CN111022068A - 一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法及其施工作业面 - Google Patents

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Abstract

一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法及其施工作业面，施工方法流程如下：先画出隧道施工外轮廓线，在轮廓线的外侧打入钢管，利用若干根钢管围成钢管圈层，通过钢管圈层对其外侧的土体进行注浆形成注浆加固层；通过钢管圈层对其内侧的土体进行注浆形成软化圈层；软化圈层形成后，将顶管管片向着处于软化圈层的隧道施工外轮廓线顶进；通过注水钢管对顶管管片内部土体注水后再开挖顶管管片中的土体；钢管圈层圈定了黄土的注水湿陷区域，减小了施工影响区域；经钢管圈层进行注水作业后，在钢管圈层的内侧形成了软化圈，有利于接下来的顶管施工；本发明具有可控性强，影响范围小的优点。

Description

一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法及其施工作业面
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法及其施工作业面。
背景技术
隧道我国社会程度的发展，用地资源日趋紧张，越来越多的地面建筑投入运营实用，另外随着地下工程规划程度的提高，越来越多的地下构筑物需要建设，不可避免的出现新建地下建筑物下穿既有建筑物施工的情况，隧道顶管下穿既有建筑就是一种典型的类型，下穿施工最大的缺点就是对既有建筑物造成影响，易引起沉降过大、倾斜等病害，考虑到黄土具有大孔隙性和浸水湿陷性等特殊工程性质，新建建筑与既有建筑的相互影响更加明显。
目前隧道下穿既有建筑物施工常用的方法就是预加固地层，施工中增加监控量测，实时保障施工安全，但施工效果不佳。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法及其施工作业面，能够充分利用黄土的浸水湿陷性，还能够把黄土浸水湿陷区的大小控制在一定范围内，尽可能少的影响现有建筑，具有安全施工效率高和可控性强的特点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法，具体包括以下步骤：
步骤一、在预定位置开挖始发井；
步骤二、开始当前段的施工，具体包括：按照施工计划确定隧道施工外轮廓线；沿整个隧道施工外轮廓线外侧将钢管1以1～5°的外倾角打入地层中，形成钢管圈层7；
步骤三、钢管圈层7施做完毕后，通过钢管圈层7中钢管1的注浆通道2向钢管圈层7外侧的地层中注浆，在钢管圈层7周围形成注浆加固层8；
步骤四、待注浆加固层8完全凝固形成强度之后，通过钢管的注水通道3向钢管圈层7的内侧进行注水，在钢管圈层7的内侧形成软化圈层9；
步骤五、在始发井的后壁上设置反力墙，在反力墙上安装顶管施工设备，将预制好的整体式管片10对准隧道轮廓线位置；通过顶管设施将管片10完全顶入预定位置；
步骤六、管片10顶入完成后，在钢管圈层7中部打入注水钢管11，通过注水钢管11向掌子面前方土体进行注水，使土体软化，随后对管片10内部土体进行开挖，直到当前段的开挖完成，并回收注水钢管11；
步骤七、进一步开挖位于管片10顶进方向上的土体，在管片10顶进方向上形成一定的扩挖空间，当前段施工完毕；
步骤八、当前段施工完毕后，在扩挖空间沿下一段的顶进方向重复步骤二到步骤八，直到隧道贯通。
所述管片10的长度为3～7m。
所述开挖方式为全断面开挖即可。
所述注浆作业中，注浆压力为0.3～1MPa。
所述钢管1的一端为锥形，钢管1的该端紧密贴合在一起；所述钢管1内部设有隔板4，钢管1内部被隔板4分为注浆通道2和注水通道3，注浆通道2的管壁上设有注浆孔5，注水通道3的管壁上设有注水孔6，所述钢管1的长度为4～8m。
一种顶管下穿既有建筑物的施工作业面，包括钢管圈层7，所述钢管圈层7的外侧为注浆加固层8，所述钢管圈层7的内侧为软化圈层9，所述软化圈层9中插入有管片10。
所述钢管圈层7中部插入有注水钢管11。
所述钢管圈层7由钢管1围成，钢管1的一端紧密贴合在一起；钢管1的一端为锥形；所述钢管1内部设有隔板4，钢管1内部被隔板4分为注浆通道2和注水通道3，注浆通道2的管壁上设有注浆孔5，注水通道3的管壁上设有注水孔6，所述钢管长度为4～8m。
本发明的有益效果：由钢管1构成的钢管圈层7既可以用于注水也可以用于注浆，还可以圈定黄土的注水湿陷区域，对施工材料进行了充分的利用；经钢管圈层7进行注浆和注水作业后在顶管的外侧形成了注浆加固层8，在钢管圈层7的内侧形成了软化圈层9，有利于接下来的顶管施工。
附图说明
图1是采用本发明的方法施工中的作业面结构示意图。
图2是钢管1的结构示意图。
图3是钢管1的剖面图。
图中：1、钢管；2、注浆通道；3、注水通道；4、隔板；5、注浆孔；5a、第一注浆孔；5b、第二注浆孔；5c、第三注浆孔；6、注水孔；7、钢管圈层；8、注浆加固层；9、软化圈层；10、管片；11、注水钢管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
参见图1，一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法，具体包括以下步骤；
步骤一、在预定位置开挖始发井；
步骤二、开始当前段的施工，具体包括：按照施工计划确定隧道施工外轮廓线；沿整个隧道施工外轮廓线外侧将钢管1以1～5°的外倾角打入地层中，形成钢管圈层7；
步骤三、钢管圈层7施做完毕后，通过钢管圈层7中钢管1的注浆通道2向钢管圈层7外侧的地层中注浆，在钢管圈层7周围形成注浆加固层8；
步骤四、待注浆加固层8完全凝固形成强度之后，通过钢管的注水通道3向钢管圈层7的内侧进行注水，在钢管圈层7的内侧形成软化圈层9；
步骤五、在始发井的后壁上设置反力墙，在反力墙上安装顶管施工设备，将预制好的整体式管片10对准隧道轮廓线位置；通过顶管设施将管片10完全顶入预定位置；
步骤六、管片10顶入完成后，在钢管圈层7中部打入一根带注水孔的注水钢管11，通过注水钢管11向掌子面前方土体进行注水，使土体软化，随后进行顶管内部土体开挖，直到当前段的开挖完成，并回收注水钢管11；
步骤七、进一步开挖位于管片10顶进方向上的土体，在管片10顶进方向上形成一定的扩挖空间，当前段施工完毕；
步骤八、当前段施工完毕后，在扩挖空间沿下一段的顶进方向重复步骤二到步骤八，直到隧道贯通。
所述管片长度为5m。
所述开挖方式为全断面开挖即可。
所述注浆作业中，注浆压力为0.5MPa
参见图2和图3，钢管1的一端为锥形，钢管1的该端紧密贴合在一起；所述钢管1内部设有隔板4，钢管1内部被隔板4分为注浆通道2和注水通道3，注浆通道2的管壁上设有注浆孔5，注水通道3的管壁上设有注水孔6，所述钢管长度为6m。
参见图1，一种顶管下穿既有建筑物的施工作业面，包括钢管圈层7，所述钢管圈层7的外侧为注浆加固区8，所述钢管圈层7的内侧为软化圈层9，所述软化圈层9中插入有管片10。
所述钢管圈层7中部插入有注水钢管11；
参见图2和图3，所述钢管圈层7由钢管1围成，钢管1的一端为锥形；钢管1的一端紧密贴合在一起；所述钢管1内部设有隔板4，钢管1内部被隔板4分为注浆通道2和注水通道3，注浆通道2的管壁上设有注浆孔5，注水通道3的管壁上设有注水孔6，所述钢管长度为6m。
所述注浆孔5包括第一注浆孔5a、第二注浆孔5b和第三注浆孔5c，所述第一注浆孔5a设置在钢管1的顶部，所述第二注浆孔5b和第三注浆孔5c分别设置在第一注浆孔5a的两侧。
本发明的工作原理是：在隧道施工外轮廓线的外侧打入钢管1，利用钢管1围成钢管圈层7，通过钢管圈层7对其外侧的土体进行注浆形成注浆加固层8，起到支撑的作用；通过钢管圈层7对其内侧的土体进行注浆形成软化圈层9，钢管圈层7和注浆加固层8能够约束软化圈层9的扩张；软化圈层9形成后，将顶管管片10向着处于软化圈层9的隧道施工外轮廓线顶进，可以降低顶管施工的阻力；通过注水钢管11对顶管管片10内部土体注水后再开挖，能够降低施工难度。

Claims (10)

1.一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法，具体包括以下步骤；
步骤一、在预定位置开挖始发井；
步骤二、开始当前段的施工，具体包括：按照施工计划确定隧道施工外轮廓线；沿整个隧道施工外轮廓线外侧将钢管(1)以1～5°的外倾角打入地层中，形成钢管圈层(7)；
步骤三、钢管圈层(7)施做完毕后，通过钢管圈层(7)中钢管(1)的注浆通道(2)向钢管圈层(7)外侧的地层中注浆，在钢管圈层(7)周围形成注浆加固层(8)；
步骤四、待注浆加固层(8)完全凝固形成强度之后，通过钢管的注水通道(3)向钢管圈层(7)的内侧进行注水，在钢管圈层(7)的内侧形成软化圈层(9)；
步骤五、在始发井的后壁上设置反力墙，在反力墙上安装顶管施工设备，将预制好的整体式管片(10)对准隧道轮廓线位置；通过顶管设施将管片(10)完全顶入预定位置；
步骤六、管片(10)顶入完成后，在钢管圈层(7)中部打入一根带注水孔的注水钢管(11)，通过注水钢管(11)向掌子面前方土体进行注水，使土体软化，随后进行顶管内部土体开挖，直到当前段的开挖完成，并回收注水钢管(11)；
步骤七、进一步开挖位于管片(10)顶进方向上的土体，在管片(10)顶进方向上形成一定的扩挖空间，当前段施工完毕；
步骤八、当前段施工完毕后，在扩挖空间沿下一段的顶进方向重复步骤二到步骤八，直到隧道贯通。
2.根据权利要求1所述的一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法，其特征在于，所述管片(10)的长度为3～7m。
3.根据权利要求1所述的一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法，其特征在于，所述开挖方式为全断面开挖。
4.根据权利要求1所述的一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法，其特征在于，注浆压力为0.3～1MPa。
5.根据权利要求1所述的一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法，其特征在于，所述钢管(1)的一端为锥形，钢管(1)的该端紧密贴合在一起；所述钢管(1)内部设有隔板(4)，钢管(1)内部被隔板(4)分为注浆通道(2)和注水通道(3)，注浆通道(2)的管壁上设有注浆孔(5)，注水通道(3)的管壁上设有注水孔(6)。
6.根据权利要求1或5所述的一种顶管隧道下穿既有建筑物的施工方法，其特征在于，所述钢管(1)的长度为4～8m。
7.一种顶管下穿既有建筑物的施工作业面，其特征在于，包括钢管圈层(7)，所述钢管圈层(7)的外侧为注浆加固层(8)，所述钢管圈层(7)的内侧为软化圈层(9)，所述软化圈层(9)中插入有管片(10)。
8.根据权利要求7所述的一种顶管下穿既有建筑物的施工作业面，其特征在于，所述钢管圈层(7)中部插入有注水钢管(11)。
9.根据权利要求7或8所述的一种顶管下穿既有建筑物的施工作业面，其特征在于，所述钢管圈层(7)由钢管(1)围成，钢管(1)的一端紧密贴合在一起；钢管(1)的一端为锥形；所述钢管(1)内部设有隔板(4)，钢管(1)内部被隔板(4)分为注浆通道(2)和注水通道(3)，注浆通道(2)的管壁上设有注浆孔(5)，注水通道(3)的管壁上设有注水孔(6)。
10.根据权利要求9所述的一种顶管下穿既有建筑物的施工作业面，其特征在于，所述钢管(1)的长度为4～8m。
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