CN111022076A - 大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了大跨度地铁隧道二衬拱顶采用自行式模板台车施工方法,双侧壁导坑法二次衬砌施工前,首先破除临时支撑与初支结构节点处混凝土,二衬施做采用仰拱先行、侧墙跟进、拱顶闭合三步法,其中,仰拱先行:仰拱施工时局部拆除仰拱施工段内底部中隔壁工字钢,再进行仰拱施工;侧墙跟进:施作仰拱范围内侧墙时局部拆除侧墙施工段内水平部分中隔板;拱顶闭合:施作侧墙范围内拱顶。本发明克服了复杂地质条件下高风险大跨度暗挖隧道二衬施工导致结构变形,引起地表沉降、隧道失稳等风险。

Description

大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法
技术领域
本发明涉及隧道施工领域。更具体地说,本发明涉及一种大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法。
背景技术
在城市轨道交通、铁路、公路、地下洞室等各类地下工程暗挖法大跨度隧道施工中,对于围岩级别较差、地质条件复杂区段,通常采用类似于双侧壁导坑法、CRD法等带有临时仰拱、临时中隔壁等临时支撑结构的施工方法进行施工,以控制初支结构的变形。传统施工中,二衬施作前均需要进行临时支撑逐榀试拆,同时加密观测初支结构的变形情况。但是,由于大跨度隧道的初支结构强度与刚度相对偏弱,所以需要利用临时支撑结构予以补充加强支护,一旦临时支撑结构的支反力被拆除卸载,大跨度隧道初支极易失去受力平衡,发生大变形险情甚至侵限、破坏,严重影响隧道施工安全。另外,绝大部分大跨度隧道在二衬施作前拆除临时支撑结构的有效长度很低,二衬拱墙与拱顶难以采用标准长度的移动式模板台车进行整体快速浇筑,需选择短进尺浇筑方法;甚至部分隧道根本无法满足直接拆除临时支撑结构的条件,还需要进行初支结构二次补强后方可逐榀拆除临时支撑,进而实施短进尺浇筑,导致施工工序复杂、二衬施作耗时长,严重影响隧道施工工期。
现有的技术种类:1)拱顶衬砌采用支架支撑体系;2)拱顶衬砌采用整体式台车施工。现有常规衬砌技术缺点包括:1)采用整体性破除初支结构临时支撑,风险较大;2)为预防临时支撑破除造成隧道变形等重大危害,破除施工段距离受限,不能满足隧道衬砌的工序流水作业要求,功效较低;采用台车整体衬砌,施工成本高;3)整体破除支撑,工作量大,导致隧道内施工环境较差;4)大断面弧度大,拱墙整体衬砌,钢筋绑扎操作困难,效率低;5)反复搭拆衬砌体系体系,耗时较多,周期长;6)高空作业风险高。
发明内容
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种大跨度地铁隧道二衬拱顶采用自行式模板台车施工方法,双侧壁导坑法二次衬砌施工前,首先破除临时支撑与初支结构节点处混凝土,二衬施做采用仰拱先行、侧墙跟进、拱顶闭合三步法,其中,
仰拱先行:仰拱施工时局部拆除仰拱施工段内底部中隔壁工字钢,再进行仰拱施工;
侧墙跟进:施作仰拱范围内侧墙时局部拆除侧墙施工段内水平部分中隔板;
拱顶闭合:施作侧墙范围内拱顶,采用用组合整体移动式衬砌台车以剩余中隔板为轨面就位加固、浇筑拱顶混凝土使二次衬砌封闭成环;
所述组合整体移动式衬砌台车包括:
门架横梁,其位于剩余竖向中隔墙上方且向两端延伸,所述门架横梁两端通过底纵梁支撑,所述底纵梁的下端连接底纵梁垂直撑杆或行走轮组,底纵梁垂直撑杆和行走轮组下方设置有顶升千斤顶,所述门架横梁和竖向中隔墙之间设置有顶升千斤顶;
跨中顶地丝杆,所述跨中顶地丝杆顶设于门架横梁和中隔板上,所述跨中顶地丝杆的下部设置有顶升千斤顶;
顶纵梁,其间隔设置于门架横梁的中部和两侧,所述顶纵梁的两侧设置有水平千斤顶;
纵梁上部立柱,包括中部纵梁上部立柱和两侧纵梁上部立柱,所述中部纵梁上部立柱支撑于拱顶和中部的顶纵梁之间,两侧纵梁上部立柱分别支撑于拱顶和两侧的顶纵梁之间;
上部横联,其设置于门架横梁上方,所述上部横联的两端撑于拱顶两侧,所述上部横联与纵梁上部立柱固定;
模板部分;
模板支承部分。
优选的是,所述仰拱先行具体包括:
a1.仰拱施工时拆除仰拱施工段内底部中隔壁,回撑工字钢;
a2.施作仰拱防水层并浇筑防水层;
a3.绑扎仰拱钢筋、安装仰拱模板、浇筑混凝土及回填层。
优选的是,所述侧墙跟进具体包括:
b1.侧墙施工前,在两侧下导洞搭建下导洞支撑;
b2.拆除侧墙施工段内水平部分中隔板,找平侧墙基面、铺设侧墙防水板;
b3.绑扎侧墙钢筋、支护侧墙组合钢模板、支撑加固后浇筑侧墙混凝土;
b4.拆除组合钢模板。
优选的是,所述拱顶闭合具体包括:
c1.分段拆除拱顶施工段内上部竖向中隔墙,找平拱顶基面、搭建作业平台、铺设拱顶防水层;
c3.绑扎钢筋、铺设轨道、模板采用组合整体移动式衬砌台车以剩余中隔板为轨面就位加固、浇筑拱顶混凝土使二次衬砌封闭成环。
优选的是,待二次衬砌封闭成环,二衬混凝土达到设计强度后采用分段拆除剩余中隔壁、中隔板。
优选的是,拱顶立模时将组合整体移动式衬砌台车行走到预定衬砌位置后,然后操作以下步骤:
步骤一、检查组合整体移动式衬砌台车设计中心线是否与隧道衬砌中心线对齐,如若有误,则操作水平千斤顶动作,调整模板中心线与隧道衬砌中心线对齐;
步骤二、操作顶升千斤顶伸出,将组合整体移动式衬砌台车顶升到标准衬砌高度,;
步骤三、再次检查模板中心线是否与隧道衬砌中心线对齐,如若有误,则重复步骤一和二;
步骤四、安装门架中部跨中顶地丝杆,中部跨中顶地丝杆须顶牢顶死,不允许有松动;
步骤五、安装模板下部纵梁上部立柱,纵梁上部立柱须完全顶牢顶死,不允许有松动;
步骤六、安装台车两端堵头模板,堵头模板为用户自备木板,用压紧角钢将之固定在模板弧板上,立模完成。
本发明至少包括以下有益效果:
(1)局部破除中隔板、中隔壁,有效利用原支撑体系助力二衬施工,其分步截断支撑体系,分步施做二衬,避免因一次性破除临时支撑及拱墙二衬时间长,结构受力体系转化快等因素,导致隧道失稳等事故发生;通过监测数据显示,隧道二衬施工期间拱顶、净空收敛、地面沉降累计变化量、日变化量均在控制值范围内。
(2)“三步法施工”减少了每个施工循环破除的工作量,提前为下步工序施工做准备,效缩短了施工周期。若按照常规二次衬砌施工,周期远大于常规二衬施工。
(3)增加了初支结构稳定性,也便于利用原中隔板支撑体系作为施工通道,提高了施工功效,相较常规二次衬砌施工功效大大提高。
(4)拱顶采用移动式衬砌台车,相比常规衬砌台车成本低。
(5)原支撑体系未完全破除,便于安全应急抢险。因断面跨度大,采用常规衬砌模式施作拱墙二衬时,整体性破除临时支撑,应急抢险物资标准较高,不便于应急抢险。
(6)竖向支撑体系拆除短且破除时间短,有效控制了初期支护结构的变形和地表沉降,从而确保了施工安全。流水三步法衬砌施工时,临时支撑体系可按照作业面先后开展,缩短了二衬施做时间,有效控制隧道变形。
(7)由于二衬施工材料可利用临时支撑原有通道运输,且一次施做的高度减小,施工人员及劳动强度均少于其它施工方法。
(8)仰拱、侧墙、拱顶分步分段施工形成流水作业,提高了施工功效,降低了施工成本。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是破除临时支撑与初支结构节点处混凝土的示意图;
图2是拆除仰拱施工段内底部中隔壁支撑的示意图;
图3是仰拱施工的示意图;
图4是拆除侧墙施工段内水平部分中隔板的示意图;
图5是侧墙施工的示意图;
图6是拆除拱顶施工段内上部竖向中隔墙的示意图;
图7是拱顶施工的示意图;
图8是破除剩余支撑的示意图;
图9是拱顶组合整体移动式衬砌台车的施工示意图。
附图标记说明:1临时支撑,101节点处混凝土,102施工段内底部中隔壁支撑,103侧墙施工段内水平部分中隔板,104拱顶施工段内上部竖向中隔墙,2二次衬砌,3初支结构,401门架横梁,402底纵梁,403行走轮组,404顶升千斤顶,405跨中顶地丝杆,406纵梁上部立柱,407顶纵梁,408上部横联,409水平千斤顶。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
实施例1
本实施例应用于哈尔滨地铁TJ-12标大跨度高风险浅埋暗挖隧道二衬三步法施工技术。本实施例克服了复杂地质条件下高风险大跨度暗挖隧道二衬施工导致结构变形,引起地表沉降、隧道失稳等风险。提高了隧道二衬结构的密实性,更好控制钢筋保护层厚度及二衬主体结构厚度。
本发明提供了一种大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法,包括:
步骤一、如图1所示,施工前,首先破除临时支撑1与初支结构3节点处混凝土101,在本实施例中下部中隔壁凿除高度为1.4m,上部中隔壁凿除高度为1.8m,中隔板凿除宽度为1.2m;
步骤二、仰拱先行:
如图2所示,仰拱施工时局部拆除仰拱施工段内底部中隔壁支撑102,割除高度为1.4m;
铺设仰拱防水层,恢复安装切割部分中隔壁(回撑),浇筑防水层;
如图3所示,绑扎仰拱钢筋,安装、定位仰拱模板、浇筑混凝土及回填层,中隔壁埋入回填层不小于10cm。
步骤三、首段仰拱施工不小于18m后施作侧墙
侧墙施工前,在两侧下导洞搭建下导洞支撑;
如图4所示,局部拆除侧墙施工段内水平部分中隔板103,宽度为1.2m,找平侧墙基面、铺设侧墙防水板;
如图5所示,绑扎侧墙钢筋、支护侧墙组合钢模板、支撑加固后浇筑侧墙混凝土(侧墙施工标高高于中隔壁50~60m);
拆除组合钢模板。
步骤四、首段侧墙施工18m后施作侧墙范围内拱顶:
如图6所示,分段拆除拱顶施工段内上部竖向中隔墙104,高度为1.8m~2.0m,找平拱顶基面、搭建作业平台、铺设拱顶防水层;
如图7所示,绑扎钢筋、铺设轨道、模板采用组合整体移动式衬砌台车以剩余中隔板为轨面就位加固、浇筑拱顶混凝土使二次衬砌封闭成环。
步骤五、如图8所示,待二次衬砌2封闭成环,二衬混凝土达到设计强度后采用人工配合机械分段拆除剩余中隔壁、中隔板。
在步骤四拱顶闭合施工时,如图9所示,所述组合整体移动式衬砌台车包括:
门架横梁401,其位于剩余竖向中隔墙上方且向两端延伸,所述门架横梁两端通过底纵梁402支撑,所述底纵梁的下端连接底纵梁垂直撑杆或行走轮组403,底纵梁垂直撑杆和行走轮组下方设置有顶升千斤顶404,所述门架横梁和竖向中隔墙之间设置有顶升千斤顶404;
跨中顶地丝杆,所述跨中顶地丝杆405顶设于门架横梁401和中隔板上,所述跨中顶地丝杆的下部设置有顶升千斤顶404;
顶纵梁407,其间隔设置于门架横梁的中部和两侧,所述顶纵梁的两侧设置有水平千斤顶409;
纵梁上部立柱406,包括中部纵梁上部立柱和两侧纵梁上部立柱,所述中部纵梁上部立柱支撑于拱顶和中部的顶纵梁之间,两侧纵梁上部立柱分别支撑于拱顶和两侧的顶纵梁之间;
上部横联408,其设置于门架横梁401上方,所述上部横联408的两端撑于拱顶两侧,所述上部横联408与纵梁上部立柱406固定;
模板部分;
模板支承部分。
组合整体移动式衬砌台车的工作原理:
台车门架主要采用工字钢、槽钢、刚性面板组成长为6m。台车行走面是以前期浇筑的横向隔墙为基础,钢轨+枕木。台车行走采用电动移动。顶升、辅助支撑采用机械千斤顶。
拱顶立模时将组合整体移动式衬砌台车行走到预定衬砌位置后,然后操作以下步骤:
步骤一、检查组合整体移动式衬砌台车设计中心线是否与隧道衬砌中心线对齐,如若有误,则操作水平千斤顶409动作,调整模板中心线与隧道衬砌中心线对齐;
步骤二、操作顶升千斤顶404伸出,将组合整体移动式衬砌台车顶升到标准衬砌高度,;
步骤三、再次检查模板中心线是否与隧道衬砌中心线对齐,如若有误,则重复步骤一和二;
步骤四、安装门架中部跨中顶地丝杆405,中部跨中顶地丝杆405须顶牢顶死,不允许有松动;
步骤五、安装模板下部纵梁上部立柱406,纵梁上部立柱406须完全顶牢顶死,不允许有松动;
步骤六、安装台车两端堵头模板,堵头模板为用户自备木板,用压紧角钢将之固定在模板弧板上,立模完成。
哈尔滨地铁3号线二期工程TJ-12标全长1.7km,共设置1站2区间,其中起~征区间全长969.4双延米,采用矿山法施工,区间共设2个施工竖井,3种工法转换,4种施工工艺,划分5大施工段,最多为6个洞室,7种断面形式。双侧壁导坑法断面长达335m,2#竖井~1#竖井区间占118.6m,衬砌采用“两步法”施工(仰拱、拱墙):有效施工时间历经303天之久;2#竖井~征仪路站段占226.4m,隧道断面宽度大于12米,地质复杂、风险高、埋深浅、结构衬砌采用本实施例1中的“三步法”施工(仰拱、侧墙、拱顶),2019年4月18日开始施工,10月20日全部完成,用时182天。
本实施例1的施工工艺优点包括:
1、安全性:破除局部临时支撑,分段割除工字钢,对初支结构扰动较小,减少了高空作业。
2、施工成本:模板投入少,台车成本低。
3、监控量测:有效控制隧道沉降,拱顶、净空收敛日变化量最大分别为-0.06mm,-0.09mm;累计变化量最大分别为+2.42mm,-12.41mm。
4、复杂地形:宜适用于砂卵。黏土、淤泥等软弱土层。
5、功效:仰拱、侧墙、拱顶形成流水作业,功效高。
6、质量控制:更好控制结构钢筋保护层、结构厚度、混凝土密实性。
7、文明施工:破除量小,增加隧道内空气质量,具有较好的施工环境。
8、应急管理:原支撑体系未完全破除,便于安全应急抢险。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种大跨度地铁隧道二衬拱顶采用自行式模板台车施工方法,其特征在于,双侧壁导坑法二次衬砌施工前,首先破除临时支撑与初支结构节点处混凝土,二衬施做采用仰拱先行、侧墙跟进、拱顶闭合三步法,其中,
仰拱先行:仰拱施工时局部拆除仰拱施工段内底部中隔壁工字钢,再进行仰拱施工;
侧墙跟进:施作仰拱范围内侧墙时局部拆除侧墙施工段内水平部分中隔板;
拱顶闭合:施作侧墙范围内拱顶,采用用组合整体移动式衬砌台车以剩余中隔板为轨面就位加固、浇筑拱顶混凝土使二次衬砌封闭成环;
所述组合整体移动式衬砌台车包括:
门架横梁,其位于剩余竖向中隔墙上方且向两端延伸,所述门架横梁两端通过底纵梁支撑,所述底纵梁的下端连接底纵梁垂直撑杆或行走轮组,底纵梁垂直撑杆和行走轮组下方设置有顶升千斤顶,所述门架横梁和竖向中隔墙之间设置有顶升千斤顶;
跨中顶地丝杆,所述跨中顶地丝杆顶设于门架横梁和中隔板上,所述跨中顶地丝杆的下部设置有顶升千斤顶;
顶纵梁,其间隔设置于门架横梁的中部和两侧,所述顶纵梁的两侧设置有水平千斤顶;
纵梁上部立柱,包括中部纵梁上部立柱和两侧纵梁上部立柱,所述中部纵梁上部立柱支撑于拱顶和中部的顶纵梁之间,两侧纵梁上部立柱分别支撑于拱顶和两侧的顶纵梁之间;
上部横联,其设置于门架横梁上方,所述上部横联的两端撑于拱顶两侧,所述上部横联与纵梁上部立柱固定;
模板部分;
模板支承部分。
2.如权利要求1所述的大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法,其特征在于,所述仰拱先行具体包括:
a1.仰拱施工时拆除仰拱施工段内底部中隔壁,回撑工字钢;
a2.施作仰拱防水层并浇筑防水层;
a3.绑扎仰拱钢筋、安装仰拱模板、浇筑混凝土及回填层。
3.如权利要求1或2所述的大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法,其特征在于,所述侧墙跟进具体包括:
b1.侧墙施工前,在两侧下导洞搭建下导洞支撑;
b2.拆除侧墙施工段内水平部分中隔板,找平侧墙基面、铺设侧墙防水板;
b3.绑扎侧墙钢筋、支护侧墙组合钢模板、支撑加固后浇筑侧墙混凝土;
b4.拆除组合钢模板。
4.如权利要求1或2所述的大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法,其特征在于,所述拱顶闭合具体包括:
c1.分段拆除拱顶施工段内上部竖向中隔墙,找平拱顶基面、搭建作业平台、铺设拱顶防水层;
c3.绑扎钢筋、铺设轨道、模板采用组合整体移动式衬砌台车以剩余中隔板为轨面就位加固、浇筑拱顶混凝土使二次衬砌封闭成环。
5.如权利要求4所述的大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法,其特征在于,待二次衬砌封闭成环,二衬混凝土达到设计强度后采用分段拆除剩余中隔壁、中隔板。
6.如权利要求1或4所述的大跨度地铁隧道二衬拱顶采用分体自行式施工方法,其特征在于,拱顶立模时将组合整体移动式衬砌台车行走到预定衬砌位置后,然后操作以下步骤:
步骤一、检查组合整体移动式衬砌台车设计中心线是否与隧道衬砌中心线对齐,如若有误,则操作水平千斤顶动作,调整模板中心线与隧道衬砌中心线对齐;
步骤二、操作顶升千斤顶伸出,将组合整体移动式衬砌台车顶升到标准衬砌高度,;
步骤三、再次检查模板中心线是否与隧道衬砌中心线对齐,如若有误,则重复步骤一和二;
步骤四、安装门架中部跨中顶地丝杆,中部跨中顶地丝杆须顶牢顶死,不允许有松动;
步骤五、安装模板下部纵梁上部立柱,纵梁上部立柱须完全顶牢顶死,不允许有松动;
步骤六、安装台车两端堵头模板,堵头模板为用户自备木板,用压紧角钢将之固定在模板弧板上,立模完成。
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