CN110593900A - 一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法 - Google Patents

一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及明挖隧道施工技术领域,公开了一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法,施工缝避开盾构叠落区域,同时设在受力最小处;盾构叠落区域上部明挖隧道施工开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车移动至底板上(增加荷载),台车移动到位后,利用台车进行明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道。该方法在不采用盾构和叠落隧道之间注浆土体加固的前提下,防止盾构上方土体荷载减少过大,引起管片上浮,确保盾构安全穿越,同时最大化的减少隧道施工对周边生态环境造成影响,提高明挖隧道施工效率。

Description

一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法
技术领域
本发明涉及明挖隧道施工技术领域,具体涉及一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法。
背景技术
地铁线路在城区地段受规划条件、既有建筑物和车站设置形式等因素,不可避免地会出现上跨地铁建设施工,盾构区间叠落隧道作为小净距近接工程的一种已在国内外一些城市地铁建设中出现,传统施工做法为保证盾构施工安全,需要提前在盾构和叠落隧道之间进行大范围注浆,对土体进行硬化,如叠落式盾构隧道的施工方法(201310174998.2)中提出了一种叠落式盾构隧道的施工方法,施工步骤中提出下行隧道在二次注浆孔中通过注浆管向上行隧道和下行隧道之间的所夹土体进行注浆;上行隧道在二次注浆孔中通过注浆管向上行隧道和下行隧道之间的所夹土体进行注浆,能够保证叠落式盾构隧道的安全施工;但是在泉脉发育区域这种特殊地质条件下,注浆加固施工会对周边泉脉产生污染,同时会使泉脉造成永久性堵塞,严重影响了生态环境;在这种情况下,在不采用盾构和叠落隧道之间注浆土体加固的前提下,如何保障既有盾构区间的安全,又保证上部近距离明挖隧道顺利施工,防止盾构上方土体荷载减少过大,引起管片上浮,同时不对周边生态环境造成影响,是摆在工程建设者面前的一道难题。
因此,需要研究一种泉脉发育区域明挖隧道距离叠合上跨盾构区间同步绿色施工方法,在保障明挖隧道近距离叠合上跨盾构区间的施工安全的前提下,最大化的减少隧道施工对周边生态环境造成影响,提高明挖隧道施工效率,简化施工工艺。
发明内容
本发明为了保障明挖隧道近距离叠合上跨盾构区间施工安全,在不采用盾构和叠落隧道之间注浆土体加固的前提下,防止盾构上方土体荷载减少过大,引起管片上浮,确保盾构安全穿越,同时最大化的减少隧道施工对周边生态环境造成影响,提高明挖隧道施工效率,提供了一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法。
本发明采用如下技术方案:
一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,盾构叠落区域段的整体施工过程中,无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固,且盾构叠落区域段对应的上部明挖隧道施工段,在开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车移动至底板上增加荷载,台车移动到位后,利用台车进行叠落段上部明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道,叠落段施工完毕后依次进行其他明挖隧道段基坑土方开挖进行,同时利用台车进行主体结构的浇筑施工。
采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法,将基坑土方开挖分为N段施工,相应的主体结构也分为N段施工;其中基坑土方和主体结构的分段施工缝避开盾构叠落区域,同时设在受力最小处。
盾构叠落区域根据明挖隧道与盾构叠落数量进行确定,对于常规的隧道与单个盾构叠落时,将盾构叠落区域设于一个施工段中,若与2个或多个盾构叠落时,则可能涉及到两个或多个盾构叠落区域段,但分段施工缝均不能设置在盾构叠落区域。
每段基坑分为两层土方开挖,第二层开挖高度根据盾构上方土体荷载大于引起管片上浮的最小荷载原则,确定具体开挖高度;除去第二层开挖高度后,上部剩余土方高度为第一层开挖高度。
盾构叠落段区域段上方对应的基坑开挖至第二层土方,作为盾构叠落区域上部荷载,同时台车移动至底板上进一步增加荷载,确保盾构上方土体荷载大于引起管片上浮的最小荷载。
每段基坑的第一层开挖长度为盾构叠落区域段长度的2倍,第二层开挖长度与盾构叠落区域段长度相等;当盾构叠落区域段长度小于主体结构长度时,第一层开挖长度为相应段主体结构长度的2倍,第二层开挖长度与相应段主体结构长度相等。
盾构叠落区域段的具体施工过程如下:
1)盾构叠落区域段上部明挖隧道施工开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车移动至底板上增加荷载,台车移动到位后,利用台车进行叠落段上部明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道,然后进行下一段明挖隧道段第一层土方开挖;
2)盾构叠落区域段整体施工过程中,无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固。
除盾构叠落区域段外的其他明挖隧道段基坑土方开挖和主体结构的浇筑施工过程如下:
1)基坑土方第一层开挖至第二层锚杆下0.50m处,开挖长度为该段对应主体结构长度的2倍,开挖时采用1:0.5坡率放坡开挖,开挖完成后进行边坡锚杆打设,锚杆施工完成后进行边坡挂钢筋网喷砼,锚杆与钢筋网焊接牢固;
2)在第一层边坡防护施工完成后,进行第二层土方开挖,开挖长度于该段对应主体结构长度相等,土方开挖时,第二层的挖机向第一层翻土,再由第一层的挖机向路面翻土,再由自卸车将土方运出场地;
3)第二层土方开挖完成后,进行边坡防护,参数和第一层相同,同时进行基底找平和基坑验槽,验槽合格后施做垫层及底板防水,并将底板所需全部钢筋及模板放入已经挖好的基坑内,增加基坑荷载;
4)底板施工完成后,将台车移动至底板上,开始施工结构侧墙及顶板;
5)台车移动到位后,即可按步骤1)同时进行下一段基坑的第一层土方开挖,待明挖隧道台车达到脱模条件后,按步骤2进行第二层土方开挖。
步骤1)中所采用的锚杆长6m,喷砼的喷层厚度100mm厚,C25早强混凝土,钢筋网采用φ8@200×200。
本发明具有如下有益效果:
1、基坑土方和主体结构的分段施工缝设在非盾构叠落段区域,且在受力最小处,为叠落段隧道与上部明挖隧道同步施工提供了安全保障,确保盾构安全穿越;
2、每段基坑分为两层土方开挖,盾构叠落段区域上方开挖至第二层土方,作为盾构叠落区域上部荷载,同时台车移动至底板上进一步增加荷载,确保盾构上方土体荷载大于引起管片上浮的最小荷载,在保证施工安全的前提下,极大的提到了施工效率;
3、盾构叠落段整体施工过程中,无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固,最大化的减少隧道施工对周边生态环境造成影响,有效保护了地下泉脉。
附图说明
图1明挖隧道第一层开挖施工示意图;
图2明挖隧道第二层开挖及台车位置施工示意图;
图中,1-第一层开挖土方、2-第二层开挖土方、3-明挖隧道台车、4、盾构区间。
具体实施方式
本发明是采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法,将基坑土方开挖分为N段施工,相应的主体结构也分为N段施工,且施工缝避开盾构叠落区域,同时设在受力最小处;盾构叠落区域上部明挖隧道施工开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车移动至底板上(增加荷载),台车移动到位后,利用台车进行叠落段上部明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道,叠落段其他明挖隧道段(N-1段或N-X段,其中N>X≥2)施工依次循环进行基坑土方开挖和主体结构的浇筑施工。在保证施工安全的前提下,极大的提到了施工效率,同时最大化的减少隧道施工对周边生态环境造成影响,提高明挖隧道施工效率,提供了一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法。
其施工步骤如下:
1)为防止一次性开挖长度过长,盾构上方土体荷载减少过大,引起管片上浮,采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法,结合本基坑的结构特点、盾构叠落段区域长度和使用台车的长度,将基坑土方开挖分为N个施工段,相应的主体结构也分为N段施工,且施工缝设在非盾构叠落段区域,且在受力最小处,为叠落段隧道与上部明挖隧道同步施工提供了安全保障,确保盾构安全穿越。
2)基坑开挖平面沿明挖隧道设计线路从明挖隧道开端(终端)开始开挖。
3)根据盾构上方土体荷载大于引起管片上浮的最小荷载原则,确定第二层开挖高度;除去第二层开挖高度后,上部剩余土方高度为第一层开挖高度。
4)当盾构叠落区域长度大于主体结构长度时,第一层开挖长度为盾构叠落区域长度的2倍,第二层开挖长度与盾构叠落区域长度相等;当盾构叠落区域长度小于等于主体结构长度时,第一层开挖长度为相应段主体结构长度的2倍,第二层开挖长度与相应段主体结构长度相等。
5)盾构叠落区域上部明挖隧道施工开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车移动至底板上(增加荷载),台车移动到位后,利用台车进行叠落段上部明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道,进行下一段(N-1)第一层土方开挖。
6)盾构叠落段整体施工过程中,无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固。
7)待明挖隧道台车达到脱模条件后,进行下一段(N-1)第二层土方开挖,开挖至基坑底部后及时施工底板并将台车移动至底板上,方可进行下一段(N-2)第一层土方开挖。
8)依次循环完成剩余(N-2)段明挖隧道施工。
以济南市轨道交通R3线龙洞庄停车场出入线明挖矩形结构与正线盾构隧道叠落段施工为例,该工程明挖隧道结构底与正线盾构隧道结构顶间距为1.8m~2.2m。明挖矩形结构基坑宽度为12.8m,开挖深度为9.38m。结构底板落于素填土层。正线盾构管管片外径6400mm、内径5800mm、管片厚度300mm、环宽1.2m。施工中采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法,将基坑土方开挖分为8个施工段,且施工缝设在受力最小处,盾构叠落区域上部明挖隧道施工开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车移动至底板上,台车移动到位后,利用台车进行叠落段上部明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道,盾构叠落段整体施工过程中,无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固,采用本发明施工方法的具体施工过程如下:
1)根据基坑的结构特点和盾构叠落段区域长度及使用台车的长度(15米),第一层开挖至第二层锚杆下0.50m处,深度约4m,长度为两段结构长度30m,采用1:0.5坡率放坡开挖,开挖完成后进行边坡锚杆打设,锚杆长6m。锚杆施工完成后进行边坡挂网喷砼。喷层厚度100mm厚,C25早强混凝土,钢筋网采用φ8@200×200,锚杆与钢筋网焊接牢固。
2)在第一层边坡防护施工完成后,进行第二层土方开挖,深度约5m,长度为一个段结构长度15m(盾构叠落区域长度小于等于主体结构长度)。土方开挖时,第二层的挖机向第一层翻土,再由第一层的挖机向路面翻土,再由自卸车将土方运出场地。
3)第二层土方开挖完成后,进行边坡防护,参数和第一层相同。同时进行基底找平和基坑验槽,验槽合格后施做垫层及底板防水,并将底板所需全部钢筋及模板放入已经挖好的基坑内,增加基坑荷载。
4)底板施工完成后,将台车(111吨)移动至底板上,开始施工结构侧墙及顶板。
5)盾构叠落区域上部明挖隧道施工开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车(111吨)移动至底板上,台车移动到位后,利用台车进行明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道。
6)盾构叠落段整体施工过程中,无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固。
7)台车移动到位后,即可同时进行下一段15m基坑土方的第一层土方开挖。开挖时保持第一层台阶15m,第二层台阶不大于15m。
8)待明挖隧道台车达到脱模条件后,进行下一段基坑土方第二层土方开挖,开挖至基坑底部后及时施工底板并将台车移动至底板上,开始施工结构侧墙及顶板,同时进行第三段基坑土方第一层土方开挖。
9)依次循环完成剩余段基坑土方的明挖隧道施工。

Claims (8)

1.一种泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,其特征在于,盾构叠落区域段的整体施工过程中,无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固,且盾构叠落区域段对应的上部明挖隧道施工段,在开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车移动至底板上增加荷载,台车移动到位后,利用台车进行叠落段上部明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道,叠落段施工完毕后依次进行其他明挖隧道段基坑土方开挖进行,同时利用台车进行主体结构的浇筑施工。
2.根据权利要求1所述的泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,其特征在于,采用基坑土方开挖分段与主体结构分段浇注相配合的方法,将基坑土方开挖分为N段施工,相应的主体结构也分为N段施工;其中基坑土方和主体结构的分段施工缝避开盾构叠落区域,同时设在受力最小处。
3.根据权利要求2所述的泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,其特征在于,每段基坑分为两层土方开挖,第二层开挖高度根据盾构上方土体荷载大于引起管片上浮的最小荷载原则,确定具体开挖高度;除去第二层开挖高度后,上部剩余土方高度为第一层开挖高度。
4.根据权利要求3所述的泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,其特征在于,盾构叠落段区域段上方对应的基坑开挖至第二层土方,作为盾构叠落区域上部荷载,同时台车移动至底板上进一步增加荷载,确保盾构上方土体荷载大于引起管片上浮的最小荷载。
5.根据权利要求4所述的泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,其特征在于,每段基坑的第一层开挖长度为盾构叠落区域段长度的2倍,第二层开挖长度与盾构叠落区域段长度相等;当盾构叠落区域段长度小于主体结构长度时,第一层开挖长度为相应段主体结构长度的2倍,第二层开挖长度与相应段主体结构长度相等。
6.根据权利要求5所述的泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,其特征在于,盾构叠落区域段的具体施工过程如下:
1)盾构叠落区域段上部明挖隧道施工开挖至基坑底部后及时进行底板施工,并将台车移动至底板上增加荷载,台车移动到位后,利用台车进行明挖隧道主体结构的浇筑施工,同时盾构同步从明挖隧道下方穿越正在施工的明挖隧道,进行下一段明挖隧道段第一层土方开挖;
2)盾构叠落区域段整体施工过程中,无需提前对盾构和叠落隧道之间的土体进行注浆加固。
7.根据权利要求6所述的泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,其特征在于,除盾构叠落区域段外的其他明挖隧道段基坑土方开挖和主体结构的浇筑施工过程如下:
1)基坑土方第一层开挖至第二层锚杆下0.50m处,开挖长度为该段对应主体结构长度的2倍,开挖时采用1:0.5坡率放坡开挖,开挖完成后进行边坡锚杆打设,锚杆施工完成后进行边坡挂钢筋网喷砼,锚杆与钢筋网焊接牢固;
2)在第一层边坡防护施工完成后,进行第二层土方开挖,开挖长度于该段对应主体结构长度相等,土方开挖时,第二层的挖机向第一层翻土,再由第一层的挖机向路面翻土,再由自卸车将土方运出场地;
3)第二层土方开挖完成后,进行边坡防护,参数和第一层相同,同时进行基底找平和基坑验槽,验槽合格后施做垫层及底板防水,并将底板所需全部钢筋及模板放入已经挖好的基坑内,增加基坑荷载;
4)底板施工完成后,将台车移动至底板上,开始施工结构侧墙及顶板;
5)台车移动到位后,即可按步骤1)同时进行下一段基坑的第一层土方开挖,待明挖隧道台车达到脱模条件后,按步骤2进行第二层土方开挖。
8.根据权利要求7所述的泉脉发育城区明挖隧道近距离叠合盾构区间施工方法,其特征在于,步骤1)中所采用的锚杆长6m,喷砼的喷层厚度100mm厚,C25早强混凝土,钢筋网采用φ8@200×200。
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