CN111396060A - 一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法 - Google Patents

一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，在既有盾构隧道上方设置有新建隧道“板凳桩”、抗隆起锚索和大管棚施作空间的支护体系，支护体系中设置有管棚施作用的导向架，导向架中设置有沿新建隧道方向打设的导向管与大管棚；支护体系中抗隆起锚索锚头施作在新建隧道底板处。开挖管棚施工工作室、施工拱顶超前小管棚、开挖上层导洞、施作上层导洞初期支护并封闭成环、在上层导洞内施作“板凳桩”、施作拱顶二衬、架设导向架、施作导向管与大管棚、开挖下部土体、施作侧墙与底板、并在底板打设抗隆起锚索。本发明加固效果好，施工效率高，严格控制了既有盾构隧道变形，施工期间不影响既有盾构隧道的结构安全和正常运营。

Description

一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法
技术领域
本发明属于地铁工程领域，具体涉及一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固技术。
背景技术
随着城市规模的扩大和城市人口的增多，地面交通日益拥挤，城市轨道交通已成为解决城市交通拥挤的有效途径。大规模的城市轨道交通建设，必然导致新建地铁隧道超近距上穿既有地铁隧道、市政交通隧道等类似工程的增多。在上穿工程中，由于上部隧道开挖施工、土体开挖卸荷等因素，使下部隧道上浮，严重影响既有隧道的正常运营，更甚者导致既有隧道的结构失效、破坏等，发生安全事故。
在工程建设中，常常采用管幕法对既有结构进行变形控制。管幕工法作为地下空间开发的一种暗挖施工工法，是利用小口径机建造大断面空间的施工技术。管幕法是在结构体外围预先进行钢管顶进，并在钢管侧面利用锁扣进行连接，在锁扣空隙内填充止水材料，形成一个能抵御上部荷载的超前支护体系，并起到隔断周围水土的帷幕结构作用，从而减小对上部土体、既有建构筑物和周围环境的扰动。管幕法以其对周围环境扰动小、施工空间限制低、对复杂环境适应性强的特点，广泛的用于于机场、地铁、地下通道、公路隧道、水工隧道和矿业工程等多个领域的建设和穿越工程中。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固技术。
本发明的技术方案是：其加固体系包括既有盾构隧道，所述既有盾构隧道上设置有新建隧道“板凳桩”、抗隆起锚索和大管棚施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架，所述导向架中设置有沿新建隧道方向打设的导向管与大管棚所述支护体系中抗隆起锚索锚头施作在新建隧道底板处。
所述导向管施工完毕后可当作注浆管，浆液通过导向管向大管棚内注入。
所述大管棚之间利用锁扣连接，大管棚外径为402mm，壁厚为16mm，间距为450mm。
所述“板凳桩”在第一、第四导洞内施作，并在桩顶施作冠梁。
所述冠梁施作完成后施作初期支护大拱脚，大拱脚与导洞初期支护之间采用混凝土回填，同时设置拉结筋与初期支护拱架相连。
所述的大拱脚施作完成后，开挖第二、第三导洞，进行初支扣拱，并在初支扣拱中间施作临时支撑。
所述抗隆起锚索与底板一起分段施作。
所述支护体系包括导洞内拱架、锁脚锚杆、超前小导管、混凝土等初期支护。
所述既有隧道为盾构隧道。
一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固技术，其特征在于：包括如下步骤：
(i)开挖管棚工作室，并施作管棚工作室初期支护；
(ii)施工拱顶部超前小管棚
(iii)台阶法开挖第一、第四导洞，施作初期支护，台阶处打设两根锁脚锚杆；
(iv)在第一、第四导洞内施作“板凳桩”与冠梁。
(v)施作初期支护大拱脚，利用混凝土回填大拱脚与导洞初期支护之间空隙，初期支护拱架与大拱脚之间设置拉结筋连接。
(vi)台阶法开挖第二、第三导洞，进行初期支护扣拱，在初支扣拱中间加临时支撑，初期支护封闭成环。
(vii)第二、第三导洞洞通后，跳段拆除第一、第四导洞边墙，铺设防水层，进行二衬扣拱。
(viii)架设导向架，在底板下施作导向管与大管棚。
(viiii)分段开挖下层土体，并施作结构底板、侧墙与抗隆起锚索，与拱顶二衬封闭成环。
所述工作面后5m为开挖管棚施工工作室。
本发明的有益效果如下：
本发明采用的抗隆起加固技术，施工效率高，能严格控制既有隧道的变形，不影响其结构安全和正常运营。
本发明的导向管可以保证大管棚的顶进精度以及通过导向管注浆可以有效保证注浆效果。
本发明克服了以往上穿工程中加固效果差，控制既有隧道变形差以及多次加固等问题，本发明施工效率高，控制变形能力强、节省工期，避免多次加固节省投资，同时还适用于新建大跨度区间隧道上穿既有隧道工程，可以广泛的应用于人工填土、黏土、砂土、砂卵石等地层中。
附图说明
图1是本发明中新建隧道的横断面图。
图2是本发明中超近距上穿既有盾构隧道的纵断面图。
图3是本发明中大管棚的结构示意图。
图4～10是本发明中加固方法的施工工序图。
附图中关于构件、材料编号说明：
1、既有盾构隧道 2、大管棚
3、小管棚 4、板凳桩
5、抗隆起锚索 6、导向管
7、导向架 8、锁扣
9、冠梁 10、初期支护大拱脚
11、初期支护 12、回填混凝土
13、侧墙 14、底板
15、拱顶二次衬砌 16、锁脚锚杆
17、水泥砂浆 18、超前小导管
19、注浆范围 20、钢支撑
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1～9所示，一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固技术，所述盾构隧道(1)上设置有大管棚(2)、“板凳桩”(4)和抗隆起锚索(5)的支护体系，所述支护体系中设置有施作大管棚的导向架(7)，所述导向架(7) 中设置有沿新建隧道方向打设的导向管(6)与大管棚(2)。
所述导向管(6)施工完毕后可当作注浆管，浆液通过导向管(6)向大管棚内注入。
所述大管棚(2)之间利用锁扣(8)连接，大管棚外径为402mm，壁厚为 16mm，间距为450mm。
所述“板凳桩”(4)在第一、第四导洞内施作，并在桩顶施作冠梁(9)。
所述冠梁(9)施作完成后施作初期支护大拱脚(10)，大拱脚(10)与导洞初期支护(11)之间采用混凝土(12)回填，同时设置拉结筋与初期支护拱架相连。
所述的大拱脚(10)施作完成后，开挖第二、第三导洞，进行初支扣拱，并在初支扣拱中间施作临时支撑。
所述抗隆起锚索(5)与底板一起分段施作。
所述支护体系包括导洞内拱架、锁脚锚杆(16)、超前小导管(18)、混凝土等初期支护(11)。
所述既有隧道(1)为盾构隧道。
如图4～10所示，一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起的加固方法，包括如下步骤：
(i)开挖管棚工作室，并施作管棚工作室初期支护；
(ii)施工拱顶部超前小管棚(3)，台阶法开挖第一、第四导洞，施作初期支护(11)，台阶处打设两根锁脚锚杆(16)，如图4所示；
(iii)在第一、第四导洞内施作“板凳桩”(4)与冠梁(9)。
(iv)施作初期支护大拱脚(10)，利用混凝土回填大拱脚(10)与导洞初期支护(11)之间空隙，初期支护拱架与大拱脚(10)之间设置拉结筋连接，如图5所示。
(v)台阶法开挖第二、第三导洞，进行初期支护扣拱，在初支扣拱中间加临时支撑，初期支护(11)封闭成环，如图6所示。
(vi)第二、第三导洞洞通后，跳段拆除第一、第四导洞边墙，铺设防水层，进行二衬扣拱(15)。
(vii)架设导向架(7)，在底板下施作导向管(6)与大管棚(2)，如图7所示。
(viii)分段开挖下层土体，并设置水平钢支撑，如图8、9所示。
(viiii)分段拆除钢支撑，施作结构底板(14)、侧墙(13)与抗隆起锚索 (5)，与拱顶二衬封闭成环，如图10所示。
所述工作面后5m为开挖管棚施工工作室。
利用于某地铁上穿盾构隧道的设计施工中。
主要技术难点：
1、新建隧道底板与既有盾构隧道结构之间净距较小，仅为0.85m，如直接开挖新建隧道，对既有盾构隧道结构产生不利影响
2新建隧道最大开挖高度为9.3m，最大开挖宽度达到14.8m，挖方卸载量较大。
经过多番论证设计方案后，设计施工采用本文所示发明方法。利用“板凳桩”、大直径管棚与抗隆起锚索相结合的方式对既有盾构隧道的隆起进行了控制。现场施工经验、监测数据及既有盾构隧道监测数据充分证明：所用本发明的加固体系和方法可以严格控制既有盾构隧道的隆起变形，确保既有盾构隧道的运营安全。
本发明可以广泛的推广到上穿工程中去，尤其适用于超近距上穿既有隧道，使得工程更加安全、经济。

Claims (10)

1.一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，该方法在既有盾构隧道(1)上进行实施，其特征在于：所述盾构隧道(1)上设置有大管棚(2)、“板凳桩”(4)和抗隆起锚索(5)的支护体系，所述支护体系中设置有施作大管棚的导向架(7)，所述导向架(7)中设置有沿新建隧道方向打设的导向管(6)与大管棚(2)。
2.根据权利要求1所述的一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，其特征在于：所述导向管(6)施工完毕后可当作注浆管，水泥砂浆(17)通过导向管(6)向大管棚内注入。
3.根据权利要求1所述的一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，其特征在于：所述大管棚(2)之间利用锁扣(8)连接，大管棚外径为402mm，壁厚为16mm，间距为450mm。
4.根据权利要求1所述的一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，其特征在于：所述“板凳桩”(4)在第一、第四导洞内施作，并在桩顶施作冠梁(9)。
5.根据权利要求3所述的一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，其特征在于：所述的冠梁(9)施作完成后施作初期支护大拱脚(10)，大拱脚(10)与导洞初期支护(11)之间采用混凝土(12)回填，同时设置拉结筋与初期支护拱架相连。
6.根据权利要求4所述的一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，其特征在于：所述的大拱脚(10)施作完成后，开挖第二、第三导洞，进行初支扣拱，并在初支扣拱中间施作临时支撑。
7.根据权利要求1所述的一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，其特征在于：所述抗隆起锚索(5)与底板(14)一起分段施作,所述的抗隆起锚索锚头施作在新建结构底板处。
8.根据权利要求1所述的一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，其特征在于：所述支护体系还包括导洞内拱架、锁脚锚杆(16)、超前小导管(18)、混凝土初期支护(11)。
9.根据权利要求1所述的一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法，其特征在于：所述既有隧道(1)为盾构隧道。
10.一种新建隧道超近距上穿既有盾构隧道抗隆起加固方法的加固方法，其特征在于：包括如下步骤：
(i)开挖管棚工作室，并施作管棚工作室初期支护；
(ii)施工拱顶部小管棚(3)
(iii)台阶法开挖第一、第四导洞，施作初期支护(11)，台阶处打设两根锁脚锚杆(16)；
(iv)在第一、第四导洞内施作“板凳桩”(4)与冠梁(9)；
(v)施作初期支护大拱脚(10)，利用混凝土回填大拱脚(12)与导洞初期支护(11)之间空隙，初期支护拱架与大拱脚(10)之间设置拉结筋连接；
(vi)台阶法开挖第二、第三导洞，进行初期支护扣拱，在初支扣拱中间加临时支撑，初期支护(11)封闭成环；
(vii)第二、第三导洞洞通后，跳段拆除第一、第四导洞边墙，铺设防水层，进行二衬扣拱(15)；
(viii)架设导向架(7)，在底板下施作导向管(6)与大管棚(2)；
(viiii)分段开挖下层土体，并施作结构底板(14)、侧墙(13)与抗隆起锚索(5)，与拱顶二衬(15)封闭成环。
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