CN110952987A - 一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法，包括以下步骤：根据路线规划，以叠落形式布设多条线路，并将其中一条线路再次叠落布设，多条线路的多条隧道中任意三条均呈三角形式；在隧道侧穿桥桩前，对高铁桥桩进行隔离加固；进行盾构穿越施工，由下至上依次施工隧道，对隧道叠落段进行注浆加固，在施工上部隧道前，将下部隧道进行加固。该施工方法将多条穿越桥桩的线路以叠落形式布设，既满足了隧道与桥桩合理间距的要求，又满足了隧道受力、高铁桥梁安全的要求。

Description

一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法

技术领域

本公开属于轨道交通工程施工技术领域，具体涉及一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法。

背景技术

在城市轨道交通区间隧道设计中，不可避免的侧穿各类桥梁桩基，多数侧穿隧道设计以单孔侧穿相邻桥洞，桥梁跨度较大时左右线侧穿同一桥洞，在桥梁跨度相对较小或因线路布设因素，左右线隧道平行侧穿同一桥洞难以布设的情况下，以上下叠合型式布设，先施工下部隧道再施工上部隧道，上部隧道施工时对下部隧道进行刚性支撑加固，根据叠合距离确定加固支撑的安装、倒移方式、拆除方案。

在平行换乘的区间隧道设计方案中，由同一标高的车站断面引出四条隧道，根据两条线路区间隧道的线路布设走向，预穿越高铁桥桩的工程环境，同时考虑盾构穿越桥桩的对桥梁的影响问题，四条隧道同时穿越同一桥洞，在桥跨间距一定的情况下，难以平行布设四条隧道，在满足隧道与桥桩间距合理、安全间距的前提下，四孔隧道呈矩形四角布设不仅施工难度大、风险高，隧道施工对桥桩的影响较大，隧道施工对高铁桥梁的安全存在较大的安全隐患。

发明内容

本公开目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法；该施工方法将多条穿越桥桩的线路以叠落形式布设，既满足了隧道与桥桩合理间距的要求，又满足了隧道受力、高铁桥梁安全的要求。

本公开的发明目的是提出一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法，为实现上述目的，本公开采用下述技术方案：

一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据路线规划，以叠落形式布设多条线路，并将其中一条线路再次叠落布设，多条线路的多条隧道中任意三条均呈三角形式；

步骤2：在隧道侧穿桥桩前，对高铁桥桩进行隔离加固；

步骤3：进行盾构穿越施工，由下至上依次施工隧道，对隧道叠落段进行注浆加固，在施工上部隧道前，将下部隧道进行加固。

作为进一步的技术方案，所述步骤1中，每条线路均设置两条隧道，相邻线路呈叠落形式布设。

作为进一步的技术方案，所述步骤1中，上部线路的两条隧道以平行方式布设，下部线路的两条隧道以叠落形式布设。

作为进一步的技术方案，所述步骤1中，下部线路的两条隧道中的一条隧道处于另一条隧道斜上方。

作为进一步的技术方案，所述步骤1中，上部线路的两条隧道中的一条隧道与下部线路中较高一条隧道的间距最小时，二者横断面的中心为同一垂线，上部线路的另一条隧道、下部线路中较低一条隧道分别处于下部线路中较高一条隧道两侧。

作为进一步的技术方案，所述步骤2的具体步骤为：

在隧道和高铁桥桩之间钻孔施作钻孔灌注桩，并在钻孔灌注桩顶部加设连梁，对高铁桥桩进行隔离加固；在钻孔灌注桩间施作袖阀管并注浆。

作为进一步的技术方案，所述钻孔灌注桩和旋喷桩咬合设定长度。

作为进一步的技术方案，所述步骤3中，先盾构施工最下部的隧道，而后向上依次盾构施工各隧道，上下相邻隧道施工间距不小于80m。

作为进一步的技术方案，所述步骤3中，根据盾构穿越地质，盾构施工注浆量为理论建筑空隙的200～250％，上部注浆点压力高于土压力1.0～1.5bar，底部注浆点压力高于上部注浆点压力0.5～1.0bar；根据地面、桥桩桥墩监测数据进行二次注浆，以控制地面、桥墩变形。

作为进一步的技术方案，所述步骤3中，对隧道叠落段，在施工完下部隧道后，利用已施工隧道管片预留增设注浆孔进行深孔二次补强注浆，施工上部隧道后也采用相同措施进行深孔二次补强注浆。

作为进一步的技术方案，所述步骤3中，采用环形钢支撑对下部隧道进行加固，环形钢支撑包括两个与隧道管片内侧面相接触的支撑半环，两个支撑半环相对设置形成圆形结构，两支撑半环之间设置预紧力机构对两支撑半环进行顶推。

作为进一步的技术方案，所述支撑半环包括弧形的支撑钢环节1，支撑钢环节1两端均设置弧形的支撑钢环节2，支撑钢环节1和支撑钢环节2之间通过连接法兰固定连接。

本公开的有益效果为：

本公开的施工方法，解决了平行换乘车站同一端头引出的多条区间隧道在侧穿桥梁等建筑物时的线路空间布置问题，将多孔隧道采用叠落布置方法侧穿同一孔桥梁，最大限度的减小了盾构掘进施工对桥梁的不利影响，保证了高铁列车的正常运营，减小了侧穿桥梁所需的对桥梁桩基加固费用，还规避了桥梁周边管线、雨污箱涵迁移所带来的工程费用增加及对市政交通的不利影响，提高了地下空间的有效利用。

本公开的施工方法，多条线路采用叠落形式布设，下部线路的多条隧道也以叠落形式布设，多条叠落隧道中的任意三条皆呈三角形型式，既满足了隧道与桥桩合理间距的要求，又满足了隧道受力、高铁桥梁安全的要求。

本公开的施工方法，隧道施工前采用钻孔灌注桩作为高铁桥桩与隧道间的隔离桩基，进一步保证高铁桥梁的安全。

本公开的施工方法，采用环形钢支撑对隧道进行加固，环形钢支撑可与隧道管片内侧面紧密贴合，并利用预紧力机构进行顶推施加预应力，对管片进行支撑，能够控制隧道较小的变形，妥善解决了叠落隧道施工时后施工的上部隧道对先施工的下部隧道的不利影响。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为隧道穿越高铁桥桩平面示意图；

图2为隧道穿越高铁桥桩的空间布置图；

图3为钻孔灌注桩+旋喷桩布设断面示意图；

图4为环形钢支撑纵断面示意图；

图5为环形钢支撑横断面示意图；

图6为隧道施工后注浆加固示意图；

图7为线路布置平面示意图；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术存在不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法。

实施例1

下面结合附图1-附图7对本实施例公开的施工方法做进一步的说明；

叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据路线规划，以叠落形式布设多条线路，并将其中一条线路再次叠落布设，多条线路的多条隧道中任意三条均呈三角形式；

步骤2：在隧道侧穿桥桩前，对高铁桥桩进行隔离加固；

步骤3：进行盾构穿越施工，由下至上依次施工隧道，对隧道叠落段进行注浆加固，在施工上部隧道前，将下部隧道进行加固。

步骤1中，每条线路均设置两条隧道，相邻线路呈叠落形式布设。

步骤1中，上部线路的两条隧道以平行方式布设，下部线路的两条隧道以叠落形式布设。

步骤1中，下部线路的两条隧道中的一条隧道处于另一条隧道斜上方。

步骤1中，上部线路的两条隧道中的一条隧道与下部线路中较高一条隧道的间距最小时，二者横断面的中心为同一垂线，上部线路的另一条隧道、下部线路中较低一条隧道分别处于下部线路中较高一条隧道两侧。

步骤2的具体步骤为：

在隧道和高铁桥桩之间钻孔施作钻孔灌注桩，并在钻孔灌注桩顶部加设连梁，钻孔灌注桩和旋喷桩咬合设定长度，对高铁桥桩进行隔离加固；在钻孔灌注桩间施作袖阀管并注浆。

步骤3中，先盾构施工最下部的隧道，而后向上依次盾构施工各隧道，上下相邻隧道施工间距不小于80m。

步骤3中，根据盾构穿越地质，盾构施工注浆量为理论建筑空隙的200～250％，上部注浆点压力高于土压力1.0～1.5bar，底部注浆点压力高于上部注浆点压力0.5～1.0bar；根据地面、桥桩桥墩监测数据进行二次注浆，以控制地面、桥墩变形。

步骤3中，对隧道叠落段，在施工完下部隧道后，利用已施工隧道管片预留增设注浆孔进行深孔二次补强注浆，施工上部隧道后也采用相同措施进行深孔二次补强注浆。

步骤3中，采用结构相同的环形钢支撑对下部隧道进行加固，环形钢支撑包括两个与隧道管片内侧面相接触的支撑半环，两个支撑半环相对设置形成圆形结构，两支撑半环之间设置预紧力机构对两支撑半环进行顶推。

支撑半环包括弧形的支撑钢环节1，支撑钢环节1两端均设置弧形的支撑钢环节2，支撑钢环节1和支撑钢环节2之间通过连接法兰固定连接。

以下结合具体的实施过程对本公开的施工方法进行详细说明：

参照附图1所示，由平行换乘车站端头引出的等标高的四条隧道，为两条地铁区间隧道线路，两条线路隧道皆侧穿高铁桥桩，侧穿桥桩后R1号线左转前行，R2号线继续直行，根据实际工程环境及线路规划，四条隧道皆需侧穿同一高铁桥洞，根据需穿越高铁桥梁的跨度及隧道的设计规范要求，四条隧道不宜平行布置，若分两层布置不仅会增加盾构掘进对桥梁桩基扰动的风险，且隧道施工的难度会增加、施工风险较高；

以某市轨道交通为例说明，某站为R1线、R2线的换乘车站，两条线在该站平行换乘，由该站同一端头引出四条隧道，如图7所示为线路布置平面示意图，R1线、R2线由同一车站引出后东行，侧穿京沪高铁桥桩后R1线左转北行，R2线继续东行。隧道外径6.4m、内径5.8m，管片衬砌厚0.3m。R1线设置两条隧道，分别为R1左线、R1右线，R2线设置两条隧道，分别为R2左线、R2右线。

根据轨道交通线路的设计规划，考虑高铁桥桩附近地下管线情况并结合桥桩区段的实际水文地质情况，结合穿越高铁桥梁的跨度及隧道的设计规范要求，四条隧道采用叠落法布设侧穿同一桥洞，既可满足线路规划要求，也利于最大限度的减小隧道掘进施工对高铁桥桩的不利影响。

采用下部隧道1号线在桥跨中间位置叠落布置，根据隧道曲线半径优化叠落隧道的空间位置，在满足最佳曲线半径的同时确定最优空间布置方案。上部2号线隧道正常设计布置，如图1所示为隧道穿越高铁桥梁平面示意图，叠落段隧道半径R＝300m，左线距桥桩桩最小净距为10.45m；右线距桥桩最小净距为10.84m；R2线左线距桥桩最小净距为15.87m；右线距桥桩最小净距为18.88m。图2所示为隧道穿越高铁桥梁的空间布置图，上部R2线的两条隧道以平行方式布设，下部R1线的两条隧道以叠落形式布设，R2线、R1线呈叠落形式布设，R1右线处于R1左线斜上方，R2左线处于R1右线上方，当二者间距最小时R2左线处于R1右线正上方；R2右线、R1左线分别处于R1右线两侧，四条叠落隧道中的任意三条皆呈三角形型式，R1线左线隧道埋深28.35m、右线隧道埋深19.22m，左右线最小净距3.1m；R2线隧道覆土厚度7.53m，左右线净距5.6m。

在满足隧道线路曲线设计要求的同时尽可能使隧道远离桥桩，以最大限度的减小隧道掘进施工对高铁桥桩的不利影响。

对高铁桥桩进行加固：

R1号线先于R2号线施工，隧道侧穿桥桩前，采用钻孔灌注桩φ800*900+旋喷桩φ600咬合150mm、桩长40m,对高铁桥桩进行隔离加固，钻孔灌注桩的设置起到减小盾构掘进扰动地层所产生的对桥桩的不利影响，旋喷桩起到止水作用，规避盾构掘进所产生的扰动引起的地下水由桥桩处向隧道处流动的风险，规避地层变形对桥桩的影响，如图3所示为钻孔灌注桩+旋喷桩布设断面示意图。

由高铁桥下空间的限制，根据桥梁底部与现状路面的实际测量净空最小值为9.4m，结合实际水文地质情况下施工钻孔灌注桩对成孔设备的要求，选用泥浆的上浮速度低，携渣效果好，泥浆上升过程中对井孔有较好的护壁功能的正循环钻机成孔，正循环钻机工作高度较低满足低空间作业且适用于黏土、粉土、砂层、砂卵石地层高质量成孔；正循环钻机工作最大高度6m，钻机距离梁底3.4m。

根据钻孔灌注桩的孔位设计准确放线定位，按技术要求埋设护筒，护筒埋设的倾斜度控制在1％以内，护筒埋设偏差不超过30mm，护筒四周用黏土回填，分层夯实；按技术交底要求钻孔并做好记录。

开钻机时先轻压、低转速、慢钻进，进入正常状态后，逐渐加大转速和钻进速度。全程控制钻进参数、减少钻机晃动。

按技术要求做好清孔，成孔完毕至开始灌砼的时间，间隔控制在16小时内，每根装灌砼时间控制在4-6小时之内。

钢筋笼采取分段制作、桩基成孔后采用人工分段吊放钢筋笼、机械连接的方法；根据高铁桥下的施工空间将钢筋笼钢筋笼分8节制作，单节长度5m；钢筋笼吊装连接完毕后浇筑水下混凝土。

钻孔灌注桩采用跳孔施工方法，即隔两个孔施工一个孔以规避塌孔风险；钻孔灌注桩施工完毕到达设计强度后，按设计要求施工旋喷桩，旋喷桩与钻孔灌注桩咬合150mm，以提高灌注桩间的密实程度，达到提高桩间止水效果的目的。

在钻孔灌注桩间施作袖阀管并注浆，袖阀管钻孔前，应先探明管线，必要时进行相应的孔位和孔向调整，严格控制钻孔精度；钻孔(注浆)由周边向内侧逐孔进行，先对加固范围线上的钻孔进行注浆，阻断浆液漏失通道后，再逐步加密注浆孔，进行区域中部的注浆压密；按隔一跳一的顺序进行注浆。

当地层中注入了理论注浆量时；当注浆压力达到要求值时；发生窜浆或浆液漏失严重时，立即停止注浆。

对隧道进行加固：

钻孔灌注桩+旋喷桩达到设计要求强度并经抽检合格后开始盾构穿越施工，先掘进R1线下部隧道(左线)，再掘进R1线上部隧道(右线)，上下隧道施工间距不小于80m，上部隧道掘进前，将下部隧道用环形钢支撑可靠加固，并按技术要求施加预应力，以保证钢环与管片可靠接触，如图4环形钢支撑纵断面示意图，如图5所示环形钢支撑横断面示意图。环形钢支撑与隧道管片接触对隧道进行支撑，环形钢支撑由上下两个半圆形支撑半环组成，每个支撑半环由一节弧形的支撑钢环节1、两节弧形的支撑钢环节2构成，支撑钢环节1两端均设置支撑钢环节2，支撑钢环节1与支撑钢环节2通过其端部连接法兰由高强度螺栓连接，两个支撑半环端部之间通过预紧力机构连接，预紧力机构对两支撑半环进行顶推，调节两支撑半环对管片的支撑力，预紧力机构可以采用液压千斤顶，将两个支撑半环连接后由液压千斤顶施加预应力后固定，以保证钢环节与管片间的均匀受力。环形钢支撑可在盾构掘进过程中循环使用，应保证刀盘位置与下部隧道对应位置的前方不小于30m、后方80m的支撑范围。该环形钢支撑由多个钢环节连接组成，方便对支撑机构进行转运和存储，以便于多次利用。

盾构掘进施工的具体过程为：

每条隧道穿越桥桩前50m设置试验段掘进，根据预掘进水文地质及隧道埋深，优化穿越段掘进参数，并进行全面设备维修保养，做好盾构顺利穿越桥桩的各项保障措施。叠落段管片配筋提高一个等级，管片采用增加注浆孔管片，以方便二次注浆加固地层。

1.R1线叠落段施工：

区间隧道叠落长度210m，左、右线最小净距为4.33m，如图2所示为隧道穿越高铁桥梁的空间布置图，左线隧道采用常规掘进方法。

根据隧道侧穿桥桩段水文地质情况，采用静止土压力理论、郎肯主动土压力理论计算设定土压力，取二者大值为设定土压力参考值。在掘进中根据地面沉降变形监测数据及时调整土压力设定值。

根据盾构推力、扭矩计算公式初步计算推力扭矩参考值，并根据掘进情况及时调整。

根据盾构穿越类似地层的成功掘进经验及试验段掘进参数的综合分析确定刀盘转速、掘进速度，以减小刀盘转动对地层的扰动并保证稳定的推进速度。

根据盾构穿越地质，注浆量为理论建筑空隙的200～250％，采取注浆压力、流量双重控制标准，以压力为主，流量为辅，上部注浆点压力宜高于土压力1.0～1.5bar，底部注浆点压力宜高于上部注浆压力0.5～1.0bar。根据掘进速度调整浆液配合比，宜采用初凝时间较短的浆液。

根据地面、桥墩监测数据及时进行二次注浆，以控制地面、桥墩变形，确保京沪高铁运营安全。

R1线下部隧道(左线)完成叠落段施工后，利用左线隧道管片预留增设注浆孔进行深孔二次补强注浆，如图6所示为注浆加固示意图，必要时进行多次补强注浆，加固范围为左线右线隧道中心连线两侧各60，加固厚度为3.5m。

左线掘进完成叠落段不小于80m后，左线隧道安装如图4、图5所示的环形钢支撑，开始掘进右线隧道，其掘进参数设置同左线。

右线完成叠落段施工后，利用右线洞内预留增设注浆孔向夹土体进行二次注浆，必要时进行多次补强注浆。加固范围为右线隧道底

加固厚度为3.5m，如图6所示，注浆参数同下部隧道。

盾构掘进施工严格执行预定方案，做好高铁桥梁的各项监测工作，严格各项控制指标。采用自动监测系统，24小时实施监测；下穿期间委托路基工务段每日进行检测车对轨道变形情况进行加密检测。

2.R2线叠落段施工：

R1线完成施工后，施工R2线隧道，R2线掘进施工同R1线，应进一步总结R1线掘进参数，以优化R2线掘进参数，最大限度减小盾构掘进对桥梁桩基的不利影响。R2线左线施工需按照R1线叠落段施工方法，以保证R1线右线隧道的安全。

下穿京沪高铁期间采用AMS全自动变形监测系统对京沪高铁变形进行了实时监测，能够真实、实时的反应了高铁变形信息。采用人工对地表沉降进行监测。通过高密度监测点的设置，在穿越前期、过程中、穿越后期进行高频率的监测，保证了整个盾构穿越过程监测数据的实时反馈，保证了盾构施工稳步推进。

通过制定详细可行的施工方案、科学组织施工，四孔叠落隧道侧穿同一桥桩最终桥梁的横桥向、顺桥向及垂向变形应控制在1.0mm内，满足了铁路部门对铁路客运专线技术管理的要求。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叠落多孔地铁隧道侧穿桥桩的施工方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：根据路线规划，以叠落形式布设多条线路，并将其中一条线路再次叠落布设，多条线路的多条隧道中任意三条均呈三角形式；

步骤2：在隧道侧穿桥桩前，对高铁桥桩进行隔离加固；

步骤3：进行盾构穿越施工，由下至上依次施工隧道，对隧道叠落段进行注浆加固，在施工上部隧道前，将下部隧道进行加固。

2.如权利要求1所述的施工方法，其特征是，所述步骤1中，每条线路均设置两条隧道，相邻线路呈叠落形式布设；所述步骤1中，上部线路的两条隧道以平行方式布设，下部线路的两条隧道以叠落形式布设。

3.如权利要求2所述的施工方法，其特征是，所述步骤1中，下部线路的两条隧道中的一条隧道处于另一条隧道斜上方。

4.如权利要求3所述的施工方法，其特征是，所述步骤1中，上部线路的两条隧道中的一条隧道与下部线路中较高一条隧道的间距最小时，二者横断面的中心为同一垂线，上部线路的另一条隧道、下部线路中较低一条隧道分别处于下部线路中较高一条隧道两侧。

5.如权利要求1所述的施工方法，其特征是，所述步骤2的具体步骤为：

在隧道和高铁桥桩之间钻孔施作钻孔灌注桩，并在钻孔灌注桩顶部加设连梁，所述钻孔灌注桩和旋喷桩咬合设定长度，对高铁桥桩进行隔离加固；在钻孔灌注桩间施作袖阀管并注浆。

6.如权利要求1所述的施工方法，其特征是，所述步骤3中，先盾构施工最下部的隧道，而后向上依次盾构施工各隧道，上下相邻隧道施工间距不小于80m。

7.如权利要求1所述的施工方法，其特征是，所述步骤3中，根据盾构穿越地质，盾构施工注浆量为理论建筑空隙的200～250％，上部注浆点压力高于土压力1.0～1.5bar，底部注浆点压力高于上部注浆点压力0.5～1.0bar；根据地面、桥桩桥墩监测数据进行二次注浆，以控制地面、桥墩变形。

8.如权利要求1所述的施工方法，其特征是，所述步骤3中，对隧道叠落段，在施工完下部隧道后，利用已施工隧道管片预留增设注浆孔进行深孔二次补强注浆，施工上部隧道后也采用相同措施进行深孔二次补强注浆。

9.如权利要求1所述的施工方法，其特征是，所述步骤3中，采用环形钢支撑对下部隧道进行加固，环形钢支撑包括两个与隧道管片内侧面相接触的支撑半环，两个支撑半环相对设置形成圆形结构，两支撑半环之间设置预紧力机构对两支撑半环进行顶推。

10.如权利要求9所述的施工方法，其特征是，所述支撑半环包括弧形的支撑钢环节1，支撑钢环节1两端均设置弧形的支撑钢环节2，支撑钢环节1和支撑钢环节2之间通过连接法兰固定连接。

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