CN110593881A - 一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法 - Google Patents

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黄伟
杜宇
朱勇士
张哲强
李晓亮
张美琴
张总纲
张超东
山迪浩
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    • E21D9/01—Methods or apparatus for enlarging or restoring the cross-section of tunnels, e.g. by restoring the floor to its original level

Abstract

一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法，本发明涉及隧道施工技术领域，明挖施做顶管始发井与接收井；将各小断面顶管管节连接成为整体结构框架；在管节整体形成的支护条件下从上到下依次分层开挖地下结构内部土体；拆除立柱位置处的钢筋混凝土与型钢组合式管节中的钢管节以及中间的通用管节，施做立柱结构；拆除立柱与立柱之间的钢筋混凝土与型钢组合式管节中的钢管节以及中间的通用管节，设置角部加强支托，施做洞门环梁。施工占用场地小，对地面交通基本无影响，无需改迁市政管线，施工效率较高；同时利用结构自身支挡土体，省去了围护结构，节省了工程投资，也满足绿色施工的要求。

Description

一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法。
背景技术
目前国内外地下工程施工方法主要有明挖法、盖挖法、矿山法、盾构法、顶管法，明挖法工艺简单、施工速度快、经济性好，但施工占用场地大、占道时间长、需改移管线，而且在市区复杂环境下，往往不具备明挖施工条件；盖挖法虽降低了施工对城市交通的影响，但需多次破路、迁改市政管线、环境污染大的缺点仍无法避免；矿山法场地占用小、对地面交通影响小、不需改移管线，但施工工期长，对周边环境影响大，对地层要求高，施工空间狭小、不适宜机械化施工，且施工风险较大；大直径盾构与大断面顶管施工设备占用场地较大，断面尺寸适配性低，需根据断面限界尺寸要求定制设备，设备研发费用高，重复利用率低，经济性较差；为适应城市现代化建设要求，综合考虑施工对城市交通、环境保护等方面影响，寻求一种能够尽量减小施工占地、环境影响小、避免反复破路和迁改管线，而且操作便捷、经济有效的地下空间开挖方法迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法，施工占用场地小，对地面交通基本无影响，无需改迁市政管线，施工效率较高；同时利用结构自身支挡土体，省去了围护结构，节省了工程投资，也满足绿色施工的要求，适用于各类复杂的工程环境，在保证工程安全的同时，施工效率高，单层单跨、多层多跨等结构均适用，不受工程规模的限制，具有较好的推广价值。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它的施工步骤如下：
1、明挖施做顶管始发井与接收井，其中所述顶管始发井与接收井为所有小断面顶管共用；
2、在始发井架设小断面顶管机等设备，依次沿地下空间轮廓顺序顶进施工，形成外轮廓结构断面；
3、顶管全部顶进洞通后，从各顶管内部施做管节间横向连接，将各小断面顶管管节连接成为整体结构框架；
4、在管节整体形成的支护条件下从上到下依次分层开挖地下结构内部土体；
5、在顶部和底部中间的钢筋混凝土与型钢组合式管节内绑扎顶底纵梁钢筋，并浇筑顶底纵梁，同时预留立柱钢筋；
6、拆除立柱位置处的钢筋混凝土与型钢组合式管节中的钢管节以及中间的通用管节，施做立柱结构；
7、拆除立柱与立柱之间的钢筋混凝土与型钢组合式管节中的钢管节以及中间的通用管节，设置角部加强支托，并采用轻质混凝土回填管节内部空腔；
8、施做洞门环梁，按照现有的工序施做内部结构，即可。
进一步地，所述的步骤2中的地下空间轮廓由若干同等规模的小断面顶管组成。
进一步地，所述的步骤3中的管节间横向连接，通过高强螺栓、预应力钢绞线或锁口等形式实现。
进一步地，所述的步骤3中的顶管管节包含钢筋混凝土通用管节、钢筋混凝土与型钢组合式管节，管节间横向连接通过高强螺栓、预应力钢绞线或锁口等形式实现。
进一步地，所述的步骤5中的钢筋混凝土与型钢组合式管节中的钢筋混凝土管节作为永久部分与顶纵梁和底纵梁连为一体。
进一步地，所述的步骤7中的角部加强支托，采用型钢结构、钢筋混凝土结构等多种形式。
进一步地，所述的钢筋混凝土管节5-2与钢管节5-1之间利用螺栓连接固定。
采用上述工艺后，本发明的有益效果是：本发明提供了一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法，施工占用场地小，对地面交通基本无影响，无需改迁市政管线，施工效率较高；同时利用结构自身支挡土体，省去了围护结构，节省了工程投资，也满足绿色施工的要求，适用于各类复杂的工程环境，在保证工程安全的同时，施工效率高，单层单跨、多层多跨等结构均适用，不受工程规模的限制，具有较好的推广价值。
附图说明：
图1是本发明的平面布置示意图。
图2是本发明的纵断面布置示意图。
图3是本发明中顶管横向布置断面示意图。
图4是本发明中顶管横向连接示意图。
图5是本发明中步骤5的施工示意图。
图6是本发明中步骤8的施工示意图。
图7是本发明中步骤7的施工示意图。
图8是本发明中位于中间位置的顶管管节预留螺栓孔示意图。
图9是本发明中钢筋混凝土与型钢组合式管节的结构分解图。
附图标记说明：
顶管始发井1、顶管接收井2、钢筋混凝土通用管节3、顶管顶进装置4、钢筋混凝土与型钢组合式管节5、钢管节5-1、钢筋混凝土管节5-2、高强螺栓6、顶纵梁7、底纵梁8、立柱预留钢筋9、中间的通用管节10、结构立柱11、轻质混凝土12、角部加强支托13、管节预留螺栓孔14。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图9所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它的施工步骤如下：
1、明挖施做顶管始发井1与顶管接收井2，其中所述顶管始发井1与顶管接收井2为所有小断面顶管共用；
2、在顶管始发井1内架设小断面顶管顶进装置4，按照图3所示，顶管管节横向布置(顶管管节包含钢筋混凝土通用管节3、钢筋混凝土与型钢组合式管节5，两种顶管管节的接头处均预留高强的管节预留螺栓孔14)，依次沿地下空间轮廓顺序顶进施工，形成外轮廓结构断面(地下空间轮廓由若干同等规模的小断面顶管组成)；
3、顶管管节全部顶进洞通后，从各顶管管节内部施做管节间横向连接(位于中间的顶管管节的两端头均对称开设有两个管节预留螺栓孔14，位于外轮廓断面顶角位置处的顶管管节的一端头以及一侧面均开设有两个管节预留螺栓孔14)，利用高强螺栓6(或者预应力钢绞线、锁口)将各小断面顶管管节连接成为整体结构框架；
4、在顶管管节整体形成的支护条件下从上到下依次分层开挖地下结构内部土体；
5、在顶部和底部中间的钢筋混凝土与型钢组合式管节5内绑扎顶底纵梁钢筋，并浇筑顶纵梁7和底纵梁8，同时预留立柱预留钢筋9，方便后续接驳；
6、拆除结构立柱11位置处的钢筋混凝土与型钢组合式管节5中的钢管节5-1以及中间的钢筋混凝土通用管节3，绑扎立柱预留钢筋9，施做立柱结构11(钢筋混凝土与型钢组合式管节5中的钢筋混凝土管节5-2作为永久部分与顶纵梁7和底纵梁8连为一体，上述钢筋混凝土管节5-2与钢管节5-1之间利用螺栓连接固定)；
7、拆除立柱结构11之间的钢筋混凝土与型钢组合式管节5中的钢管节5-1以及中间的钢筋混凝土通用管节3，设置角部加强支托13(或者型钢结构、钢筋混凝土结构)，并采用轻质混凝土12回填管节空腔；
8、施做洞门环梁，按照现有的工序施做内部结构，即可。
采用上述工艺构后，本具体实施方式的有益效果是：本具体实施方式提供了一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法，施工占用场地小，对地面交通基本无影响，无需改迁市政管线，施工效率较高；同时利用结构自身支挡土体，省去了围护结构，节省了工程投资，也满足绿色施工的要求，适用于各类复杂的工程环境，在保证工程安全的同时，施工效率高，单层单跨、多层多跨等结构均适用，不受工程规模的限制，具有较好的推广价值。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法，其特征在于：它的施工步骤如下：
(1)、明挖施做顶管始发井与接收井，其中所述顶管始发井与接收井为所有小断面顶管共用；
(2)、在始发井架设小断面顶管机设备，依次沿地下空间轮廓顺序顶进施工，形成外轮廓结构断面；
(3)、顶管全部顶进洞通后，从各顶管内部施做管节间横向连接，将各小断面顶管管节连接成为整体结构框架；
(4)、在管节整体形成的支护条件下从上到下依次分层开挖地下结构内部土体；
(5)、在顶部和底部中间的钢筋混凝土与型钢组合式管节内绑扎顶底纵梁钢筋，并浇筑顶底纵梁，同时预留立柱钢筋；
(6)、拆除立柱位置处的钢筋混凝土与型钢组合式管节中的钢管节以及中间的通用管节，施做立柱结构；
(7)、拆除立柱与立柱之间的钢筋混凝土与型钢组合式管节中的钢管节以及中间的通用管节，设置角部加强支托，并采用轻质混凝土回填管节内部空腔；
(8)、施做洞门环梁，按照现有的工序施做内部结构，即可。
2.根据权利要求1所述的一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的顶管管节包含钢筋混凝土通用管节、钢筋混凝土与型钢组合式管节，管节间横向连接通过高强螺栓、预应力钢绞线或锁口等形式实现。
3.根据权利要求1所述的一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中的钢筋混凝土与型钢组合式管节中的钢筋混凝土管节作为永久部分与顶纵梁和底纵梁连为一体。
4.根据权利要求3所述的一种利用小断面组合顶管实现大断面地下空间开挖的方法，其特征在于：所述的钢筋混凝土管节与钢管节之间利用螺栓连接固定。
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