CN110374657A - “先盾后井”的矿山法地铁区间风井及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种“先盾后井”的矿山法地铁区间风井及其施工方法,包括矿山法风道和明挖风井;所述矿山法风道垂直于盾构隧道横向布置,纵向前后与盾构管片相接;明挖风井位于盾构隧道一侧,矿山法风道横向一端封闭,另一端接入明挖风井,明挖风井外侧顶部设置风井通向地面线以上。本发明将地铁隧道风井设计为“正线一侧空地内明挖风井+与正线正交的矿山法两层风道”,先施工完成明挖风井和正线盾构隧道,盾构隧道内回填加固后模拟矿山法风道正常掘进围岩通过盾构隧道范围,解决地铁隧道风井在正线范围内明挖带来的管线迁改、交通疏解等问题及盾构隧道工期制约的问题。

Description

“先盾后井”的矿山法地铁区间风井及其施工方法
技术领域
本发明属于地铁盾构隧道技术领域,具体涉及一种“先盾后井”的矿山法地铁区间风井及其施工方法。
背景技术
地铁工程中长大区间由于活塞风功能需求,需要在区间中部适当的位置设置区间风井。
地铁工程一般均位于闹市区,具体人流较大、车流密集的特点,而地铁区间风井工程普遍采用工期短、造价低、安全风险低的明挖法施工,施工期间需要进行交通疏解、管线迁改及地层加固等工作,施工期间社会影响极大。
另外,常规设置区间中间风井的地铁盾构隧道均是在区间风井完成施工后,盾构空推通过区间风井结构。或者采用实用新型专利《湿陷性黄土结合卵石土地层暗挖风道接盾构隧道的风井》方案,也是在矿山法风道施工完成后方可进行盾构隧道掘进,对于正线盾构法隧道的工期制约极大。若工期紧张,需先进行盾构隧道掘进,待盾构隧道洞通后采用矿山法进行区间风井施工。
发明内容
本发明的目的是提供一种“先盾后井”的矿山法地铁区间风井及其施工方法,解决了现有技术中存在的地铁区间风井普遍采用明挖法施工,导致区间风井工程平面规模大、交通疏解、管线迁改围挡占路面积大及地面围挡占用时间长等问题。
本发明所采用的技术方案为:
“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
包括矿山法风道和明挖风井;
所述矿山法风道垂直于盾构隧道横向布置,线路纵向前后与盾构管片相接;
明挖风井位于盾构隧道一侧,矿山法风道横向一端封闭,另一端接入明挖风井,明挖风井外侧顶部设置风井通向地面线以上。
矿山法风道包括底板、封闭端的端墙、纵向前后的侧墙、以及顶部的拱顶,内部由中板分为双层结构,各层结构连通,盾构隧道与矿山法风道下层结构连通。
明挖风井包括四周的支护桩和支护桩内的侧墙,底部为底板,顶部为顶板,内部由中板分为三层结构,各层结构连通,第负三层与矿山法风道的下层对接,负二层与矿山法风道的上层对接。
明挖风井的第三层向外侧延伸,顶部连接竖直的风井。
明挖风井内的顶板底面设置有顶纵梁,顶纵梁下方设置有柱做支撑;
明挖风井内的各层中板底面设置有中纵梁,中纵梁下方设置有柱做支撑;
明挖风井内的底板顶面设置有底纵梁,柱的底部置于底纵梁顶面。
矿山法风道与明挖风井的连接处,以及明挖风井与第三层延伸段的连接处,均设置有环向的变形缝。
支护桩桩顶设置有冠梁。
盾构管片接入矿山法风道处设置有先期环梁和盾构后浇环梁。
盾构管片与盾构后浇环梁的接缝处设置有不锈钢接水槽。
“先盾后井”的矿山法地铁区间风井施工方法,其特征在于:
包括以下步骤:
步骤一:施工降水达到底板以下1m后,进行明挖基坑逐层支护、开挖至坑底,开挖至管棚标高处打设大管棚;
步骤二:施工明挖部分主体结构,从下至上依次施工至地下一层中板,拆除对应板上部的钢支撑,依次完成明挖部分主体结构;
步骤三:待盾构法隧道洞通后从盾构法隧道内施工完成封堵墙,封堵墙之间采用低标号砂浆对风道范围内盾构管片进行回填加固;
步骤四:施工回填范围相邻两侧盾构隧道纵向型钢钢架加固;
步骤五:经检测,回填砂浆强度达到设计要求后,从上至下根据上台阶进尺,依次分台阶破除矿山法风道洞口支护桩;
步骤六:从上至下分台阶进洞开挖矿山法风道、施工初支及横撑,开挖至第三、四台阶揭露盾构管片时应从上至下垂直凿除盾构管片和回填砂浆,严格控制凿除管片及砂浆的循环进尺,保证逐榀钢架及时架设喷护后再进行下一榀范围管片及砂浆凿除;
步骤七:全部初支完成后,施工矿山法风道二衬结构,含预留洞口先期环梁,包含横通道内中板结构
步骤八:矿山法风道与盾构法隧道预留接口处地层注浆加固;
步骤九:施工盾构法隧道与矿山法风道接口结构,即后浇环梁部分,预埋后浇环梁与盾构隧道接缝处的注浆管;
步骤十:拆除矿山法风道两侧隔离墙及沿盾构隧道内的纵向加固钢架;
步骤十一:施工区间风井内部结构。
本发明具有以下优点:
本发明将地铁隧道风井设计为“正线一侧空地内明挖风井+与正线正交的矿山法两层风道”。先施工完成明挖风井和正线盾构隧道,盾构隧道内回填加固后模拟矿山法风道正常掘进围岩通过盾构隧道范围。通过这种新型技术解决地铁隧道风井在正线范围内明挖带来的管线迁改、交通疏解等问题及盾构隧道工期制约的问题。
再有,本发明主要针对已施工完成的盾构隧道管片之间为柔性连接、抗变形能力差、矿山法风道后期开挖造成盾构管片上浮、受偏压影响水平位移等重大风险;后施工矿山法风道初支两侧钢架底部位于盾构管片上方,可能导致盾构管片局部破坏等风险,拟对先期施工完成的盾构隧道采取洞内回填加固措施。
附图说明
图1 为本发明的结构平面示意图。
图2 为本发明的结构纵断面示意图(A-A剖面)。
图3 为本发明的矿山法风道的断面示意图(B-B剖面)。
图4为施工工序图(1、2、3……表示开挖及支护,Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ……表示二衬施工工序)。
图5为盾构管片砂浆回填加固平面图。
图6为盾构管片砂浆回填加固剖面图。
图7为盾构管片钢架加固平面图。
图8为盾构管片钢架加固剖面图。
图9为盾构管片钢架加固剖面图。
图10为盾构隧道与矿山法风道接口地层加固平面图。
图11为盾构隧道与矿山法风道接口地层加固剖面图。
图12为盾构隧道与矿山法风道接口结构平面布置图。
图13为盾构隧道与矿山法风道接口结构剖面图。
图14为盾构隧道与矿山法风道接口大样图。
图15为盾构隧道与矿山法风道接口施工工序示意图(施工步序图中1、2……表示浇筑顺序,IV……表示拆除的顺序)。
图中,1-支护桩,2-侧墙,3-明挖风井,4-底纵梁,5-柱,6-初期支护,7-二次衬砌,8-盾构管片,9-矿山法风道,10-变形缝,11-冠梁,12-顶板,13-顶纵梁,14-中板,15-中纵梁,16-底板,17-风井,18-中隔墙,19-端墙,20-大管棚,21-超前注浆小导管,22-施工缝,23-横撑,24-倒撑,25-封堵墙,26-砂浆回填,27-型钢支撑,28-洞内注浆加固,29-盾构后浇环梁,30-先期环梁,31-单环管片,32-遇水膨胀止水条,33-洞门连接螺栓,34-注浆管,35-不锈钢接水槽。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,包括矿山法风道9和明挖风井3;所述矿山法风道9垂直于盾构隧道横向布置,纵向前后与盾构管片8相接;明挖风井3位于盾构隧道一侧,矿山法风道9横向一端封闭,另一端接入明挖风井3,明挖风井3外侧顶部设置风井17通向地面线以上。
矿山法风道9包括底板16、封闭端的端墙19、纵向前后的侧墙2、以及顶部的拱顶,内部由中板14分为双层结构,各层结构联通,盾构隧道对应下层结构。
明挖风井3包括四周的支护桩1和支护桩1内的侧墙2,底部为底板16,顶部为顶板12,内部由中板14分为三层结构,各层结构联通,第一层与矿山法风道9的下层对接,第二层与矿山法风道9的上层对接。明挖风井3的第三层向外侧延伸,顶部连接竖直的风井17。明挖风井3内的顶板底面设置有顶纵梁13,顶纵梁13下方设置有柱5做支撑;明挖风井3内的各层中板14底面设置有中纵梁15,中纵梁15下方设置有柱5做支撑;明挖风井3内的底板顶面设置有底纵梁4,柱5的底部置于底纵梁4顶面。支护桩1桩顶设置有冠梁11。
矿山法风道9与明挖风井3的连接处,以及明挖风井3与第三层延伸段的连接处,均设置有环向的变形缝10。盾构管片8接入矿山法风道9处设置有盾构环梁29。盾构管片8与盾构环梁29的接缝处设置有不锈钢接水槽35。
施工总体部署:
1)施工降水达到底板以下1m后,进行明挖基坑逐层支护、开挖至坑底,开挖至管棚标高处打设大管棚;
2)施工明挖部分主体结构,从下至上依次施工至地下一层中板,拆除对应板上部的钢支撑;
3)待盾构法隧道洞通后从盾构法隧道内采用低标号砂浆对风道范围内盾构管片进行回填加固。
4)经检测,回填砂浆强度达到设计要求后,从上至下根据上台阶进尺,依次分台阶破除矿山法风道洞口围护桩;
5)从上至下分台阶进洞开挖矿山法风道、施工初支及横撑,开挖至第三、四台阶揭露盾构管片时应从上至下垂直凿除盾构管片和回填砂浆,严格控制凿除管片及砂浆的循环进尺,保证逐榀钢架及时架设喷护后再进行下一榀范围管片及砂浆凿除。
6)全部初支完成后,施工矿山法风道二衬结构(预留洞口施工先期环梁),包含横通道内中板结构;
7)施工盾构法隧道与矿山法风道接口结构(盾构环梁部分);
8)拆除矿山法风道两侧沿盾构隧道内的纵向加固钢架。
9)施工区间风井内部隔墙、楼梯、夹层板等内部结构。
施工重难点控制:
1.已完成盾构隧道矿山法风道范围内采用低标号砂浆回填
1.1 回填砂浆目的
对已施工完成的盾构隧道管片之间为柔性连接、抗变形能力差、矿山法横通道后期开挖造成盾构管片上浮、受偏压影响水平位移等重大风险;后施工矿山法横通道初支两侧钢架底部位于盾构管片上方,可能导致盾构管片局部破坏等风险,拟对先期施工完成的盾构隧道采取洞内回填加固措施。
1.2砂浆回填方案
盾构隧道施工贯通后,在盾构隧道内,矿山法风道两侧设置隔离墙,墙厚500mm,为钢筋混凝土结构。隔离墙具体位置为暗挖横通道初支开挖轮廓线向外偏移200mm。
隔离墙浇筑施工前,需在每个隔离墙顶部(12点)位置预留不小于φ300mm的孔洞,预埋管长度大于隔离墙厚,与隔离墙固定牢靠,作为横通道内盾构隧道回填低标号砂浆的预留口,确保回填密实。
2.已完成盾构管片采用型钢钢架加固
2.1 盾构管片型钢加固目的
后施工矿山法风道开挖可能导致两侧相邻一定范围内的管片变形,本发明采用型钢钢架对已施工完成的盾构管片进行临时加固。
2.2管片型钢钢架加固方案
矿山法风道两侧盾构管片保护加固设计,在一二台阶全断面注浆加固地层之前,采用I20b型钢钢架对既有盾构管片进行加固。待全部盾构隧道与矿山法横通道接口后浇环梁施工完成并达到设计强度后方可拆除支撑钢架。
3.盾构隧道与矿山法风道接口地层加固设计
按照施工部署安排,盾构隧道与矿山法风道接口在整个盾构隧道和矿山法风道施工完成后进行接口环梁施工。
此时,应将矿山法风道开挖阶段拆除的盾构管片保留的散环管片进行拆除,需在矿山法风道内沿盾构隧道纵向拆除散环管片,拆除期间,出现裸露土体。
针对这一风险,本发明拟采用地层加固结合拱顶超前小导管支护方案保证施工期间的安全。
4.盾构隧道与矿山法风道接口结构设计
管片排版定位以现场实测为准,施工盾构隧道与矿山法风道接口处时,需要凿除散环管片至整环环缝处,然后将盾构环梁整体现浇与矿山法风道两侧的整环盾构管片相连。
本发明的内容不限于实施例所列举,本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换,均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
包括矿山法风道(9)和明挖风井(3);
所述矿山法风道(9)垂直于盾构隧道横向布置,线路纵向前后与盾构管片(8)相接;
明挖风井(3)位于盾构隧道一侧,矿山法风道(9)横向一端封闭,另一端接入明挖风井(3),明挖风井(3)外侧顶部设置风井(17)通向地面线以上。
2.根据权利要求1所述的“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
矿山法风道(9)包括底板(16)、封闭端的端墙(19)、纵向前后的侧墙(2)、以及顶部的拱顶,内部由中板(14)分为双层结构,各层结构连通,盾构隧道与矿山法风道下层结构连通。
3.根据权利要求2所述的先盾后井的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
明挖风井(3)包括四周的支护桩(1)和支护桩(1)内的侧墙(2),底部为底板(16),顶部为顶板(12),内部由中板(14)分为三层结构,各层结构连通,第负三层与矿山法风道(9)的下层对接,负二层与矿山法风道(9)的上层对接。
4.根据权利要求3所述的“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
明挖风井(3)的第三层向外侧延伸,顶部连接竖直的风井(17)。
5.根据权利要求4所述的“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
明挖风井(3)内的顶板底面设置有顶纵梁(13),顶纵梁(13)下方设置有柱(5)做支撑;
明挖风井(3)内的各层中板(14)底面设置有中纵梁(15),中纵梁(15)下方设置有柱(5)做支撑;
明挖风井(3)内的底板顶面设置有底纵梁(4),柱(5)的底部置于底纵梁(4)顶面。
6.根据权利要求5所述的“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
矿山法风道(9)与明挖风井(3)的连接处,以及明挖风井(3)与第三层延伸段的连接处,均设置有环向的变形缝(10)。
7.根据权利要求6所述的“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
支护桩(1)桩顶设置有冠梁(11)。
8.根据权利要求7所述的“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
盾构管片(8)接入矿山法风道(9)处设置有先期环梁(30)和盾构后浇环梁(29)。
9.根据权利要求8所述的“先盾后井”的矿山法地铁区间风井,其特征在于:
盾构管片(8)与盾构后浇环梁(29)的接缝处设置有不锈钢接水槽(35)。
10. “先盾后井”的矿山法地铁区间风井施工方法,其特征在于:
包括以下步骤:
步骤一:施工降水达到底板(16)以下1m后,进行明挖基坑逐层支护、开挖至坑底,开挖至管棚标高处打设大管棚;
步骤二:施工明挖部分主体结构,从下至上依次施工至地下一层中板(14),拆除对应板上部的钢支撑,依次完成明挖部分主体结构;
步骤三:待盾构法隧道洞通后从盾构法隧道内施工完成封堵墙(25),封堵墙之间采用低标号砂浆对风道范围内盾构管片(8)进行回填加固;
步骤四:施工回填范围相邻两侧盾构隧道纵向型钢钢架加固(27);
步骤五:经检测,回填砂浆强度达到设计要求后,从上至下根据上台阶进尺,依次分台阶破除矿山法风道洞口支护桩(1);
步骤六:从上至下分台阶进洞开挖矿山法风道(9)、施工初支及横撑,开挖至第三、四台阶揭露盾构管片(8)时应从上至下垂直凿除盾构管片(8)和回填砂浆,严格控制凿除管片及砂浆的循环进尺,保证逐榀钢架及时架设喷护后再进行下一榀范围管片及砂浆凿除;
步骤七:全部初支完成后,施工矿山法风道(9)二衬结构,含预留洞口先期环梁(30),包含横通道内中板结构
步骤八:矿山法风道与盾构法隧道预留接口处地层注浆加固(28);
步骤九:施工盾构法隧道与矿山法风道(9)接口结构,即后浇环梁部分,预埋后浇环梁与盾构隧道接缝处的注浆管(34);
步骤十:拆除矿山法风道(9)两侧隔离墙(25)及沿盾构隧道内的纵向加固钢架(27);
步骤十一:施工区间风井内部结构。
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