CN109915167B - 盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其包括步骤：在待拆除管片以外的隧道内支设管片内支撑；将隧道上方土体挖至所述待拆除管片的顶部；于所述待拆除管片的顶部开设孔洞，于所述孔洞处对隧道内部进行土方回填；以所述待拆除管片的高度为开挖土层高度，边挖土边拆除所述待拆除管片。本发明对既有盾构隧道其中一段进行开孔回填土后进行全环管片拆除，确保拆除部位能够完成后续结构施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构隧道施工技术领域，尤其涉及一种盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法。
背景技术
为了对已经完成的盾构隧道增加出地面通道或者出地面功能的附属结构，需要对已完盾构隧道中的一段或多段进行全环管片拆除。目前隧道盾构施工技术中还没有类似技术。
发明内容
针对上述存在问题，本发明旨在提供一种盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，对既有盾构隧道其中一段进行开孔回填土后进行全环管片拆除，确保拆除部位能够完成后续结构施工。
为实现上述技术效果，本发明提供了一种盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其包括步骤：
在待拆除管片以外的隧道内支设管片内支撑；
将隧道上方土体挖至所述待拆除管片的顶部；
于所述待拆除管片的顶部开设孔洞，于所述孔洞处对隧道内部进行土方回填；以及
以所述待拆除管片的高度为开挖土层高度，边挖土边拆除所述待拆除管片。
本发明施工方法的改进在于，在支设所述管片内支撑之前还包括步骤：于所述待拆除管片的区域的上方设置周边围护结构。
本发明施工方法的改进在于，仅在待拆除管片以外的隧道第一环支设所述管片内支撑。
本发明施工方法的改进在于，在支设所述管片内支撑的步骤中，还包括：对支护管片的纵向拼缝进行开裂监测布控。
本发明施工方法的改进在于，所述开裂监测布控采用在纵向管片接缝处粘贴薄纸片，监测管片的纵向变形情况。
本发明施工方法的改进在于，在所述将隧道上方土体挖至所述待拆除管片的顶部的步骤中，采用分区块逐块开挖所述待拆除管片上方的土体；
并且，在每开挖完成一区块所述土体后，于所述区块内的待拆除管片上开设所述孔洞，以及自所述孔洞在所述区块范围进行土方回填，直至完成全部待拆除管片区域的土方回填，达到内外土压平衡。
本发明施工方法的改进在于，所述分区块包括：在待拆除管片的轴线方向上将待开挖土体区域划分为至少三个区块；在待拆除管片的径向方向上将待开挖土体区域划分为至少两个区块；
并且，按照由中间向两侧的顺序进行各块所述区块的所述逐块开挖。
本发明施工方法的改进在于，在每完成沿所述待拆除管片的轴线方向分布的相邻两个所述区块位置的管片内土方回填后，还包括步骤：于所述的两个区块之间在待拆除管片上开设附加孔洞，并自所述附加孔洞向下方管片内进行土方回填。
本发明施工方法的改进在于，在每完成位于外侧边缘位置的所述区块的土体开挖或所述区块下方的土方回填之后，于所述区块范围设置混凝土围檩和角部支撑。
本发明施工方法的改进在于，在所述边挖土边拆除所述待拆除管片的步骤中，包括：分层开挖土层，并将土层开挖与管片拆除交替进行。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：对既有盾构隧道其中一段进行开孔回填土后进行全环管片拆除，确保拆除部位能够完成后续结构施工。主要采用在围护结构形成后将盾构隧道上方土体挖至管片以上，通过放坡挖至管片并在其上开孔，并将管片以上土方通过打开的孔洞回灌至隧道内，确保隧道内外土体压力平衡，已达到大型机械有充足工作面上部自由行走，对管片及周围土体分层开挖，边挖边拆管片。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例中待拆除的盾构隧道的横断面示意图。
图2示出了本发明实施例中待拆除的盾构隧道的纵断面示意图。
图3示出了本发明实施例的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法中支设管片内支撑的纵断面示意图。
图4示出了本发明实施例中管片内支撑的结构示意图。
图5示出了图4实施例中A节点处的放大结构示意图。
图6示出了图4实施例中B节点处的放大结构示意图。
图7示出了图4实施例中C节点处的放大结构示意图。
图8示出了本发明实施例的拆除方法中隧道上部土体局部开挖至管片位置的施工状态的平面示意图。
图9示出了图8实施例中1-1位置的剖面结构示意图。
图10示出了本发明实施例的拆除方法中右线管片局部开孔，隧道内进行土方回填的施工状态的平面示意图。
图11示出了图10实施例中开孔结构的放大示意图。
图12示出了本发明实施例的拆除方法中左线管片局部开孔，隧道内进行土方回填的施工状态的平面示意图。
图13示出了图12实施例中2-2位置的剖面结构示意图。
图14示出了本发明实施例的拆除方法中平面1/4区域放坡挖至管片，开孔，回填的施工状态的平面示意图。
图15示出了图14实施例中3-3位置的剖面结构示意图。
图16示出了本发明实施例的拆除方法中两次回填之间开孔，回填的施工状态的平面示意图。
图17示出了图16实施例中4-4位置的剖面结构示意图。
图18示出了本发明实施例的拆除方法中施作平面1/4区域的混凝土围檩及支撑的施工状态的平面示意图。
图19示出了图18实施例中5-5位置的剖面结构示意图。
图20示出了本发明实施例的拆除方法中平面2/4区域放坡挖至管片，开孔，回填的施工状态的平面示意图。
图21示出了图20实施例中6-6位置的剖面结构示意图。
图22示出了本发明实施例的拆除方法中施作平面2/4区域的混凝土围檩及支撑的施工状态的平面示意图。
图23示出了图22实施例中7-7位置的剖面结构示意图。
图24示出了本发明实施例的拆除方法中施作平面3/4区域的混凝土围檩及支撑的施工状态的平面示意图。
图25示出了图24实施例中8-8位置的剖面结构示意图。
图26示出了本发明实施例的拆除方法中施作平面4/4区域的混凝土围檩及支撑的施工状态的平面示意图。
图27示出了图26实施例中9-9位置的剖面结构示意图。
图28示出了本发明实施例的拆除方法中机械挖除管片范围的第一层土方的施工状态的横断面示意图。
图29示出了本发明实施例的拆除方法中拆除封顶片(C片)的施工状态的横断面示意图。
图30示出了本发明实施例的拆除方法中机械挖除管片范围的第二层土方的施工状态的横断面示意图。
图31示出了本发明实施例的拆除方法中拆除邻片(B2型管片)的施工状态的横断面示意图。
图32示出了本发明实施例的拆除方法中拆除标准片(A型管片)的施工状态的横断面示意图。
图33示出了本发明实施例的拆除方法中机械挖除管片范围的第三层土方，拆除剩余标准片(A型管片)的施工状态的横断面示意图。
图34示出了本发明实施例的拆除方法中管片完全拆除后进行基坑内土方开挖的施工状态的横断面示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明是对既有盾构隧道其中一段进行开孔回填土后进行全环管片拆除，确保拆除部位能够完成后续结构施工的一种回填土全环管片拆除施工方法。主要通过下述技术方案来实现：1、围护桩施工。2、围护桩内土方开挖至管片上部2-3米；3、隧道内布设“米字形”内支撑；4、隧道管片上部开孔并进行回填土；5、管片上部的混凝土支撑施工；6、以管片高度为开挖土层高度，机械配合进行混凝土支撑下部土方开挖，边开挖边拆除管片至基坑底部。从而对既有盾构隧道其中一段进行开孔回填土后进行全环管片拆除，确保拆除部位能够完成后续结构施工。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地说明。
首先请参见图1和图2，图1示出了本发明实施例中待拆除的盾构隧道的横断面示意图，图2示出了本发明实施例中待拆除的盾构隧道的纵断面示意图，如图所示，本发明的拆除方法是针对已完盾构隧道中的一段如何进行全环管片拆除开展研究。在拆除待拆除管片10后，会在该区域设置图示的新结构20。待拆除的管片10全环由6片管片拼接而成，包括位于顶部的一封顶片(C型管片)、位于封顶片(C型管片)两侧的两邻片(B1型管片和B2 型管片)以及位于下部的其它三片标准片(A型管片)。
参见图3～34，示出了根据本发明实施例的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法的各个施工状态下的示例性结构示意图，如图所示，本发明拆除方法主要包括如下步骤：
步骤1、在拆除部分以外的隧道第一环支设“米字形”管片内支撑，并做好纵向管片拼缝的监测布控。
具体来说，参见图3，图3示出了本发明实施例的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法中支设管片内支撑的纵断面示意图，具体来说，在隧道外侧的围护结构施工完成后，再在待拆除管片10以外的隧道内支设“米字形”管片内支撑12，该围护结构采用基坑围护结构，为现有技术，主要包括支护桩111、水平钢支撑112和角部钢支撑113三部分，支护桩111竖直向下打入隧道两侧的土体中，支护桩111的打入深度位于隧道底标高以下，直至后续施工的基坑底以下，可以作为后续施工的基坑围护结构来使用。支护桩111的顶部设置冠梁，水平钢支撑112的两端连接至冠梁上，角部钢支撑113呈45°支撑在基坑四个角部位置。围护结构将待拆除管片10的区域全部围设在其中。
“米字形”管片内支撑12的具体结构参见图4所示，由同中心的三根液压支撑杆构成，三根液压支撑杆均沿圆形管片的直径布置，一端采用加筋板121固定焊接或螺栓连接在管片一侧内壁上，如图6所示，另一端设置液压千斤顶122抵顶于管片的另一侧内部上，如图7所示，采用“米字形”管片内支撑12对拆除部分以外的隧道第一环管片123起到内部支撑作用。
在此步骤中，同时应做好纵向管片拼缝的监测布控，在本实施例中，如图5所示，采用在纵向管片接缝处粘贴薄纸片124，通过观察纸片124的变形情况，来监测管片的纵向变形量。
步骤2、隧道右线钢支撑以下土体局部开挖至管片位置。
具体来说，参见图8和图9，图8示出了本发明实施例的拆除方法中隧道上部土体局部开挖至管片位置的施工状态的平面示意图，图9示出了图8实施例中1-1位置的剖面结构示意图，如图所示，围护结构内部围设形成的一矩形区域为待施工区域，同时也是待拆除管片10的所在区域。在待拆除管片10的径向方向上将该矩形区域划分为两部分，一部分位于右线，一部分位于左线。在本步骤中，先对位于右线的区域A进行施工。先开挖土方待拆除管片10上部2-3米，再通过放坡挖至待拆除管片10的顶部位置，露出待拆除管片10的顶部。
步骤3、右线管片局部开孔，隧道内进行土方回填。
具体来说，参见图10和图11，图10示出了本发明实施例的拆除方法中右线管片局部开孔，隧道内进行土方回填的施工状态的平面示意图，图11 示出了图10实施例中开孔结构的放大示意图。如图所示，在上述区域A的待拆除管片10的顶部的封顶块(C型管片)的1/4区域水钻开洞，形成孔洞 13，然后，将管片以上2-3米土方通过打开的孔洞13回灌至隧道内，待回填砂土14高至孔洞13处时，停止回灌。
步骤4、隧道左线钢支撑以下土体局部开挖至管片位置，左线管片局部开孔，隧道内进行土方回填。
具体来说，参见图12和图13，图12示出了本发明实施例的拆除方法中左线管片局部开孔，隧道内进行土方回填的施工状态的平面示意图，图13 示出了图12实施例中2-2位置的剖面结构示意图，如图所示，采用步骤2、3 的做法对左线管片所在的区域B进行挖土、开孔及回填。
步骤5、1/4区域放坡挖至管片，开孔，回填。
具体来说，参见图14和图15，图14示出了本发明实施例的拆除方法中平面1/4区域放坡挖至管片，开孔，回填的施工状态的平面示意图，图15示出了图14实施例中3-3位置的剖面结构示意图，如图所示，在待拆除管片10 的轴线方向上将围护结构围设形成的矩形区域划分为三部分，中间部分为步骤2、3中施工完成的区域A和步骤4中施工完成的区域B，剩余的4个区域为施工区域的四个角部位置，1/4区域指代这4个剩余区域中的第一个区域，即区域C，施工方法一致，在下文有详细说明。
在此步骤中，对位于左线的区域C进行施工，具体施工方法可参照区域A和区域B的做法，即放坡挖土至待拆除管片10的顶部，在待拆除管片10 顶部的封顶块(C型管片)上开设孔洞13，通过孔洞13对下方管片内部进行土方回填，尽量达到内外土压平衡。
步骤6、两次回填之间开孔，回填。
具体来说，参见图16和图17，图16示出了本发明实施例的拆除方法中两次回填之间开孔，回填的施工状态的平面示意图，图17示出了图16实施例中4-4位置的剖面结构示意图，如图所示，在施工完成的区域C和区域 B之间的待拆除管片10的顶部封顶块(C型管片)上开设附加孔洞131，开设方式与普通孔洞13无异，然后，通过开设的附加孔洞131对下方的管片内部进行土方回填，在区域C和区域B的回填砂土14之间进一步进行回填，尽量填满整个待拆除管片的内部区间。
步骤7、施作1/4区域的混凝土围檩及支撑。
具体来说，参见图18和图19，图18示出了本发明实施例的拆除方法中施作平面1/4区域的混凝土围檩及支撑的施工状态的平面示意图，图19示出了图18实施例中5-5位置的剖面结构示意图，如图所示，在完成第一个1/4 区域，即区域C部分的挖土、开孔和土方回填后，于该部分挖土形成的土层壁设置混凝土围檩15，并在混凝土围檩15的角部两侧之间设置角部支撑，该角部支撑采用混凝土支撑151，对施工完成的区域C进行支护，同时，也可以作为后续施工的基坑支护。
步骤8、2/4区域放坡挖至管片，开孔，回填。
具体来说，参见图20和图21，图20示出了本发明实施例的拆除方法中平面2/4区域放坡挖至管片，开孔，回填的施工状态的平面示意图，图21示出了图20实施例中6-6位置的剖面结构示意图，如图所示，其中的2/4区域指代围护结构内角部4个区域中的第二个区域：区域D。该区域D的施工步骤与上述步骤5、步骤6和步骤7相同，即采用施工区域C的步骤对区域D进行施工，包括土体开挖、管片开孔以及土方回填，完成区域D的施工。
步骤9、施作2/4区域的混凝土围檩及支撑。
具体来说，参见图22和图23，图22示出了本发明实施例的拆除方法中施作平面2/4区域的混凝土围檩及支撑的施工状态的平面示意图，图23示出了图22实施例中7-7位置的剖面结构示意图，如图所示，采用步骤8中施工区域C的混凝土围檩及支撑的方法，对区域D进行同样的混凝土围檩15和混凝土支撑151的施工，且使得区域D和区域C的混凝土围檩15连接成一体(在区域B的侧壁也设置了混凝土围檩，将区域D和区域C的混凝土围檩连接在一起)。
步骤10、同步骤5-7施工3/4区域以及施作3/4区域的混凝土围檩及支撑。
具体来说，参见图24和图25，图24示出了本发明实施例的拆除方法中施作平面3/4区域的混凝土围檩及支撑的施工状态的平面示意图，图25示出了图24实施例中8-8位置的剖面结构示意图，如图所示，参照步骤5-7中施工区域C的方式对第三个角部区域，区域E进行施工，包括土体开挖、管片开孔、土方回填以及施作混凝土围檩15和混凝土支撑151，并且将区域E的混凝土围檩15与区域C的混凝土围檩15连接成一体。
步骤11、同步骤5-7施工4/4区域以及施作4/4区域的混凝土围檩及支撑。
具体来说，参见图26和图27，图26示出了本发明实施例的拆除方法中施作平面4/4区域的混凝土围檩及支撑的施工状态的平面示意图，图27示出了图26实施例中9-9位置的剖面结构示意图，如图所示，参照步骤5-7中施工区域C的方式对第三个角部区域，区域F进行施工，包括土体开挖、管片开孔、土方回填以及施作混凝土围檩15和混凝土支撑151，并且将区域E的混凝土围檩15与区域C的混凝土围檩15连接成一体。至此完成整个待拆除管片施工区域的土体开挖、管片开孔、土方回填及混凝土围檩、支撑的施工。
步骤12、机械挖除管片范围的第一层土方。
具体来说，参见图28，示出了本发明实施例的拆除方法中机械挖除管片范围的第一层土方的施工状态的横断面示意图，如图所示，第一层土方 21开挖至待拆除管片顶部的封顶块101(C型管片)及其右侧的右邻片102 (B1型管片)的高度位置(以完全露出封顶块101和右邻片102为准)。
步骤13、拆除C型管片及B1型管片。
具体来说，参见图29，示出了本发明实施例的拆除方法中拆除封顶片 101(C片)和右邻片102(B1型管片)施工状态的横断面示意图。拆除后直接取出封顶片101(C片)和右邻片102(B1型管片)。
步骤14、机械挖除管片范围的第二层土方。
具体来说，参见图30，示出了本发明实施例的拆除方法中机械挖除管片范围的第二层土方的施工状态的横断面示意图，如图所示，第二层土方 22开挖至待拆除管片10顶部的封顶块(C型管片)左侧的左邻片(B2型管片)的高度位置(以完全露出左邻片为准)。
步骤15、拆除B2型管片：钢丝绳穿过B2型管片注浆孔，吊住后进行拆除。
具体来说，参见图31，示出了本发明实施例的拆除方法中拆除左邻片 103(B2型管片)的施工状态的横断面示意图，如图所示，钢丝绳穿过B2 型管片注浆孔，吊住后进行拆除。
步骤16、拆除A型管片：钢丝绳穿过A型管片注浆孔，吊住后进行拆除。
具体来说，参见图32，示出了本发明实施例的拆除方法中拆除位于较上部的一块标准片104(A型管片)的施工状态的横断面示意图，如图所示，钢丝绳穿过该块A型管片注浆孔，吊住后进行拆除。
步骤17、机械挖除第三层土方，拆除剩余A型管片。
具体来说，参见图33，示出了本发明实施例的拆除方法中拆除剩余两块标准片104(A型管片)的施工状态的横断面示意图，如图所示，钢丝绳穿过两块A型管片注浆孔，吊住后进行拆除。
步骤18、管片完全拆除后进行基坑内土方开挖。
具体来说，参见图34，示出了本发明实施例的拆除方法中管片完全拆除后进行基坑内土方开挖的施工状态的横断面示意图，如图所示，机械挖除管片下方土体至后续施工的基坑底标高位置，在基坑外围的支护桩111 之间设置多道支撑，作为基坑水平支撑。
本发明是对既有盾构隧道其中一段进行开孔回填土后进行全环管片拆除，确保拆除部位能够完成后续结构施工的一种回填土全环管片拆除施工方法。采用在围护结构形成后将盾构隧道上方土体挖至管片以上2-3米后，通过放坡挖至管片并在其上开孔，并将管片以上2-3米土方通过打开的孔洞回灌至隧道内，确保隧道内外土体压力平衡，已达到大型机械有充足工作面上部自由行走，对管片及周围土体分层开挖，边挖边拆管片。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，包括步骤：
在待拆除管片以外的隧道内支设管片内支撑；
将隧道上方土体挖至所述待拆除管片的顶部；
于所述待拆除管片的顶部开设孔洞，于所述孔洞处对隧道内部进行土方回填；以及
以所述待拆除管片的高度为开挖土层高度，采用大型机械边挖土边拆除所述待拆除管片；
其中，将隧道上方土体挖至所述待拆除管片的顶部，于所述待拆除管片的顶部开设孔洞，于所述孔洞处对隧道内部进行土方回填的步骤进一步包括：先开挖土方至待拆除管片上部2-3米，再通过放坡挖至待拆除管片的顶部位置，露出待拆除管片的顶部，将管片以上2-3米土方通过打开的所述孔洞回灌至隧道内，待回填砂土高至孔洞处时，停止回灌；
在所述将隧道上方土体挖至所述待拆除管片的顶部的步骤中，采用分区块逐块开挖所述待拆除管片上方的土体；并且，在每开挖完成一区块所述土体后，于所述区块内的待拆除管片上开设所述孔洞，以及自所述孔洞在所述区块范围进行土方回填，直至完成全部待拆除管片区域的土方回填，达到内外土压平衡。
2.如权利要求1所述的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，在支设所述管片内支撑之前还包括步骤：于所述待拆除管片的区域的上方设置周边围护结构。
3.如权利要求1所述的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，仅在待拆除管片以外的隧道第一环支设所述管片内支撑。
4.如权利要求1所述的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，在支设所述管片内支撑的步骤中，还包括：对支护管片的纵向拼缝进行开裂监测布控。
5.如权利要求4所述的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，所述开裂监测布控采用在纵向管片接缝处粘贴薄纸片，监测管片的纵向变形情况。
6.如权利要求1所述的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，所述分区块包括：在待拆除管片的轴线方向上将待开挖土体区域划分为至少三个区块；在待拆除管片的径向方向上将待开挖土体区域划分为至少两个区块；
并且，按照由中间向两侧的顺序进行各块所述区块的所述逐块开挖。
7.如权利要求6所述的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，在每完成沿所述待拆除管片的轴线方向分布的相邻两个所述区块位置的管片内土方回填后，还包括步骤：于所述的两个区块之间在待拆除管片上开设附加孔洞，并自所述附加孔洞向下方管片内进行土方回填。
8.如权利要求6所述的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，在每完成位于外侧边缘位置的所述区块的土体开挖或所述区块下方的土方回填之后，于所述区块范围设置混凝土围檩和角部支撑。
9.如权利要求1所述的盾构隧道回填土全环管片拆除施工方法，其特征在于，在所述边挖土边拆除所述待拆除管片的步骤中，包括：分层开挖土层，并将土层开挖与管片拆除交替进行。
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