CN110094218B - 导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法涉及地下空间施工领域，包括：步骤一、准备工作；步骤二、在待建地下空间的外部附近施工导洞；步骤三、顶部钢板顶进施工；步骤四、侧部钢板顶进施工；步骤五、底部钢板顶进施工。该方法显著降低顶进难度，钢板顶进过程中对土体具有良好的挤密作用，能够有效堵水和封水，形成的地下大空间保护结构兼具支护和止水功能。钢板单元在顶进过程中不会出现大幅度偏位，提高施工效率。对导洞的空间要求较小，钢板单元的顶进对顶进设备的依赖性较小。

Description

导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法

技术领域

本发明涉及地下空间施工领域，具体为一种导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法。

背景技术

新管幕工法和微型盾构是当前我国软弱围岩地下空间建设常用的施工方法之一，其通过将一系列大体积钢管（通常直径为1.8m以上）顶入土体，并直接将拟建结构外轮廓施作于大体积钢管所形成的管排内，从而完成地下结构的构筑。但是该方法大体积钢管施工时，地层扰动较大，对于沉降控制要求严格的工程不能完全适用。且大体积钢管顶进较为困难，对施工设备的要求相对较高。同时，对于富水地层的地下空间建设，大体积钢管无法有效封水、止水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，以解决大体积钢管顶进施工对底层扰动较大，不适用于沉降控制要求严格的工程；大体积钢管顶进较为困难，对施工设备要求较高；对于富水地层的地下空间建设，大体积钢管无法有效封水、止水的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、准备工作：准备顶部钢板、侧部钢板和底部钢板，顶推装置就位，安装绳锯和角度监测装置；

步骤二、施工导洞：在待建地下空间的外部附近施工导洞；

步骤三、顶部钢板顶进施工：启动顶推装置和绳锯，顶部钢板由待建地下空间上方的掌子面顶进，顶进过程中绳锯切割顶部钢板前方的土体，角度监测装置监测顶部钢板的顶进方向，当顶部钢板的顶进轨迹与设计轨迹发生偏差时，及时纠偏调向；

步骤四、侧部钢板顶进施工：重复步骤三，分别进行侧部钢板的顶进施工，保证侧部钢板的顶部与顶部钢板的底部无缝贴合；

步骤五、底部钢板顶进施工：重复步骤三，进行底部钢板的顶进施工，保证底部钢板的顶部与侧部钢板的底部无缝贴合，至此形成截面为矩形的地下大型空间支护结构单元。

优选地，所述顶部钢板、侧部钢板和底部钢板均由多个钢板单元连接而成，相邻顶部钢板单元之间、相邻侧部钢板单元之间、相邻底部钢板单元均采用焊接连接，所述顶部钢板与侧部钢板之间、底部钢板与侧部钢板之间通过咬合构件连接。

优选地，所述步骤二中顶部钢板的顶进施工具体包括以下步骤：

步骤一、首节钢板单元顶进；

步骤二、钢板单元接尺：在首节钢板单元顶进施工完成后，将下节钢板单元的前端与首节钢板单元的后端进行对位焊接，然后将下节钢板单元顶进施工；

步骤三、重复步骤二，直至首节钢板单元前侧顶进至设计位置。

优选地，所述咬合构件为榫卯结构或者卡扣结构。

优选地，所述钢板单元的宽度为3～5m，厚度为1～3cm。

优选地，所述角度监测装置安装在钢板单元上或者预导向孔中。

优选地，所述预导向孔在钢板顶进前施作完成，位于钢板的底部、顶部或钢板一侧。

优选地，所述导洞为圆形导洞、矩形导洞或者门洞形导洞。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：

（1）本发明在待建地下空间的顶部、底部或者两侧附近导洞内，通过顶进钢板，在地下空间内拼接分别形成立体空间支护结构单元。待建地下空间的顶部、底部或者两侧附近的立体空间支护结构单元连接，形成立体空间支护结构，然后在该立体空间支护结构内部进行开挖、支模、混凝土灌注和缝隙填充等，作为待建车站的部分永久结构，亦可作为临时支护结构，为待建车站提供保护作用。钢板顶进过程中基本不出土，不需要在施工前设置超前支护，能够有效避免施工过程的地层扰动。以顶进板状结构代替传统大体积结构（如大体积钢管或者箱体），顶进难度大幅度降低。钢板顶进过程中对土体具有良好的挤密作用，能够有效堵水和封水，形成的地下大空间保护结构兼具支护和止水功能。

（2）本发明的立体空间支护结构单元中顶部钢板与侧部钢板之间、底部钢板与侧部钢板之间通过咬合构件连接，相邻的顶部钢板单元之间、侧部钢板单元之间、底部钢板单元之间均采用焊接连接，一方面确保不同面的相邻钢板单元之间连接紧固，另一方面，还能防止钢板单元在顶进过程中出现较大偏位，提高施工效率。

（3）本发明在待建地下空间的顶部、底部或者两侧附近导洞内完成钢板的顶进，由于钢板单元的尺寸较小，不需要施工始发井和接收井，对导洞的空间要求较小，而且，钢板单元的顶进对顶进设备的依赖性较小，施工难度降低。

（4）本发明采用在钢板单元前方安装绳锯或者切割土体，通过小体积绳锯即可探测到钢板前方土体情况，简单易实施。

附图说明

图1为立体空间支护结构单元的第一种施工状态图。

图2为立体空间支护结构单元的第二种施工状态图。

图3为钢板单元施工示意图。

附图标注：1-顶部钢板、2-侧部钢板、3-底部钢板、4-顶推装置、5-绳锯、6-导洞、7-待建地下空间。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本发明采用钢板顶进代替传统的钢管顶进形式，形成截面为矩形的立体空间支护结构。立体空间支护结构包括位于待建地下空间7的顶部、两侧和底部立体空间支护结构单元。立体空间支护结构单元的截面呈矩形，包括顶部钢板1、侧部钢板2和底部钢板3。

如图1～2所示，在待建地下空间7的上方空间内施工立体空间支护结构单元。图1为底部钢板3不穿过待建地下空间7的顶部，这种情形下，立体空间支护结构单元施工完成后，在整个支护结构内施工待建地下空间7顶部永久结构。图2为底部钢板3穿过待建地下空间7的顶部。这种情形下，在部分立体空间支护结构内施工待建地下空间7顶部永久结构，穿过待建地下空间7顶部的需要割掉。

所述顶部钢板1、侧部钢板2和底部钢板3均由多个钢板单元连接而成，相邻顶部钢板单元之间、相邻侧部钢板单元之间、相邻底部钢板单元均采用焊接连接，所述顶部钢板1与侧部钢板2之间、底部钢板3与侧部钢板2之间通过咬合构件连接。咬合构件为榫卯结构或者卡扣结构。

钢板单元的宽度为3～5m，厚度为1～3cm。

上述立体空间支护结构单元的施工包括以下步骤：

步骤一、准备工作：准备顶部钢板1、侧部钢板2和底部钢板3，安装榫槽和榫卯结构或者卡扣结构，顶推装置4就位，安装绳锯5和角度监测装置。角度监测装置安装在钢板单元上或者预导向孔中。预导向孔在钢板顶进前施作完成，位于钢板的底部、顶部或钢板一侧。

步骤二、在待建地下空间7的外部附近施工导洞6；

步骤三、首节顶部钢板单元顶进施工：启动顶推装置4和绳锯5，首节顶部钢板单元由待建地下空间7上方的掌子面顶进，顶进过程中绳锯5切割首节顶部钢板单元前方的土体，角度监测装置监测首节顶部钢板单元的顶进方向，当首节顶部钢板单元的顶进轨迹与设计轨迹发生偏差时，及时纠偏调向，完成首节钢板单元顶进施工。

步骤四、钢板单元接尺：在首节钢板单元顶进施工完成后，将下节钢板单元的前端与首节钢板单元的后端进行对位焊接，然后按照步骤三中的方法将下节钢板单元顶进施工。

步骤五、重复步骤三，直至首节钢板单元前侧顶进至设计位置。

步骤六、侧部钢板2顶进施工：重复步骤三至步骤五，分别进行侧部钢板2的顶进施工，保证侧部钢板2的顶部与顶部钢板1的底部无缝贴合；

步骤七、底部钢板3顶进施工：重复步骤三至步骤五，进行底部钢板3的顶进施工，保证底部钢板3的顶部与侧部钢板2的底部无缝贴合，至此形成截面为矩形的地下大型空间支护结构单元。

以上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做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、准备工作：准备顶部钢板（1）、侧部钢板（2）和底部钢板（3），顶推装置（4）就位，安装绳锯（5）和角度监测装置；

步骤二、施工导洞（6）：在待建地下空间（7）的外部附近施工导洞（6）；

步骤三、顶部钢板（1）顶进施工：启动顶推装置（4）和绳锯（5），顶部钢板（1）由待建地下空间（7）上方的掌子面顶进，顶进过程中绳锯（5）切割顶部钢板（1）前方的土体，角度监测装置监测顶部钢板（1）的顶进方向，当顶部钢板（1）的顶进轨迹与设计轨迹发生偏差时，及时纠偏调向；

步骤四、侧部钢板（2）顶进施工：重复步骤三，分别进行侧部钢板（2）的顶进施工，保证侧部钢板（2）的顶部与顶部钢板（1）的底部无缝贴合；

步骤五、底部钢板（3）顶进施工：重复步骤三，进行底部钢板（3）的顶进施工，保证底部钢板（3）的顶部与侧部钢板（2）的底部无缝贴合，至此形成截面为矩形的地下大型空间支护结构单元。

2.根据权利要求1所述的导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于：所述顶部钢板（1）、侧部钢板（2）和底部钢板（3）均由多个钢板单元连接而成，相邻顶部钢板单元之间、相邻侧部钢板单元之间、相邻底部钢板单元均采用焊接连接，所述顶部钢板（1）与侧部钢板（2）之间、底部钢板（3）与侧部钢板（2）之间通过咬合构件连接。

3.根据权利要求2所述的导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于，所述步骤二中顶部钢板（1）的顶进施工具体包括以下步骤：

步骤一、首节钢板单元顶进；

步骤二、钢板单元接尺：在首节钢板单元顶进施工完成后，将下节钢板单元的前端与首节钢板单元的后端进行对位焊接，然后将下节钢板单元顶进施工；

步骤三、重复步骤二，直至首节钢板单元前侧顶进至设计位置。

4.根据权利要求2所述的导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于：所述咬合构件为榫卯结构或者卡扣结构。

5.根据权利要求4所述的导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于：所述钢板单元的宽度为3～5m，厚度为1～3cm。

6.根据权利要求1所述的导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于：所述角度监测装置安装在钢板单元上或者预导向孔中。

7.根据权利要求6所述的导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于：所述预导向孔在钢板顶进前施作完成，位于钢板的底部、顶部或钢板一侧。

8.根据权利要求1所述的导洞内采用钢板顶进施工地下空间支护结构单元的方法，其特征在于：所述导洞（6）为圆形导洞、矩形导洞或者门洞形导洞。

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