CN112228103A - 基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道防护领域，更具体地涉及基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，通过交替采用第一顶升体和第二顶升体进行顶升施工；通过底板锚筋及锚筋扩大头对支柱底板及反力压梁提供竖向反力，通过压柱外钢管及压柱内型钢对隧道管片提供下压力；在隧道管片的外侧设置了组合钢管桩，并在组合钢管桩的底端设置了集水填充体、顶端设置了桩顶箍板和补强承压筋；复位锚拉筋的底端设置压扩囊袋，可带动引扩撑筋沿撑筋滑槽移动插入隧道外部土体；综合采用顶压螺栓和复位锚拉筋校位外凸管片，采用拉拔螺栓和压浆管孔压浆校位内陷管片，其可以改善隧道管片抗浮性能、降低隧道管片错台处治难度，适用于地铁隧道防护工程。

Description

基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法

技术领域

本发明涉及隧道防护领域，更具体地涉及基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法。

背景技术

在高地下水位地区进行地铁隧道上部的基坑开挖施工时，由于上部压重减少，易出现隧道管片上浮、管片错台等工程问题，严重影响地铁隧道的安全性。

现有技术中已有一种快速装配式隧道施工塌方应急防护棚，由碳纤维预应力弧形梁、碳纤维预应力直线梁连接成顶部框架，扩展拼装式缓冲吸能型腹板位于该顶部框架上由板梁连接扣件固定，竖直撑杆的上部与碳纤维预应力弧形梁、碳纤维预应力直线梁的连接点即X耗能型连接节点连接，在竖直撑杆的的中部横向连接有加强横撑，伸缩桁架结构斜向连接竖直撑杆，在加强横撑上还设有锚固杆；该结构可满足现场快速拼装和隧道内部临时支撑的作用，但难以满足隧道抗浮性能提升和管片快速修复的作用。

鉴于此，为减小隧道上部基坑施工对隧道结构安全的影响，目前亟待发明一种可以快速提升隧道抗浮性能、减小管片错台处治难度、降低地下水对施工影响的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法。

发明内容

基于此，本申请提供一种可以改善隧道管片抗浮性能、降低隧道管片错台处治难度，适用于地铁隧道防护工程的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法。

第一方面，本申请提供一种基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，包括以下施工步骤：

1)施工准备：进行隧道管片上部基坑土体开挖，勘测确定隧道管片轴线，制备施工所需的材料和装置；

2)隧道管片内部快速压重：将顶升压重体置于压重体撑板上，并使压重体滚轮沿压重体滑轨滑移至隧道管片的内部，交替采用第一顶升体和第二顶升体进行顶升压重体的叠放顶推施工，并在最上层的顶升压重体的顶部设置顶部撑梁；

3)反力压梁撑设：在基坑外侧向隧道外部土体内引孔后插设底板锚筋，并对底板锚筋的底端压浆形成锚筋扩大头，依次将压梁支柱底端的支柱底板和支柱角板穿过底板锚筋，并通过螺栓或焊接方式将支柱角板与底板锚筋连接牢固，在相对的压梁支柱顶端设置反力压梁；

4)压柱外钢管及柱端支墩布设：将压柱内型钢插入压柱外钢管的管腔内，自上覆土体向隧道管片挖设支墩布设槽，先将压柱外钢管插设至支墩布设槽的槽底，再下压压柱内型钢，使压扩撑筋穿过撑筋挤出孔后插至支墩布设槽的槽底，向压柱外钢管与压柱内型钢的间隙内压注水泥砂浆，形成压注填充体，向支墩布设槽内灌注混凝土，形成柱端支墩，在压柱外钢管及压柱内型钢的顶面与反力压梁之间设置梁底控位体；

5)组合钢管桩及柱顶压梁布设：在隧道管片的外侧沿隧道管片纵向均匀间隔设置组合钢管桩，并在组合钢管桩的底端填设集水填充体，在集水填充体的顶面设置隔浆板，在集水填充体的内部插设抽水管，在集水填充体的上方压注水泥砂浆，在组合钢管桩的内部形成桩身填充体，外部形成桩侧固化体，在每根组合钢管桩的顶端设置两道桩顶箍板，先在桩顶箍板面向隧道管片侧设置补强承压筋，再进行桩顶压梁混凝土浇筑施工；

6)复位锚拉筋布设：根据隧道管片的错台变形方向，将错台部位管片接缝两侧的隧道管片分为外凸管片和内陷管片，自管片接缝两侧的隧道管片向隧道外部土体内钻设压浆管孔，并将复位锚拉筋穿设于压浆管孔内，先通过第一压浆管向压扩囊袋内压注囊袋压浆体，挤扩压扩囊袋，并带动引扩撑筋沿撑筋滑板滑动并插入隧道外部土体内，通过第二压浆管向复位锚拉筋的底端压浆，在复位锚拉筋的底端由内向外依次形成筋侧锚固体和锚固扩大头；

7)隧道管片错台校正：沿垂直于错台部位管片接缝方向，均匀间隔布设复位撑梁，并使复位锚拉筋穿过复位撑梁后，通过拉筋紧固栓紧固，自外凸管片向隧道外部土体内钻设取土管孔，自内陷管片向隧道外部土体内钻设压浆管孔，通过顶压螺栓顶压外凸管片，同步紧固拉筋紧固栓对复位锚拉筋施加拉力，使外凸管片向隧道外部土体方向移动，实现外凸管片校位，在复位撑梁向内陷管片钻孔，插入拉拔螺栓，紧固拉拔螺栓，同步通过压浆管孔向内陷管片与隧道外部土体的分界面压浆，使内陷管片产生背离隧道外部土体方向的移动，实现内陷管片校位。

优选的，步骤2)所述的顶升压重体包括压重体底板、压重体顶板、压重块体、压重体撑柱和压重体撑梁，并使压重体底板和压重体顶板通过4根压重体撑柱连接，连接方式为垂直焊接，所述压重体底板和压重体顶板均采用钢板轧制而成，在压重体底板的上表面堆设压重块体，下表面镜像对称设置两道压重体撑梁，所述压重块体采用混凝土预制块或宾格石笼或型钢，所述第一顶升体和第二顶升体均采用液压千斤顶，数量均为4个，分别布设于矩形的四个节点处，并使第二顶升体围成的矩形在第一顶升体围成矩形的外部，使第一顶升体和第二顶升体的顶面分别与对应位置的压重体撑梁相接，所述压重体撑梁包括第一顶撑梁和第二顶撑梁，并使第一顶撑梁和第二顶撑梁分别与第一顶升体和第二顶升体相接。

优选的，步骤3)所述的底板锚筋采用钢管轧制而成，底端设置锚筋压浆孔，所述支柱底板和支柱角板均采用钢板轧制而成，在支柱底板和支柱角板上均设置供底板锚筋穿设的孔洞，所述压梁支柱和反力压梁均采用型钢轧制而成，并使压梁支柱与反力压梁垂直焊接连接或通过螺栓连接。

优选的，步骤4)所述的压柱外钢管采用钢管轧制而成，在压柱外钢管的内侧壁上设置钢管内隼，底端设置供压扩撑筋穿设的撑筋挤出孔，所述压柱内型钢采用型钢轧制而成，下部与压扩撑筋通过撑筋转动铰连接，并在撑筋转动铰的上方设置撑筋限位体，所述撑筋转动铰采用球铰，与压柱内型钢和压扩撑筋焊接连接，所述压扩撑筋采用钢筋或钢管或钢板轧制而成，所述梁底控位体采用液压千斤顶。

优选的，步骤5)所述的组合钢管桩采用钢管轧制而成，采用机械成孔或人工挖孔方式布设，在组合钢管桩的上部管段设置桩侧溢浆孔，下部管段设置桩侧集水孔，所述集水填充体采用碎砾石材料，所述补强承压筋采用钢板轧制呈直角三角形，与桩顶箍板焊接连接。

优选的，步骤6)所述的外凸管片存在背离隧道外部土方向的变形，内陷管片存在面向隧道外部土体方向的变形，所述复位锚拉筋采用钢管轧制而成，在复位锚拉筋的底端设置压浆连接管和压扩囊袋，并在复位锚拉筋的侧壁与压扩囊袋相接处设置囊袋连接孔，在压浆连接管与压扩囊袋之间的复位锚拉筋的外侧壁上设置撑筋滑槽，并在撑筋滑槽内设置可沿撑筋滑槽滑移的撑筋滑板，所述撑筋滑槽采用钢板轧制而成，在撑筋滑槽上设置“T”形的供撑筋滑板及引扩撑筋滑动的槽道，所述引扩撑筋采用钢板或钢筋轧制而成，一端与撑筋滑板通过撑筋转铰连接，另一端与压扩囊袋粘贴连接，所述第一压浆管和第二压浆管均采用塑料管，其中第一压浆管的插入端经囊袋连接孔插入压扩囊袋内，第二压浆管的插入端与压浆连接管连通。

优选的，步骤7)所述的复位撑梁采用钢板轧制而成，在复位撑梁上设置供复位锚拉筋和拉拔螺栓穿设的孔洞，以及与顶压螺栓连接的螺孔，所述顶压螺栓采用螺杆轧制而成，与复位撑梁通过螺孔连接，所述拉拔螺栓采用膨胀螺栓，一端锚固于内陷管片内。

第二方面，本申请提供一种基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系，由上述基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法施工得到。

相较现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：

(1)本发明在使顶升压重体沿压重体滑轨移动至设定位置后，通过采用第一顶升体和第二顶升体交替进行顶升压重体的顶升施工，可实现隧道管片的快速压重。

(5)本发明通过综合采用顶压螺栓和复位锚拉筋校位外凸管片，并采用拉拔螺栓和压浆管孔压浆校位内陷管片，从而可实现隧道管片错位的快速校正，降低了管片错误校正的难度。

(2)本发明通过采用底板锚筋及锚筋扩大头对支柱底板及反力压梁提供竖向反力，同时通过压柱外钢管及压柱内型钢对隧道管片提供下压力，从而有效提升隧道管片的抗浮性能；同时，本发明通过压柱内型钢下压压扩撑筋，可实现压柱外钢管底端加筋，改善柱端支墩的承载性能，减小局部应力。

(3)本发明通过在隧道管片的外侧设置组合钢管桩，并在组合钢管桩的顶端设置了桩顶箍板和补强承压筋，从而提升桩顶压梁与组合钢管桩的连接强度，进一步提高隧道管片的抗浮稳定性，同时，本发明在组合钢管桩的底端设置了集水填充体，并使集水填充体与抽水管连通，可用于降低地下水位。

(4)本发明通过在复位锚拉筋的底端设置压扩囊袋，压浆挤扩压扩囊袋不但可使引扩撑筋沿撑筋滑槽移动插入隧道外部土体，而且可起到控制压浆封闭体形状的作用，限定筋侧锚固体的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系施工流程图；

图2是图1隧道管片抗浮施工结构示意图；

图3是图2顶升压重体结构示意图；

图4是图2第一顶升体和第二顶升体布设结构示意图；

图5是图2底板锚筋结构示意图；

图6是图1隧道管片错台处治结构示意图；

图7是图6隧道复位锚拉筋布设结构示意图；

图8是图7引扩撑筋与复位锚拉筋连接结构示意图。

图中：1-隧道管片；2-顶升压重体；3-压重体撑板；4-压重体滚轮；5-压重体滑轨；6-第一顶升体；7-第二顶升体；8-顶部撑梁；9-隧道外部土体；10-底板锚筋；11-锚筋扩大头；12-压梁支柱；13-支柱底板；14-支柱角板；15-反力压梁； 16-压柱内型钢；17-压柱外钢管；18-支墩布设槽；19-压扩撑筋；20-撑筋挤出孔； 21-压注填充体；22-柱端支墩；23-梁底控位体；24-组合钢管桩；25-集水填充体； 26-隔浆板；27-抽水管；28-桩身填充体；29-桩侧固化体；30-桩顶箍板；31-补强承压筋；32-桩顶压梁；33-管片接缝；34-外凸管片；35-内陷管片；36-复位锚拉筋；37-压浆管孔；38-第一压浆管；39-压扩囊袋；40-囊袋压浆体；41-引扩撑筋；42-撑筋滑板；43-第二压浆管；44-筋侧锚固体；45-锚固扩大头；46-复位撑梁；47-拉筋紧固栓；48-取土管孔；49-上覆土体；50-顶压螺栓；51-拉拔螺栓； 52-压重体底板；53-压重体顶板；54-压重块体；55-压重体撑柱；56-压重体撑梁； 57-第一顶撑梁；58-锚筋压浆孔；59-钢管内隼；60-撑筋转动铰；61-撑筋限位体； 62-桩侧溢浆孔；63-桩侧集水孔；64-压浆连接管；65-囊袋连接孔；66-撑筋滑槽； 67-撑筋转铰；68-第二顶撑梁。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的；“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

参照图1～图2所示，基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，包括以下施工步骤：

1施工准备：进行隧道管片1上部基坑土体开挖，勘测确定隧道管片1轴线，制备施工所需的材料和装置；

2隧道管片内部快速压重：将顶升压重体2置于压重体撑板3上，并使压重体滚轮4沿压重体滑轨5滑移至隧道管片1的内部，交替采用第一顶升体6和第二顶升体7进行顶升压重体2的叠放顶推施工，并在最上层的顶升压重体2 的顶部设置顶部撑梁8；

3反力压梁撑设：在基坑外侧向隧道外部土体9内引孔后插设底板锚筋10，并对底板锚筋10的底端压浆形成锚筋扩大头11，依次将压梁支柱12底端的支柱底板13和支柱角板14穿过底板锚筋10，并通过螺栓或焊接方式将支柱角板 14与底板锚筋10连接牢固，在相对的压梁支柱12顶端设置反力压梁15；

4压柱外钢管及柱端支墩布设：将压柱内型钢16插入压柱外钢管17的管腔内，自上覆土体49向隧道管片1挖设支墩布设槽18，此时先将压柱外钢管17 插设至支墩布设槽18的槽底，再下压压柱内型钢16，使压扩撑筋19穿过撑筋挤出孔20后插至支墩布设槽18的槽底，之后向压柱外钢管17与压柱内型钢16 的间隙内压注水泥砂浆，形成压注填充体21，向支墩布设槽18内灌注混凝土，形成柱端支墩22，在压柱外钢管17及压柱内型钢16的顶面与反力压梁15之间设置梁底控位体23；

5组合钢管桩及柱顶压梁布设：在隧道管片1的外侧沿隧道管片1纵向均匀间隔设置组合钢管桩24，并在组合钢管桩24的底端填设集水填充体25，在集水填充体25的顶面设置隔浆板26，在集水填充体25的内部插设抽水管27，在集水填充体25的上方压注水泥砂浆，在组合钢管桩24的内部形成桩身填充体 28，外部形成桩侧固化体29，在每根组合钢管桩24的顶端设置两道桩顶箍板 30，先在桩顶箍板30面向隧道管片1侧设置补强承压筋31，再进行桩顶压梁 32混凝土浇筑施工；

6复位锚拉筋布设：根据隧道管片1的错台变形方向，将错台部位管片接缝 33两侧的隧道管片1分为外凸管片34和内陷管片35，自管片接缝33两侧的隧道管片1向隧道外部土体9内钻设压浆管孔37，并将复位锚拉筋36穿设于压浆管孔37内，先通过第一压浆管38向压扩囊袋39内压注囊袋压浆体40，挤扩压扩囊袋39，并带动引扩撑筋41沿撑筋滑板42滑动并插入隧道外部土体9内，通过第二压浆管43向复位锚拉筋36的底端压浆，在复位锚拉筋36的底端由内向外依次形成筋侧锚固体44和锚固扩大头45；

7隧道管片错台校正：沿垂直于错台部位管片接缝33方向，均匀间隔布设复位撑梁46，并使复位锚拉筋36穿过复位撑梁46后，通过拉筋紧固栓47紧固；自外凸管片34向隧道外部土体9内钻设取土管孔48，自内陷管片35向隧道外部土体9内钻设压浆管孔37，通过顶压螺栓50顶压外凸管片34，同步紧固拉筋紧固栓47对复位锚拉筋36施加拉力，使外凸管片34向隧道外部土体9方向移动，实现外凸管片34校位，在复位撑梁46向内陷管片35钻孔，插入拉拔螺栓51，紧固拉拔螺栓51，同步通过压浆管孔37向内陷管片35与隧道外部土体 9的分界面压浆，使内陷管片35产生背离隧道外部土体9方向的移动，实现内陷管片35校位。

参照图2～图8所示，基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，还包括：顶升压重体2沿压重体滑轨5移动至设定位置后，交替采用第一顶升体6 和第二顶升体7进行顶升施工；通过底板锚筋10及锚筋扩大头11对支柱底板 13及反力压梁15提供竖向反力，通过压柱外钢管17及压柱内型钢16对隧道管片1提供下压力；在隧道管片1的外侧设置了组合钢管桩24，并在组合钢管桩 24的底端设置了集水填充体25、顶端设置了桩顶箍板30和补强承压筋31；复位锚拉筋36的底端设置压扩囊袋39，可带动引扩撑筋41沿撑筋滑槽66移动插入隧道外部土体9；综合采用顶压螺栓50和复位锚拉筋36校位外凸管片34，采用拉拔螺栓51和压浆管孔37压浆校位内陷管片35。

隧道管片1采用钢筋混凝土管片，直径为6m，宽度为1.5m，厚度为0.3m，其中外凸管片34存在背离隧道外部土方向的变形，内陷管片35存在面向隧道外部土体9方向的变形；隧道外部土体9为可塑状态的粘性土。

顶升压重体2包括压重体底板52、压重体顶板53、压重块体54、压重体撑柱55和压重体撑梁56，并使压重体底板52和压重体顶板53通过4根压重体撑柱55连接，连接方式为垂直焊接。

压重体底板52和压重体顶板53均采用厚度为2mm的钢板轧制而成，在压重体底板52的上表面堆设压重块体54，下表面镜像对称设置两道压重体撑梁 56；压重块体54采用混凝土预制块，单块重量为50kg；压重体撑柱55采用强度等级为Q345D，规格为φ100×8的钢管制作而成；压重体撑梁56包括第一顶撑梁57和第二顶撑梁68，宽度均为30cm，采用厚度为10mm的钢板轧制而成，并使第一顶撑梁57和第二顶撑梁68分别与第一顶升体6和第二顶升体7 相接。

压重体撑板3采用厚度为10mm的钢板轧制而成，宽度为5m，长度为8m。

压重体滚轮4采用六寸的不锈钢滚轮。

压重体滑轨5采用厚度为2mm的钢板轧制而成，横断面呈“U”形，宽度为5cm，高度为3cm，与隧道管片1连接牢固。

第一顶升体6和第二顶升体7均采用最大顶压力为30吨的液压千斤顶，数量均为4个，分别布设于矩形的四个节点处，并使第二顶升体7围成的矩形在第一顶升体6围成矩形的外部，使第一顶升体6和第二顶升体7的顶面分别与对应位置的压重体撑梁56相接。

顶部撑梁8采用规格为300×150×6.5×9的H型钢轧制而成。

锚筋扩大头11采用水泥浆固化隧道外部土体9形成，高度为1m。

压梁支柱12和反力压梁15均采用规格为450×200×9×14的H型钢轧制而成，并使压梁支柱12与反力压梁15垂直焊接连接。

支柱底板13和支柱角板14分别采用厚度为20mm和10mm的钢板轧制而成，在支柱底板13和支柱角板14上均设置供底板锚筋10穿设的孔洞。其中，底板锚筋10采用直径为60mm的钢管轧制而成，底端设置锚筋压浆孔58；锚筋压浆孔58直径为30mm，在底板锚筋10的底端布设3道，距离底板锚筋10底端的最大距离为90cm。

压柱内型钢16采用规格为150×150×7×10的H型钢轧制而成，下部与压扩撑筋19通过撑筋转动铰60连接，并在撑筋转动铰60的上方设置撑筋限位体 61。其中，压扩撑筋19采用直径30mm的钢管制成；撑筋转动铰60采用直径为30mm的球铰，与压柱内型钢16和压扩撑筋19焊接连接；撑筋限位体61采用厚度为10mm的钢板轧制而成，宽度为10cm，与压柱内型钢16焊接连接。

压柱外钢管17采用强度等级为Q345D，规格为φ500×10的钢管制作而成，在压柱外钢管17的内侧壁上设置钢管内隼59，底端设置供压扩撑筋19穿设的撑筋挤出孔20。其中，钢管内隼59采用厚度为10mm的钢板切割而成，宽度为 5cm；撑筋挤出孔20截面为圆形，直径为300mm。

支墩布设槽18截面为矩形，高度为500mm，平面尺寸为1.2m×1.2m。

压注填充体21采用强度等级为C35的混凝土灌浆料。

柱端支墩22采用强度等级为C50的混凝土材料浇筑而成。

梁底控位体23采用最大量程为100吨的液压千斤顶。

组合钢管桩24采用强度等级为Q345D，规格为φ500×10的钢管制作而成，采用机械成孔方式布设，在组合钢管桩24的上部管段设置桩侧溢浆孔62，下部管段设置桩侧集水孔63。其中，桩侧溢浆孔62和桩侧集水孔63均为圆形，直径为60mm。

集水填充体25采用粒径均匀的碎砾石材料。

隔浆板26采用厚度为2mm的橡胶板切割而成。

抽水管27采用直径为60mm的钢管。

桩身填充体28采用强度等级为C30的混凝土灌浆料。

桩侧固化体29通过强度等级为C30的混凝土灌浆料固化隧道外部土体9形成。

补强承压筋31采用厚度为10mm的钢板轧制，呈直角三角形，与桩顶箍板 30焊接连接；桩顶箍板30采用厚度为2mm的钢板轧制而成。

桩顶压梁32强度等级为C35的混凝土材料浇筑形成。

管片接缝33为管片间的拼接发，宽度为1mm。

复位锚拉筋36采用直径为90mm的钢管轧制而成，在复位锚拉筋36的底端设置压浆连接管64和压扩囊袋39，并在复位锚拉筋36的侧壁与压扩囊袋39 相接处设置囊袋连接孔65；在压浆连接管64与压扩囊袋39之间的复位锚拉筋 36的外侧壁上设置撑筋滑槽66，并在撑筋滑槽66内设置可沿撑筋滑槽66滑移的撑筋滑板42。其中，压浆连接管64采用直径为60mm的钢管，压扩囊袋39 采用厚度为2mm的橡胶片缝合而成，囊袋连接孔65截面呈圆形，直径为40mm，撑筋滑板42采用厚度为2mm的钢板轧制而成。

撑筋滑槽66采用厚度为2mm的钢板轧制而成，在撑筋滑槽66上设置“T”形的供撑筋滑板42及引扩撑筋41滑动的槽道；引扩撑筋41采用厚度为10mm 的钢板轧制而成，宽度为2cm，一端与撑筋滑板42通过撑筋转铰67连接，另一端与压扩囊袋39粘贴连接；撑筋转铰67采用球铰链。

压浆管孔37截面呈圆形，直径为110mm。

第一压浆管38和第二压浆管43均采用直径为30mm的钢管，其中第一压浆管38的插入端经囊袋连接孔65插入压扩囊袋39内，第二压浆管43的插入端与压浆连接管64连通。

囊袋压浆体40和筋侧锚固体44均采用强度等级为C35的混凝土灌浆料。

锚固扩大头45由筋侧锚固体44固化均为强度等级为C50的混凝土固化隧道外部土体9形成。

复位撑梁46采用厚度为20mm的钢板轧制而成，宽度为30cm；在复位撑梁46上设置供复位锚拉筋36和拉拔螺栓51穿设的孔洞，以及与顶压螺栓50 连接的螺孔。其中，顶压螺栓50采用直径为60mm的螺杆轧制而成，与复位撑梁46通过螺孔连接；拉拔螺栓51采用规格为M16×140的膨胀螺栓，锚固于内陷管片35内的深度为90mm。

拉筋紧固栓47采用与复位锚拉筋36端部的螺纹相匹配的螺母。

取土管孔48截面为圆形，直径为60mm。

上覆土体49为可塑状态的粘性土。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

1)施工准备：进行隧道管片(1)上部基坑土体开挖，勘测确定隧道管片(1)轴线，制备施工所需的材料和装置；

2)隧道管片内部快速压重：将顶升压重体(2)置于压重体撑板(3)上，并使压重体滚轮(4)沿压重体滑轨(5)滑移至隧道管片(1)的内部，交替采用第一顶升体(6)和第二顶升体(7)进行顶升压重体(2)的叠放顶推施工，并在最上层的顶升压重体(2)的顶部设置顶部撑梁(8)；

3)反力压梁撑设：在基坑外侧向隧道外部土体(9)内引孔后插设底板锚筋(10)，并对底板锚筋(10)的底端压浆形成锚筋扩大头(11)，依次将压梁支柱(12)底端的支柱底板(13)和支柱角板(14)穿过底板锚筋(10)，并通过螺栓或焊接方式将支柱角板(14)与底板锚筋(10)连接牢固，在相对的压梁支柱(12)顶端设置反力压梁(15)；

4)压柱外钢管及柱端支墩布设：将压柱内型钢(16)插入压柱外钢管(17)的管腔内，自上覆土体(49)向隧道管片(1)挖设支墩布设槽(18)，之后先将压柱外钢管(17)插设至支墩布设槽(18)的槽底，再下压压柱内型钢(16)，使压扩撑筋(19)穿过撑筋挤出孔(20)后插至支墩布设槽(18)的槽底，向压柱外钢管(17)与压柱内型钢(16)的间隙内压注水泥砂浆，形成压注填充体(21)，向支墩布设槽(18)内灌注混凝土，形成柱端支墩(22)，在压柱外钢管(17)及压柱内型钢(16)的顶面与反力压梁(15)之间设置梁底控位体(23)；

5)组合钢管桩及柱顶压梁布设：在隧道管片(1)的外侧沿隧道管片(1)纵向均匀间隔设置组合钢管桩(24)，并在组合钢管桩(24)的底端填设集水填充体(25)，在集水填充体(25)的顶面设置隔浆板(26)，在集水填充体(25)的内部插设抽水管(27)，在集水填充体(25)的上方压注水泥砂浆，在组合钢管桩(24)的内部形成桩身填充体(28)，外部形成桩侧固化体(29)，在每根组合钢管桩(24)的顶端设置两道桩顶箍板(30)，先在桩顶箍板(30)面向隧道管片(1)侧设置补强承压筋(31)，再进行桩顶压梁(32)混凝土浇筑施工；

6)复位锚拉筋布设：根据隧道管片(1)的错台变形方向，将错台部位管片接缝(33)两侧的隧道管片(1)分为外凸管片(34)和内陷管片(35)，自管片接缝(33)两侧的隧道管片(1)向隧道外部土体(9)内钻设压浆管孔(37)，并将复位锚拉筋(36)穿设于压浆管孔(37)内，通过第一压浆管(38)向压扩囊袋(39)内压注囊袋压浆体(40)，挤扩压扩囊袋(39)，并带动引扩撑筋(41)沿撑筋滑板(42)滑动并插入隧道外部土体(9)内，通过第二压浆管(43)向复位锚拉筋(36)的底端压浆，在复位锚拉筋(36)的底端由内向外依次形成筋侧锚固体(44)和锚固扩大头(45)；

7)隧道管片错台校正：沿垂直于错台部位管片接缝(33)方向，均匀间隔布设复位撑梁(46)，并使复位锚拉筋(36)穿过复位撑梁(46)后，通过拉筋紧固栓(47)紧固，自外凸管片(34)向隧道外部土体(9)内钻设取土管孔(48)，自内陷管片(35)向隧道外部土体(9)内钻设压浆管孔(37)，通过顶压螺栓(50)顶压外凸管片(34)，同步紧固拉筋紧固栓(47)对复位锚拉筋(36)施加拉力，使外凸管片(34)向隧道外部土体(9)方向移动，实现外凸管片(34)校位，在复位撑梁(46)向内陷管片(35)钻孔，插入拉拔螺栓(51)，紧固拉拔螺栓(51)，同步通过压浆管孔(37)向内陷管片(35)与隧道外部土体(9)的分界面压浆，使内陷管片(35)产生背离隧道外部土体(9)方向的移动，实现内陷管片(35)校位。

2.根据权利要求1所述的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，其特征在于：步骤2)所述的顶升压重体(2)包括压重体底板(52)、压重体顶板(53)、压重块体(54)、压重体撑柱(55)和压重体撑梁(56)，所述压重体底板(52)和压重体顶板(53)通过4根压重体撑柱(55)垂直焊连，所述压重体底板(52)的上表面堆设有压重块体(54)，压重体底板(52)下表面镜像对称设置有两道压重体撑梁(56)，所述第一顶升体(6)和第二顶升体(7)均采用液压千斤顶，数量均为4个，并分别布设于矩形的四个节点处，所述第二顶升体(7)围成的矩形在第一顶升体(6)围成矩形的外部，所述压重体撑梁(56)包括第一顶撑梁(57)和第二顶撑梁(68)，且第一顶撑梁(57)和第二顶撑梁(68)分别与第一顶升体(6)和第二顶升体(7)相接。

3.根据权利要求1所述的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，其特征在于：步骤3)所述的底板锚筋(10)底端设置有锚筋压浆孔(58)，支柱底板(13)和支柱角板(14)上均设有供底板锚筋(10)穿设的孔洞，所述压梁支柱(12)与反力压梁(15)垂直连接。

4.根据权利要求1所述的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，其特征在于：步骤4)所述的压柱外钢管(17)的内侧壁上设置有钢管内隼(59)，压柱外钢管(17)底端设置供压扩撑筋(19)穿设的撑筋挤出孔(20)，所述压柱内型钢(16)下部与压扩撑筋(19)通过撑筋转动铰(60)连接，并在撑筋转动铰(60)的上方设置撑筋限位体(61)，所述撑筋转动铰(60)采用球铰并与压柱内型钢(16)和压扩撑筋(19)焊接连接，所述梁底控位体(23)采用液压千斤顶。

5.根据权利要求1所述的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，其特征在于：步骤5)所述的组合钢管桩(24)的上部管段设置有桩侧溢浆孔(62)，组合钢管桩(24)下部管段设置有桩侧集水孔(63)，所述集水填充体(25)采用碎砾石材料，补强承压筋(31)呈直角三角形并与桩顶箍板(30)焊接连接。

6.根据权利要求1所述的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，其特征在于：步骤6)所述的外凸管片(34)存在背离隧道外部土方向的变形，内陷管片(35)存在面向隧道外部土体(9)方向的变形，所述复位锚拉筋(36)的底端设置有压浆连接管(64)和压扩囊袋(39)，并在复位锚拉筋(36)的侧壁与压扩囊袋(39)相接处设置囊袋连接孔(65)，所述压浆连接管(64)与压扩囊袋(39)之间的复位锚拉筋(36)的外侧壁上设置有撑筋滑槽(66)，并在撑筋滑槽(66)内设置有可沿撑筋滑槽(66)滑移的撑筋滑板(42)，所述撑筋滑槽(66)上设置有“T”形的供撑筋滑板(42)及供引扩撑筋(41)滑动的槽道，所述引扩撑筋(41)一端与撑筋滑板(42)通过撑筋转铰(67)连接，另一端与压扩囊袋(39)粘贴连接，所述第一压浆管(38)和第二压浆管(43)均采用塑料管，第一压浆管(38)的插入端经囊袋连接孔(65)插入压扩囊袋(39)内，第二压浆管(43)的插入端与压浆连接管(64)连通。

7.根据权利要求1所述的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，其特征在于：步骤7)所述复位撑梁(46)上设置有供复位锚拉筋(36)和拉拔螺栓(51)穿设的孔洞以及与顶压螺栓(50)连接的螺孔，所述顶压螺栓(50)采用螺杆轧制而成，并与复位撑梁(46)通过螺孔连接，所述拉拔螺栓(51)采用膨胀螺栓，一端锚固于内陷管片(35)内。

8.根据权利要求1所述的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法，其特征在于，所述复位锚拉筋(36)、组合钢管桩(24)、底板锚筋(10)和压柱外钢管(17)均采用钢管轧制而成，压梁支柱(12)、反力压梁(15)、压柱内型钢(16)、压重体底板(52)、压重体顶板(53)、撑筋滑槽(66)、复位撑梁(46)、补强承压筋(31)、支柱底板(13)和支柱角板(14)均采用钢板轧制而成。

9.本申请提供一种基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系，其特征在于，根据权利要求1到8任一所述的基坑开挖既有地铁隧道应急防护体系及施工方法施工得到。

Images