进行车站基坑开挖;
步骤六、基坑开挖到底后,进行车站主体结构施工;
步骤七、同时,基坑开挖到底后,进行洞门环梁的冷冻壁围护结构施工;
步骤八、冷冻壁达到设计条件后,进行洞门环梁的施工;
步骤九、在洞门环梁施工完成后,拆除冻结系统,切除隧道内的冻结管,孔洞做密封处理。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,步骤一中临时加固采用临时加固支架,所述临时加固支架竖直设置在隧道填充墙远离拟建车站区域一侧的30m范围内;临时加固支架为井字形型钢支架,沿隧道延伸方向均匀间隔设置。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,步骤二中填充墙的厚度为单节管片长度的2-3倍;具体设置方法包括以下步骤:
步骤a、安装填充墙两侧钢模板的背撑骨架;
步骤b、在背撑骨架上挂设钢模板;钢模板为由一组扇形单元板顺次拼接组成的圆形模板,扇形单元板按照自下而上、从中间向两边的顺序进行安装,
步骤c、在钢模板外周设置防渗帘幕;
步骤d、在钢模板之间填充混凝土。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,步骤c中的防渗帘幕为橡胶垫圈,沿钢模板外周、贴合隧道管片内侧壁设置;防渗帘幕的下端通过压接组件与钢模板外周边沿的侧壁固定,上端垂直弯折、水平向填充墙内部方向延伸,并与隧道管片的内侧壁贴合设置;所述压接组件包括压环、卡板、压紧螺母和螺杆,螺杆依次穿过钢模板、防渗帘幕、压环和卡板后,螺杆两端分别以压紧螺母锁紧固定。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,步骤d中混凝土填充的具体施工方法,包括以下步骤:
A、利用地面小钻机进行引孔,引孔至填充墙所在隧道管片的顶部外侧壁;
B、引孔完成后,下放钢套管至隧道管片顶部;
C、对孔内进行灌浆回填,灌浆采用水灰比1:1的水泥浆,孔内冒浆后停止灌浆;
D、利用地面小钻机在钢套管内再次进行抽芯引孔,引孔至管片顶部时,直接抽穿隧道管片,形成抽芯孔即为填充墙的灌浆泵管;
E、利用灌浆泵管,从地面向钢模板之间回填细石混凝土,回填的过程中,通过人闸进行排气和观察,并实时监测钢模板的变形情况;
F、待回填混凝土初凝后,通过钢模板上预留的注浆孔向钢模板内进行单液浆注浆,钢模板顶部向外冒浆后停止注浆;
G、待浆液初凝后,进行二次补浆,钢模板顶部向外冒浆后停止注浆,封堵注浆孔。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,步骤四中咬合桩按照先施工素桩,待素桩全部施工完毕后,再施工素桩之间的荤桩的顺序进行施工;咬合桩与地下连续墙的连接位置还设置有旋喷桩。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,步骤七中的冷冻壁围护结构,包括A排冻结管和B排冻结管;在A排冻结管和B排冻结管内依次通入液氮和盐水后,在车站基坑与隧道管片连接处及隧道管片四周的地层中形成冷冻壁围护结构;
A排冻结管位于咬合桩内,由地面垂直打入,底端均超出隧道管片底面设置,A排冻结管是由冻结管沿垂直于隧道水平轴线方向的纵截面并列排布组成的管幕;
B排冻结管与A排冻结管沿隧道水平轴线方向并列排布,位于A排冻结管远离车站基坑一侧,B排冻结管包括一组垂直设置的Bc管和位于Bc管两侧的B0管与Bx管,Bc管的数量与A排冻结管数量一致,且一一对应设置,B0管与Bx管倾斜对称设置,由地面倾斜打入,分别从隧道管片两侧穿过、于隧道管片下方相交。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,所述A排冻结管均匀间隔排布,相邻冻结管之间的距离为1-1.5m;A排冻结管包括位于两侧边的A1管和An管,以及位于A1管与An管之间的一组Ai管,A1管与An管分别位于隧道管片两侧;A1管与An与隧道管片的最小水平距离不超过1m。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,所述Bc管包括位于两侧边的B1管和Bn管,以及位于B1管与Bn管之间的一组Bi管,Bi管由地面垂直打入、底端伸至隧道管片外侧面上方。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,进一步的,所述冷冻壁围护结构的施工方法,具体包括以下步骤:
(7.1)、确定冻结管的设置位置;
根据待施工的洞门环梁的位置和宽度,结合工程特点、土层条件以及施工现场情况确定冷冻壁的厚度;根据咬合桩的位置和直径确定A排冻结管的地面打入位置,并由此确定B排冻结管的地面打入位置;
(7.2)、布设冻结孔;
将冻结管由地面打入,注意控制冻结管的打入角度和长度;
(7.3)、设置测温孔;
(7.4)、拆除冻结孔的施工设备,将冻结管与液氮冻结系统连接;
(7.5)、液氮积极冻结;以液氮为冷冻介质,运行液氮冻结系统冻结周围土层,在隧道管片的外侧周围和洞门环梁的施工截面处形成封闭的冷冻壁围护结构;
(7.6)、液氮积极冻结达到设计冻结条件后,拆除液氮冻结系统,将冻结管与盐水冻结系统连接;
(7.7)、盐水维持冻结;以盐水为冷冻介质,运行盐水冻结系统进行维持冻结。
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法与现有技术相比,具有如下有益效果:
本发明在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法采用先隧后站的施工思路,提出了盾构先行通过后,再施做地铁车站围护结构和车站主体结构的施工方法,适用于在既有隧道基础上新增明挖车站,或由于场地限制,导致无法先行进行明挖施工的情况,尤其适用于地质特性不稳定的富水砂层地质情况中;相比传统的先站后隧的施工方式,减少了盾构机的使用数量,运输吊装台次端头的加固数量等,大大降低了施工成本,缩短了施工周期;而且先隧后站的施工方法,最大限度的降低了明挖车站施工对周围环境的影响周期。
本发明明挖车站的围护结构为地下连续墙与咬合桩相结合形成封闭的整体围护结构,咬合桩穿过与拟建车站区域相交的隧道管片,施工难度小,施工效率高、周期短,而且形成的围护结构防水性能好,抗渗性能优异,可以有效避免富水砂层向围护结构内渗水渗砂的情况;本发明在洞门环梁的施工过程中采用了冷冻壁围护结构,冻结管分两排设置,A排冻结管竖直穿过隧道管片, B排冻结管围设在隧道管片四周,且最两侧的冻结管倾斜向下伸入隧道管片底部,将与车站围护结构的连接的隧道端部整面冻结,避免洞门环梁施工对既有隧道产生影响;冻结区域准确覆盖洞门环梁的施工位置,可有效避免洞门环梁与其围护结构之间的渗水渗砂现象,形成的冻结壁牢固性强,均匀性好,围护效果理想,质量可靠。
本发明冻结管从地面打入,施工难度小,不会对既有隧道和即将进行的车站施工产生任何不利影响,与从隧道内向外水平设置冻结管的方式相比,施工周期短,难度小,效率高,冻结范围大,围护效果好。
本发明采用液氮积极冷冻和盐水维护冷冻的方式相结合,在确保冻结效果的同时,大大减少了液氮的使用量,降低了施工成本,避免了不必要的浪费。
下面结合附图对本发明的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法作进一步说明。
附图说明
图1为步骤一种临时加固支架的主视图;
图2为步骤二中隧道内填充墙的结构示意图;
图3为背撑骨架的主视图;
图4为钢模板的主视图;
图5为钢模板的安装顺序示意图;
图6为图2中M部位即背撑骨架与管片连接节点的细节结构示意图;
图7为图2中N部位即防渗帘幕处的细节结构示意图;
图8为咬合桩施工结构示意图;
图9为步骤七中冻结管设置的截面示意图;
图10为A排冻结管的排布示意图;
图11为B排冻结管的排布示意图;
图12为冻结管排布的横截面示意图;
图13为施工完成的冻结壁围护结构示意图。
附图标记:
1-管片;11-临时加固支架;2-车站基坑;3-地下连续墙;4-咬合桩;41-荤桩;42-素桩;43-旋喷桩;5-冷冻壁;61-A排冻结管;62-B排冻结管;7-填充墙;8-背撑骨架;81-支撑杆;82-连接板;83-连接杆;84-吊装螺栓;9-钢模板;91-扇形单元板;92-背楞;93-防渗帘幕;94-压接组件;941-压环;942-卡板;943-压紧螺母;944-螺杆;95-人孔;96-注浆孔。
具体实施方式
如图1所示,本发明在在富水砂层地区,提出了盾构先行通过后,再施做地铁车站围护结构和车站主体结构的施工方法,适用于在既有隧道基础上新增明挖车站,或由于场地限制,导致无法先行进行明挖施工的情况,具体的施工方法包括以下步骤。
步骤一、盾构隧道与拟建车站区域连接的端头管片1内进行临时加固;
在盾构隧道与拟建车站区域连接的一端管片1内,竖直设置临时加固支架11,以防止管片1变形开裂,临时加固支架11设置在隧道填充墙7远离拟建车站区域一侧,自隧道填充墙7远离拟建车站区域一侧的侧立面起、至距离该侧立面30m的范围内;临时加固支架11为井字形型钢支架,如图1所示,沿隧道延伸方向均匀间隔设置,临时加固支架11位于每片盾构管片1的中部,相邻临时加固支架11之间的距离为每片盾构管片1的长度。
步骤二、在盾构隧道与拟建车站区域连接位置的管片1内设置隧道内填充墙7;如图2所示,填充墙7的厚度为单节管片1长度的2-3倍。
具体的设置方法,包括以下步骤:
步骤a、安装填充墙7两侧钢模板9的背撑骨架8;
如图3所示,背撑骨架8为竖直设置的放射形支架,由至少8根支撑杆81连接组成,支撑杆81具有一个公共顶点,公共顶点位于隧道截面的几何中心位置,支撑杆81为宽度不小于200mm的H型钢,支撑杆81外侧端部垂直弯折、水平向外延伸形成连接板82,连接板82通过吊装螺栓84与隧道管片1固定连接,连接板82与支撑杆81之间设置有加劲板;相邻支撑杆81的端部还设置有连接杆83,连接杆83两端分别与支撑杆81侧壁焊接固定,提高背撑骨架8的整体性。
步骤b、在背撑骨架8上挂设钢模板9;
如图4所示,钢模板9为由一组扇形单元板91顺次拼接组成的圆形模板,竖直设置,每个扇形单元板91所对应的圆心角为36°,扇形单元板91之间通过螺栓连接,扇形单元板91与背撑骨架8焊接固定;钢模板9上设置有人孔95,顶部预留有注浆孔96;
扇形单元板91按照自下而上、从中间向两边的顺序进行安装,如图5所示,将钢模板9划分成7个区域,靠近隧道下方的区域面积大于靠近隧道上方的区域面积,扇形单元板91按照I单元-II单元-III单元-Ⅳ单元-Ⅴ单元-Ⅵ单元-Ⅶ单元的顺序,顺次安装;
扇形单元板91背部设置有一组背楞92,背楞92沿扇形的半径方向间隔排布,背楞92为高度不小于140mm的槽钢,沿扇形的弦长长度方向设置,相邻背楞92之间的距离不小于450mm。
步骤c、在钢模板9外周设置防渗帘幕93;
防渗帘幕93为厚度不小于15mm的橡胶垫圈,沿钢模板9外周、贴合隧道管片1内侧壁设置,防渗帘幕93的下端通过压接组件94与钢模板9外周边沿的侧壁固定,上端垂直弯折、水平向填充墙7内部方向延伸,并与隧道管片1的内侧壁贴合设置;
压接组件94包括压环941、卡板942、压紧螺母943和螺杆944,螺杆944依次穿过钢模板9、防渗帘幕93、压环941和卡板942后,螺杆944两端分别以压紧螺母943锁紧固定;卡板942为宽度不小于150mm的环片,沿防渗帘幕93周向设置,卡板942外侧边沿向上、贴合防渗帘幕93的下表面设置;卡板942上开设有长圆形通孔,长圆形通孔的长度方向与卡板942的宽度方向一致,长圆形通孔的长度不超过卡板942宽度的1/2。
步骤d、在钢模板9之间填充混凝土;
具体的施工方法,包括以下步骤:
A、利用地面小钻机进行引孔,引孔至填充墙7所在隧道管片1的顶部外侧壁;
B、引孔完成后,下放钢套管至隧道管片1顶部;
C、对孔内进行灌浆回填,灌浆采用水灰比1:1的水泥浆,孔内冒浆后停止灌浆;
D、利用地面小钻机在钢套管内再次进行抽芯引孔,引孔至管片1顶部时,直接抽穿隧道管片1,形成抽芯孔即为填充墙7的灌浆泵管;
E、利用灌浆泵管,从地面向钢模板9之间回填细石混凝土,回填的过程中,通过人闸进行排气和观察,并实时监测钢模板9的变形情况;
F、待回填混凝土初凝后,通过钢模板9上预留的注浆孔96向钢模板9内进行单液浆注浆,钢模板9顶部向外冒浆后停止注浆;
G、待浆液初凝后,进行二次补浆,钢模板9顶部向外冒浆后停止注浆,封堵注浆孔96。
步骤三、在拟建车站区域构筑地下连续墙3,地下连续墙3绕过隧道管片1穿过的区域,贴合隧道管片1外侧壁设置。
步骤四、在拟建车站区域与隧道管片1的相交位置构筑咬合桩4,与两侧的地下连续墙3形成封闭的整体支护结构,并在咬合桩4与地下连续墙3的连接位置设置旋喷桩43,以加强连接位置的止水效果,如图8所示;
咬合桩4为相互咬合、间隔排布的荤桩41与素桩42组成的连续的排桩结构;先构筑咬合桩4两侧的导墙,再以全套管全回转钻机成孔,按照先施工素桩42,待素桩42全部施工完毕后,再施工素桩42之间的荤桩41的顺序进行施工。
其中,荤桩41和素桩42的单桩施工过程,具体包括以下步骤:
①全套管全回转钻机就位:定位放样排桩的中心线,将点位反到导墙顶面上,作为钻机定位控制点;移动全套管全回转钻机至正确的施工位置,使全套管全回转钻机的抱管器中心与导墙预留孔位的中心对齐;
②设置第一节套管和第二节套管:利用全套管全回转钻机埋设第一节套管和第二节套管,确保第一节套管和第二节套管的垂直度;在套管压入的过程中,用经纬仪不断校核套管的垂直度,当下压套管的垂直度偏差不大于0.5%时,固定全套管全回转钻机的下夹具,利用上夹具调整下压套管的垂直度,当下压套管的垂直度偏差大于0.5%时,应拔出套管重新埋设,也可各方位移动全套管全回转钻机,调整位置纠正下压套管的垂直度偏移;
③埋设护筒:护筒内径比钻头直径大200mm,护筒长度为3~5m;
④抓斗取土、孔底清渣:先压入带刃尖的第一节套管,当压入深度为2.5-3.0m时,开始用抓斗从第一节套管内取土,然后一边抓土,一边下压第一节套管,取土过程中始终保持第一节套管底口超前于取土面2.5m以上;第一节套管压入土中后,地面上预留1.2-1.5 m,以便于接管,检测成孔垂直度,若不合格则进行纠偏调整,若合格则在第一节套管尾部连接第二节套管,重复下压、取土直至达到桩孔的设计孔底;然后检查孔的深度、垂直度、清除孔底虚土;
⑤设置孔底垫板:在桩孔底部吊放孔底垫板,孔底垫板的直径比桩孔的内径小50mm,孔底垫板的厚度不小于0.2m;
⑥进行成桩施工:荤桩41则需要先吊放钢筋笼至桩孔内,然后浇筑混凝土,素桩42则直接向桩孔内浇筑混凝土;混凝土的浇筑采用导管法浇筑,随时测量桩孔内混凝土的高度,并调整导管的高度,控制导管出料口的位置深度为2-4m;
⑦拔出导管及护筒:待混凝土浇筑完毕之后,先将导管拔出再将护筒拔出。
步骤五、采用先撑后挖、分层分段的方式进行车站基坑2开挖;基坑开挖到管片1顶部后,进行掏槽开挖,破除露出的第一环管片1K块后,其他均采用龙门吊进行管片1分块吊装拆除;基坑开挖到底后,及时进行封底。
步骤六、进行车站主体结构施工,主体结构施工与普通明挖结构施工基本相同。
步骤七、同时,基坑开挖到底后,进行洞门环梁的冷冻壁5围护结构施工;冷冻壁5围护结构包括A排冻结管61和B排冻结管62,如图9和图12所示;在A排冻结管61和B排冻结管62内依次通入液氮和盐水后,在车站基坑2与隧道管片1连接处及隧道管片1四周的地层中形成厚度不小于洞门环梁宽度1.5倍的冷冻壁5围护结构,如图13所示。
如图10所示,A排冻结管61位于咬合桩4内,由地面垂直打入,底端均超出隧道管片1底面设置,超出的距离不小于2.5m;A排冻结管61是由冻结管沿垂直于隧道水平轴线方向的纵截面并列排布组成的管幕;均匀间隔设置,相邻冻结管之间的距离为1-1.5m;A排冻结管61包括位于两侧边的A1管和An管,以及位于A1管与An管之间的一组Ai管,Ai管的数量不少于5根,A1管与An管分别位于隧道管片15两侧,与隧道管片15的最小水平距离不超过1m;A排冻结管61与咬合桩4偏心设置,A排冻结管61与咬合桩4靠近隧道管片1的一侧边沿的最小距离不超过100mm。
如图11所示,B排冻结管62与A排冻结管61沿隧道水平轴线方向并列排布,位于A排冻结管61远离车站基坑2一侧,与A排冻结管61的间距不大于洞门环梁宽度的0.5倍;B排冻结管62包括一组垂直设置的Bc管和位于Bc管两侧的B0管与Bx管,Bc管的数量与A排冻结管61数量一致,且一一对应设置,也包括位于两侧边的B1管和Bn管,以及位于B1管与Bn管之间的一组Bi管,Bi管由地面垂直打入、底端伸至隧道管片1外侧面上方,Bi管的底端与隧道管片15外侧面的垂直距离不大于50mm;B0管与Bx管倾斜对称设置,由地面倾斜打入,分别与B1管和Bn管交叉后、从隧道管片1两侧穿过,于隧道管片1下方相交,B0管和Bx管与竖直方向的夹角不小于20°,B0管和Bx管与隧道管片1外侧面的最小距离不超过0.5m。
A排冻结管61与B排冻结管62中的冻结管为不锈钢管。
冷冻壁5围护结构的施工方法,具体包括以下步骤:
(7.1)、确定冻结管的设置位置;
根据待施工的洞门环梁的位置和宽度,结合工程特点、土层条件以及施工现场情况确定冷冻壁5的厚度;根据咬合桩4的位置和直径确定A排冻结管61的地面打入位置,并由此确定B排冻结管62的地面打入位置;确保冷冻壁5围护结构的厚度不小于洞门环梁宽度1.5倍;
(7.2)、布设冻结孔;
采用地质钻机钻孔,然后泥浆护壁成孔,施工中注意控制钻孔的钻进角度,及时进行纠偏,成孔完成后,下放壁厚不小于6mm的无缝低碳钢管,然后在无缝低碳钢管内套设放入不锈钢管;
(7.3)、设置测温孔;用于实时掌握冷冻壁5不同部位的温度发展情况,以便根据温度变化及时调整冷冻循环介质和具体的冻结参数;
测温孔分布在隧道的两侧和顶部中央位置,设置在相邻冻结孔形成的冷冻胶圈的最小叠合位置处,即为冷冻体最薄弱的地方,最外侧测温孔距离最外侧冻结孔1m;
(7.4)、拆除冻结孔的施工设备,将内部的不锈钢管与液氮冻结系统连接;
液氮冻结系统由液氮循环干管、冻结器、连接管路、控制阀门等组成,冻结管路连接完成后,对供液不锈钢软管、液氮循环干管、排气管等外漏部分采用聚乙烯材料进行保温;
(7.5)、液氮积极冻结;以液氮为冷冻介质,运行液氮冻结系统冻结周围土层,在隧道管片1的外侧周围和洞门环梁的施工截面处形成封闭的冷冻壁5围护结构;液氮冻结系统的N2出气口的氮气温度控制在-100℃;
(7.6)、液氮积极冻结达到设计冻结条件后,拆除液氮冻结系统,将冻结管与盐水冻结系统连接;
盐水冻结系统由冻结站、去回路盐水干管、控制阀门组成,冻结站通过去回路盐水干管与冻结管连接,通过控制阀门完成盐水维护冷冻的调节过程;
(7.7)、盐水维持冻结;以盐水为冷冻介质,运行盐水冻结系统进行维持冻结,同时进行洞门环梁的施工;
盐水维护冻结的过程中,盐水去路与回路的温差控制在2℃内,并结合土体测温数据进行信息化施工。
步骤八、冷冻壁5达到设计条件后,进行洞门环梁的施工;
盐水冷冻达到设计条件后,且端头洞门相邻流水段中板结构施工完成后,开始进行洞门破除施工,按照先上半导洞门、后下半导洞门的顺序,进行管片1内咬合桩4和填充墙7的凿除,以及洞门环梁的施工。
步骤九、在洞门环梁施工完成后,拆除盐水冻结系统,切除隧道内的冻结管,孔洞做密封处理;
具体的拆除方式;先关闭盐水冻结系统的阀门,拆除洞门内冻结管的保温层,切除隧道内的冻结管,然后采用环氧砂浆进行孔口封堵,并在冻结管孔洞内预留注浆管,待解冻完成后进行注浆封堵。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、在盾构隧道与拟建车站区域连接的端头管片(1)内进行临时加固;
步骤二、在盾构隧道与拟建车站区域连接位置的管片(1)内设置隧道内填充墙(7);
步骤三、在拟建车站区域构筑地下连续墙(3),地下连续墙(3)绕过隧道管片(1)穿过的区域,贴合隧道管片(1)外侧壁设置;
步骤四、在拟建车站区域与隧道管片(1)的相交位置构筑咬合桩(4),与两侧的地下连续墙(3)形成封闭的整体支护结构;咬合桩(4)为相互咬合、间隔排布的荤桩(41)与素桩(42)组成的连续的排桩结构;
步骤五、采用先撑后挖、分层分段的方式进行车站基坑(2)开挖;
步骤六、车站基坑(2)开挖到底后,进行车站主体结构施工;
步骤七、车站基坑(2)开挖到底后,同时进行洞门环梁的冷冻壁(5)围护结构施工;
步骤八、冷冻壁(5)达到设计条件后,进行洞门环梁的施工;
步骤九、在洞门环梁施工完成后,拆除冻结系统,切除隧道内的冻结管,孔洞做密封处理。
2.根据权利要求1所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:步骤一中临时加固采用临时加固支架(11),所述临时加固支架(11)竖直设置在隧道填充墙(7)远离拟建车站区域一侧的30m范围内;临时加固支架(11)为井字形型钢支架,沿隧道延伸方向均匀间隔设置。
3.根据权利要求1所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:步骤二中填充墙(7)的厚度为单节管片(1)长度的2-3倍;具体设置方法包括以下步骤:
步骤a、安装填充墙(7)两侧钢模板(9)的背撑骨架(8);
步骤b、在背撑骨架(8)上挂设钢模板(9);钢模板(9)为由一组扇形单元板(91)顺次拼接组成的圆形模板,扇形单元板(91)按照自下而上、从中间向两边的顺序进行安装,
步骤c、在钢模板(9)外周设置防渗帘幕(93);
步骤d、在钢模板(9)之间填充混凝土。
4.根据权利要求3所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:步骤c中的防渗帘幕(93)为橡胶垫圈,沿钢模板(9)外周、贴合隧道管片(1)内侧壁设置;防渗帘幕(93)的下端通过压接组件(94)与钢模板(9)外周边沿的侧壁固定,上端垂直弯折、水平向填充墙(7)内部方向延伸,并与隧道管片(1)的内侧壁贴合设置;所述压接组件(94)包括压环(941)、卡板(942)、压紧螺母(943)和螺杆(944),螺杆(944)依次穿过钢模板(9)、防渗帘幕(93)、压环(941)和卡板(942)后,螺杆(944)两端分别以压紧螺母(943)锁紧固定。
5.根据权利要求3所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:步骤d中混凝土填充的具体施工方法,包括以下步骤:
A、利用地面小钻机进行引孔,引孔至填充墙(7)所在隧道管片(1)的顶部外侧壁;
B、引孔完成后,下放钢套管至隧道管片(1)顶部;
C、对孔内进行灌浆回填,灌浆采用水灰比1:1的水泥浆,孔内冒浆后停止灌浆;
D、利用地面小钻机在钢套管内再次进行抽芯引孔,引孔至管片(1)顶部时,直接抽穿隧道管片(1),形成抽芯孔即为填充墙(7)的灌浆泵管;
E、利用灌浆泵管,从地面向钢模板(9)之间回填细石混凝土,回填的过程中,通过人闸进行排气和观察,并实时监测钢模板(9)的变形情况;
F、待回填混凝土初凝后,通过钢模板(9)上预留的注浆孔(96)向钢模板(9)内进行单液浆注浆,钢模板(9)顶部向外冒浆后停止注浆;
G、待浆液初凝后,进行二次补浆,钢模板(9)顶部向外冒浆后停止注浆,封堵注浆孔(96)。
6.根据权利要求1所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:步骤四中咬合桩(4)按照先施工素桩(42),待素桩(42)全部施工完毕后,再施工素桩(42)之间的荤桩(41)的顺序进行施工;咬合桩(4)与地下连续墙(3)的连接位置还设置有旋喷桩(43)。
7.根据权利要求1所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:步骤七中的冷冻壁(5)围护结构,包括A排冻结管(61)和B排冻结管(62);在A排冻结管(61)和B排冻结管(62)内依次通入液氮和盐水后,在车站基坑(2)与隧道管片(1)连接处及隧道管片(1)四周的地层中形成冷冻壁(5)围护结构;
A排冻结管(61)位于咬合桩(4)内,由地面垂直打入,底端均超出隧道管片(1)底面设置,A排冻结管(61)是由冻结管沿垂直于隧道水平轴线方向的纵截面并列排布组成的管幕;
B排冻结管(62)与A排冻结管(61)沿隧道水平轴线方向并列排布,位于A排冻结管(61)远离车站基坑(2)一侧,B排冻结管(62)包括一组垂直设置的Bc管和位于Bc管两侧的B0管与Bx管,Bc管的数量与A排冻结管(61)数量一致,且一一对应设置,B0管与Bx管倾斜对称设置,由地面倾斜打入,分别从隧道管片(1)两侧穿过、于隧道管片(1)下方相交。
8.根据权利要求7所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:所述A排冻结管(61)均匀间隔排布,相邻冻结管之间的距离为1-1.5m;A排冻结管(61)包括位于两侧边的A1管和An管,以及位于A1管与An管之间的一组Ai管,A1管与An管分别位于隧道管片(1)两侧;A1管与An与隧道管片(1)的最小水平距离不超过1m。
9.根据权利要求7所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:所述Bc管包括位于两侧边的B1管和Bn管,以及位于B1管与Bn管之间的一组Bi管,Bi管由地面垂直打入、底端伸至隧道管片(1)外侧面上方。
10.根据权利要求7所述的在既有隧道基础上新增明挖车站的施工方法,其特征在于:所述冷冻壁(5)围护结构的施工方法,具体包括以下步骤:
(7.1)、确定冻结管的设置位置;
根据待施工的洞门环梁的位置和宽度,结合工程特点、土层条件以及施工现场情况确定冷冻壁(5)的厚度;根据咬合桩(4)的位置和直径确定A排冻结管(61)的地面打入位置,并由此确定B排冻结管(62)的地面打入位置;
(7.2)、布设冻结孔;
将冻结管由地面打入,注意控制冻结管的打入角度和长度;
(7.3)、设置测温孔;
(7.4)、拆除冻结孔的施工设备,将冻结管与液氮冻结系统连接;
(7.5)、液氮积极冻结;以液氮为冷冻介质,运行液氮冻结系统冻结周围土层,在隧道管片(1)的外侧周围和洞门环梁的施工截面处形成封闭的冷冻壁(5)围护结构;
(7.6)、液氮积极冻结达到设计冻结条件后,拆除液氮冻结系统,将冻结管与盐水冻结系统连接;
(7.7)、盐水维持冻结;以盐水为冷冻介质,运行盐水冻结系统进行维持冻结。
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