CN111335902B - 盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法，包括如下施工步骤：a、地连墙的处理；b、勘测；c、回填处理；d、盾构掘进。本发明采用暗挖法施工，并且采用上下台阶法进行开挖，且只开挖上台阶，对入侵的暗挖隧道的地连墙进行局部预处理，主要是对地连墙工字钢接头进行破除，切断入侵暗挖隧道范围地连墙上半部钢筋，然后用C20混凝土对上台阶暗挖隧道进行回填，再盾构机磨墙掘进通过，有效减小了暗挖施工和地连墙破除时的施工风险，减小或避免了盾构机下穿掘进对运营地铁车站的影响，确保了运营地铁车站的安全性，同时还能缩短了施工工期，节约了施工成本。

Description

盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法

技术领域

本发明属于运营地铁车站施工的技术领域，具体涉及盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法。

背景技术

随着我国城市轨道交通建设快速发展，多条地铁线路互相交叉，形成地铁网线，以大大提高了乘客的出行效率。但在地铁线路连接成网的过程中，不可避免地会遇到新建线路的地铁隧道穿越既有运营地铁车站的情况，在北京、广州、上海、南京、苏州等国内城市和在伦敦、纽约、旧金山等国外城市均有类似的工程实例。在新建的地铁隧道下穿既有运营地铁车站时，就需要穿越既有运营地铁车站两端的地下连续墙。

现有技术中对于新建的地铁隧道下穿既有运营地铁车站，一般有两种常见施工方法：一、采用暗挖隧道法开挖暗挖隧道，破除入侵暗挖隧道地连墙，然后施作导台，盾构空推通过，该施工方法为大断面暗挖隧道下穿既有运营地铁车站，暗挖风险高，暗挖隧道与盾构隧道接头处的地连墙破除透水、坍塌风险高，而且整个暗挖工期时间长，工程成本高；二、采用密贴地连墙开挖竖井法，破除入侵暗挖隧道地连墙，然后暗挖隧道范围内竖井采用低标号素混凝土回填，其余部分竖井用渣土回填，再盾构机掘进通过，该施工方法为竖井法开挖，会受到地面条件的限制，整体施工工期长，工程成本高，而且新增建设用地，增加了占用土地资源，破坏地面景观和地下土层结构。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法的技术方案，采用暗挖法施工，并且采用上下台阶法进行开挖，且只开挖上台阶，对入侵的暗挖隧道的地连墙进行局部预处理，主要是对地连墙工字钢接头进行破除，切断入侵暗挖隧道范围地连墙上半部钢筋，然后用C20混凝土对上台阶暗挖隧道进行回填，再盾构机磨墙掘进通过，有效减小了暗挖施工和地连墙破除时的施工风险，减小或避免了盾构机下穿掘进对运营地铁车站的影响，确保了运营地铁车站的安全性，同时还能缩短了施工工期，节约了施工成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、地连墙的处理：

1)首先采用暗挖工法，沿着盾构掘进方向的反方向从盾构区间接收井往盾构隧道方向开挖，采用上下台阶开挖法进行暗挖隧道的开挖，并且只开挖上台阶；采用暗挖工法可以避免施工中受到地面条件的限制，并且施工开挖中只开挖上台阶，有效缩短暗挖工期，降低施工成本，提高施工安全性能；

2)在暗挖隧道施工中，先遇到运营地铁车站的一侧的地连墙，即盾构掘进方向中遇到的第二道地连墙，对于该处地连墙中的暗挖隧道上台阶开挖范围内的地连墙钢筋混凝土和盾构隧道开挖范围内的地连墙工字钢接头进行全部破除；

3)继续开挖施工，直至开挖到运营地铁车站的另一侧的地连墙，即盾构掘进方向中遇到的第一道地连墙处时，该地连墙处于暗挖隧道与盾构隧道衔接处，位于暗挖隧道内的为该地连墙内侧，位于盾构隧道内的为该地连墙外侧，对暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙内侧采用人工破除表层混凝土，剥除地连墙内侧的钢筋；

4)接着采用袖阀管从地面对暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙外侧的地层进行注浆加固，地面注浆完成后对暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙外侧地层进行全断面注浆加固，通过双重注浆加固暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙外侧地层；从地面和盾构隧道内侧进行双重加固，加固地连墙外侧的地基，便于接下来对工字钢接头的破除处理，可以起到止水防渗作用，同时可以避免土体流失，避免盾构掘进磨地连墙时上方土体的坍塌沉降，防止既有运营地铁车站的变形，提高施工安全性；

5)然后人工破除暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙内的工字钢接头，再对地连墙内侧下方未开挖下台阶处的工字钢接头进行处理，紧密贴附着暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙内侧的壁面往未开挖下台阶方向进行人工挖孔桩，直至开挖至地连墙的底标高形成作业竖井，通过作业竖井采用人工破除切割未开挖下台阶处的地连墙内的工字钢接头；对于地连墙内侧钢筋进行剥除，同时处理地连墙内的工字钢接头，便于盾构掘进磨地连墙通过暗挖隧道，减少盾构掘进中对车站的扰动；

6)再采用水钻取孔，沿着暗挖隧道与盾构隧道衔接处的暗挖隧道内的上台阶半弧形侧边进行水钻取孔，将暗挖隧道开挖范围内的拱顶面和两侧边墙面的地连墙外侧钢筋均切断；通过水钻取孔切断盾构掘进磨除地连墙与上部地连墙的连接，减小或避免盾构掘进磨地连墙过程中对暗挖隧道上方运营的运营地铁车站的影响，提高盾构掘进中的工程安全性能，同时还能对盾构机的刀盘进行保护，避免刀盘缠绕钢筋卡死影响盾构机的掘进；

b、勘测：采用全站仪现场实地测量地连墙的平面位置，确定暗挖隧道与地连墙的平面位置关系；通过全站仪核实地连墙的准备位置，从而便于盾构掘进磨地连墙过程中准确掌握地连墙与盾构机的位置关系；

c、回填处理：采用C20素混凝土对开挖后的上台阶暗挖隧道进行回填；通过对暗挖隧道内进行回填处理，确保暗挖隧道壁厚注浆填充饱满，避免盾构机抬头和盾构隧道线路上浮；

d、盾构掘进：先更换盾构机的刀具，采用滚刀，并且在盾构机达到第一道地连墙前先开仓检查刀具，确保刀具正常使用，再盾构掘进磨地连墙通过运营地铁车站，掘进通过后再开仓检查，清理仓内和刀盘上的钢筋，并且检查刀具，更换损坏的刀具；滚刀采用窄刃滚刀，而且在盾构掘进磨地连墙通过运营地铁车站过程中，刀盘采用低转速、小推力、低扭矩和低速度掘进，提高盾构掘进的操作安全性，减少盾构掘进过程中对既有运营地铁车站的影响。

进一步，在步骤a的步骤3)中，当开挖到盾构掘进方向中遇到的第一道地连墙处时，沿着开挖后的暗挖隧道的开挖轮廓线对暗挖隧道内地层进行全断面注浆加固，有效防止暗挖隧道的松动坍塌，而且起到防渗止水作用，避免暗挖隧道内渗水，提高施工安全性能，降低安全风险隐患。

进一步，在步骤a的步骤4)中，对地连墙外侧进行全断面注浆加固时，加固范围为盾构隧道及盾构隧道的隧顶以上3m，加固长度为6m，设计合理，可以确保地连墙外侧地层的加固效果，从而在对暗挖隧道开挖范围内的拱顶面和两侧边墙面进行水钻取孔切割地连墙外侧的钢筋时，减少对盾构隧道上方土体的影响，并且可以在盾构掘进磨地连墙时，防止地连墙外侧土体松散而出现出土超方，避免上方地面的土体沉降、流失和既有运营地铁车站的变形，有效提高操作安全性能。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明采用暗挖法施工，并且采用上下台阶法进行开挖，且只开挖上台阶，对入侵的暗挖隧道的地连墙进行局部预处理，主要是对地连墙工字钢接头进行破除，切断入侵暗挖隧道范围地连墙上半部钢筋，然后用C20混凝土对上台阶暗挖隧道进行回填，再盾构机磨墙掘进通过，有效减小了暗挖施工和地连墙破除时的施工风险，减小或避免了盾构机下穿掘进对运营地铁车站的影响，确保了运营地铁车站的安全性，同时还能缩短了施工工期，节约了施工成本。

本发明采用半台阶暗挖隧道+暗挖隧道内人工挖孔桩法处理入侵区间隧道地连墙，对入侵暗挖隧道地连墙进行预处理，不对地连墙进行全部破除，对盾构掘进方向中遇到的第二道地连墙中暗挖隧道上台阶开挖范围内的钢筋混凝土和盾构隧道开挖范围内的工字钢接头进行全部破除；对盾构掘进方向中遇到的第一道地连墙仅处理工字钢接头和拔除地连墙内侧钢筋，切断入侵暗挖隧道范围地连墙外侧上半部的钢筋，保留第一道地连墙的混凝土和外侧钢筋，从而有效降低隧道开挖的安全风险性能，减少地连墙处理过程中对既有运营地铁车站的扰动影响，提高开挖效率，加快施工进度，降低施工成本，

本发明采用盾构机掘进磨地连墙下穿运营地铁车站，在对入侵区间隧道地连墙进行局部的预处理后，采用盾构机掘进磨地连墙，减小了暗挖开挖和地连墙破除的施工风险，而且由于盾构掘进处于安全密闭环境作业，相比暗挖隧道内人工破除地连墙，可以避免作业人员暴露，整个施工操作过程安全系数高，工作效率高，施工周期短，施工成本低，对运营地铁车站的影响小。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明暗挖隧道回填C20素混凝土后的结构示意图；

图2为本发明中第一道地连墙切除的剖面结构示意图；

图3为本发明中位于上台阶暗挖隧道内的第一道地连墙中先破除的结构示意图。

图中：1-盾构隧道；2-暗挖隧道；3-未开挖下台阶；4-运营地铁车站；5-C20素混凝土；6-地连墙外侧全断面注浆加固段；7-盾构隧道与暗挖隧道衔接处的地连墙；8-工字钢接头；9-水钻切割区；10-作业竖井；11-上台阶地连墙破除。

具体实施方式

如图1至图3所示，为本发明盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法，包括如下步骤：

a、地连墙的处理：

1)首先采用暗挖工法，沿着盾构掘进方向的反方向从盾构区间接收井往盾构隧道1方向开挖，采用上下台阶开挖法进行暗挖隧道2的开挖，并且只开挖上台阶；采用暗挖工法可以避免施工中受到地面条件的限制，并且施工开挖中只开挖上台阶，有效缩短暗挖工期，降低施工成本，提高施工安全性能；

2)在暗挖隧道2施工中，先遇到运营地铁车站4的一侧的地连墙，即盾构掘进方向中遇到的第二道地连墙，对于该处地连墙中暗挖隧道2上台阶开挖范围内的地连墙钢筋混凝土和盾构隧道1开挖范围内的地连墙工字钢接头进行全部破除；

3)继续开挖施工，直至开挖到运营地铁车站4的另一侧的地连墙，即盾构掘进方向中遇到的第一道地连墙7处时，该地连墙处于暗挖隧道2与盾构隧道1衔接处，位于暗挖隧道2内的为该地连墙内侧，位于盾构隧道1内的为该地连墙外侧，当开挖到盾构掘进方向中遇到的第一道地连墙处时，沿着开挖后的暗挖隧道2的开挖轮廓线对暗挖隧道2内地层进行全断面注浆加固，有效防止暗挖隧道2的松动坍塌，而且起到防渗止水作用，避免暗挖隧道2内渗水，提高施工安全性能，降低安全风险隐患，对暗挖隧道2与盾构隧道1衔接处的地连墙内侧采用人工机械破除，剥除地连墙内侧的钢筋；

4)接着采用袖阀管从地面对暗挖隧道2与盾构隧道1衔接处的地连墙外侧的地层进行注浆加固，地面注浆完成后对暗挖隧道2与盾构隧道1衔接处的地连墙外侧地层进行全断面注浆加固，通过双重注浆加固暗挖隧道2与盾构隧道1衔接处的地连墙外侧地层，对地连墙外侧进行全断面注浆加固时，加固范围为盾构隧道1及盾构隧道1的隧顶以上3m，加固长度为6m，设计合理，可以确保地连墙外侧地层的加固效果，从而在对暗挖隧道2开挖范围内的拱顶面和两侧边墙面进行水钻取孔切割地连墙外侧的钢筋时，减少对盾构隧道1上方土体的影响，并且可以在盾构掘进磨地连墙时，防止地连墙外侧土体松散而出现出土超方，避免上方地面的土体沉降、流失和既有运营地铁车站4的变形，有效提高操作安全性能；从地面和盾构隧道1内侧进行双重加固，加固地连墙外侧的地基，便于接下来对工字钢接头的破除处理，可以起到止水防渗作用，同时可以避免土体流失，避免盾构掘进磨地连墙时上方土体的坍塌沉降，防止既有运营地铁车站4的变形，提高施工安全性；

5)然后人工破除暗挖隧道2与盾构隧道1衔接处的地连墙内的工字钢接头8，再对地连墙内侧下方未开挖下台阶3处的工字钢接头8进行处理，紧密贴附着暗挖隧道2与盾构隧道1衔接处的地连墙内侧的壁面往未开挖下台阶3方向进行人工挖孔桩，直至开挖至地连墙的底标高形成作业竖井10，通过作业竖井10采用人工破除切割未开挖下台阶3处的地连墙内的工字钢接头8；对于地连墙内侧钢筋进行剥除，同时处理地连墙内侧的工字钢接头8，便于盾构掘进磨地连墙通过暗挖隧道2，减少盾构掘进中对车站的扰动；

6)再采用水钻取孔，沿着暗挖隧道2与盾构隧道1衔接处的暗挖隧道2内的上台阶半弧形侧边进行水钻取孔，将暗挖隧道2开挖范围内的拱顶面和两侧边墙面的地连墙外侧钢筋均切断；通过水钻取孔切断盾构掘进磨除地连墙与上部地连墙的连接，减小或避免盾构掘进磨地连墙过程中对暗挖隧道2上方运营的运营地铁车站4的影响，提高盾构掘进中的工程安全性能，同时还能对盾构机的刀盘进行保护，避免刀盘缠绕钢筋卡死影响盾构机的掘进；

b、勘测：采用全站仪现场实地测量地连墙的平面位置，确定暗挖隧道2与地连墙的平面位置关系；通过全站仪核实地连墙的准备位置，从而便于盾构掘进磨地连墙过程中准确掌握地连墙与盾构机的位置关系；

c、回填处理：采用C20素混凝土5对开挖后的上台阶暗挖隧道2进行回填；通过对暗挖隧道2内进行回填处理，确保盾构隧道1壁厚注浆填充饱满，避免盾构机抬头和盾构隧道1线路上浮；

d、盾构掘进：先更换盾构机的刀具，采用滚刀，并且在盾构机达到第一道地连墙7前先开仓检查刀具，确保刀具正常使用，再盾构掘进磨地连墙通过运营地铁车站4，掘进通过后再开仓检查，清理仓内和刀盘上的钢筋，并且检查刀具，更换损坏的刀具；滚刀采用窄刃滚刀，而且在盾构掘进磨地连墙通过运营地铁车站4过程中，刀盘采用低转速、小推力、低扭矩和低速度掘进，提高盾构掘进的操作安全性，减少盾构掘进过程中对既有运营地铁车站4的影响。

本发明采用暗挖法施工，并且采用上下台阶法进行开挖，且只开挖上台阶，对入侵的暗挖隧道2的地连墙进行局部预处理，主要是对地连墙工字钢接头8进行破除，切断入侵暗挖隧道2范围地连墙上半部钢筋，然后用C20混凝土对上台阶暗挖隧道2进行回填，再盾构机磨墙掘进通过，有效减小了暗挖施工和地连墙破除时的施工风险，减小或避免了盾构机下穿掘进对运营地铁车站4的影响，确保了运营地铁车站4的安全性，同时还能缩短了施工工期，节约了施工成本。

本发明采用半台阶暗挖隧道+暗挖隧道内人工挖孔桩法处理入侵区间隧道地连墙，对入侵暗挖隧道地连墙进行预处理，不对地连墙进行全部破除，对盾构掘进方向中遇到的第二道地连墙中暗挖隧道上台阶开挖范围内的钢筋混凝土和盾构隧道开挖范围内的工字钢接头进行全部破除；对盾构掘进方向中遇到的第一道地连墙仅处理工字钢接头和拔除地连墙内侧钢筋，切断入侵暗挖隧道范围地连墙外侧上半部的钢筋，保留第一道地连墙的混凝土和外侧钢筋，从而有效降低隧道开挖的安全风险性能，减少地连墙处理过程中对既有运营地铁车站的扰动影响，提高开挖效率，加快施工进度，降低施工成本，

本发明采用盾构机掘进磨地连墙下穿运营地铁车站，在对入侵区间隧道地连墙进行局部的预处理后，采用盾构机掘进磨地连墙，减小了暗挖开挖和地连墙破除的施工风险，而且由于盾构掘进处于安全密闭环境作业，相比暗挖隧道内人工破除地连墙，可以避免作业人员暴露，整个施工操作过程安全系数高，工作效率高，施工周期短，施工成本低，对运营地铁车站的影响小。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、地连墙的处理：

1)首先采用暗挖工法，沿着盾构掘进方向的反方向从盾构区间接收井往盾构隧道方向开挖，采用上下台阶开挖法进行暗挖隧道的开挖，并且只开挖上台阶；

2)在暗挖隧道施工中，先遇到运营地铁车站的一侧的地连墙，即盾构掘进方向中遇到的第二道地连墙，对于该处地连墙中的暗挖隧道上台阶开挖范围内的地连墙钢筋混凝土和盾构隧道开挖范围内的地连墙工字钢接头进行全部破除；

3)继续开挖施工，直至开挖到运营地铁车站的另一侧的地连墙，即盾构掘进方向中遇到的第一道地连墙处时，该地连墙处于暗挖隧道与盾构隧道衔接处，位于暗挖隧道内的地连墙面为该地连墙内侧，位于盾构隧道内的地连墙面为该地连墙外侧，对暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙内侧采用人工破除表层混凝土，剥除地连墙内侧的钢筋；

4)接着采用袖阀管从地面对暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙外侧的地层进行注浆加固，地面注浆完成后对暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙外侧地层进行全断面注浆加固，通过双重注浆加固暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙外侧地层；

5)然后人工破除暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙内的工字钢接头，再对地连墙内侧下方未开挖下台阶处的工字钢接头进行处理，紧密贴附着暗挖隧道与盾构隧道衔接处的地连墙内侧的壁面往未开挖下台阶方向进行人工挖孔桩，直至开挖至地连墙的底标高形成作业竖井，通过作业竖井采用人工破除未开挖下台阶处的地连墙内的工字钢接头；

6)再采用水钻取孔，沿着暗挖隧道与盾构隧道衔接处的暗挖隧道内的上台阶半弧形侧边进行水钻取孔，将暗挖隧道开挖范围内的拱顶面和两侧边墙面的地连墙外侧钢筋均切断；

b、勘测：采用全站仪现场实地测量地连墙的平面位置，确定暗挖隧道与地连墙的平面位置关系；

c、回填处理：采用C20素混凝土对开挖后的上台阶暗挖隧道进行回填；

d、盾构掘进：先更换盾构机的刀具，采用滚刀，并且在盾构机达到第一道地连墙前先开仓检查刀具，确保刀具正常使用，再盾构掘进磨地连墙通过运营地铁车站，掘进通过后再开仓检查，清理仓内和刀盘上的钢筋，并且检查刀具，更换损坏的刀具。

2.根据权利要求1所述的盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法，其特征在于：在所述步骤a的步骤3)中，当开挖到盾构掘进方向中遇到的第一道地连墙处时，沿着开挖后的暗挖隧道的开挖轮廓线对暗挖隧道内地层进行全断面注浆加固。

3.根据权利要求1所述的盾构掘进磨地连墙下穿运营地铁车站的施工方法，其特征在于：在所述步骤a的步骤4)中，对地连墙外侧进行全断面注浆加固时，加固范围为盾构隧道及盾构隧道的隧顶以上3m，加固长度为6m。

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