CN112761675A - 极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，包括：下穿段拱部采用超前小导管注浆预支护；非爆开挖上台阶，对围岩和掌子面进行混凝土初喷；上台阶架立格栅钢架，预留下台阶节点板；边墙打设中空注浆锚杆，上台阶左、右两侧拱脚打设锁脚锚管；上台阶左、右两侧拱脚打设用于锁定上台阶钢架的涨壳式锚杆；开挖下台阶，施做下台阶支护结构。本发明基于长台阶法工况下采用悬臂掘进机非爆开挖，加强超前支护措施，加强上下台阶间锁定措施，抑制既有运营地铁沉降变形，实现边运营、边下穿开挖支护的目的。
Description
技术领域
本发明属城市轨道交通工程领域，具体涉及一种极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法。
背景技术
随着我国地铁建设的快速发展，地铁运营网络不断形成，不可避免地存在线路相互交叉的情况，在新建地铁线路的过程中，大量存在拟建隧道下穿既有运营隧道的情况。下穿既有运营隧道的隧道开挖施工对既有运营隧道有明显的扰动影响，常导致既有运营隧道出现沉降、衬砌结构变形开裂、道床脱空等问题，尤其当拟建隧道以极小净距下穿既有运营隧道时，会造成既有运营隧道明显的扭转效应，在垂直运营隧道轴线断面上发生不均匀变形，既有运营隧道靠近拟建隧道的一侧沉降变形较大，而另一侧沉降变形较小，隧道结构有可能发生扭转破坏。
地铁线网规划通常是在双线换乘站、三线换乘站实现新旧线路交叉过渡，或提前施工预留接口，避免近距离下穿既有运营地铁线施工。综合相关文献，目前国内北京、上海、广州地铁线网发达，地铁下穿既有运营线大多采用盾构法施工，针对非爆暗挖法的极小净距斜下穿既有运营隧道的工况，隧道支护体系需区别于常规地铁暗挖区间隧道，需更侧重于既有运营地铁的沉降变形控制，现有研究成果及技术还不能满足施工实际需要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，是基于长台阶法工况下采用悬臂掘进机非爆开挖，需要加强超前支护措施，加强上下台阶间锁定措施，抑制既有运营地铁沉降变形，实现边运营、边下穿开挖支护的目的。综合采用超前小导管支护、锁脚支护、喷混凝土、格栅钢架和钢筋网等支护手段，能够有效抑制隧道拱顶沉降变形及洞周收敛，进而确保既有运营地铁线安全。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，包括以下内容：
S1，下穿段拱部采用直径48毫米、壁厚6毫米、长4米的超前小导管注浆预支护；
S2，非爆开挖上台阶0.5米，约等于一榀格栅钢架的间距，对围岩和掌子面进行4厘米厚的混凝土初喷；
S3，上台阶架立主筋直径28毫米的格栅钢架，预留下台阶节点板，必要时格栅钢架密排布置；
S4，边墙打设中空注浆锚杆，上台阶左、右两侧拱脚打设直径42毫米的锁脚锚管，并严格控制向下倾角、锚固长度等指标；
S5，下台阶开挖前，上台阶左、右两侧拱脚打设用于锁定上台阶钢架的涨壳式锚杆，涨壳式锚杆向上台阶钢架提供60KN的预应力；
S6，开挖下台阶，施做下台阶支护结构。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
可选地，下穿隧道开挖上台阶后进行上台阶的支护，再开挖下台阶，进行下台阶的支护。
可选地，上台阶和下台阶依次挖进m×n米，m的取值范围为15次-20次，n的取值范围为0.5米-0.75米。
可选地，m取值为20次，n取值为0.5米。
可选地，下穿隧道开挖及初步支护全部完成后，全环面铺设钢筋网，复喷混凝土封闭复合支护体系。
可选地，小导管注浆压力控制于0.4MPa内。
可选地，格栅钢架之间设置直径22毫米的纵向连接筋，内外格栅钢架的纵向连接筋交错布置。
可选地，上台阶格栅钢架拱脚处垫设钢板。
可选地，复喷混凝土分1-3次进行。
本发明主要应用在中、微风化围岩条件下，非爆暗挖法极小净距斜下穿既有运营地铁线的单线隧道初期支护施工，有效控制既有运营地铁线的沉降变形≤5mm。
主要技术效果在于：首先，通过加强超前支护措施，形成棚护效应，及时初喷早强混凝土，避免早期掉块及沉降变形。其次，通过使用上台阶拱脚钢垫板及锁脚锚管，抑制洞周收敛及拱顶沉降。再次，下台阶开挖前打设涨壳式预应力锚杆锁定上台阶钢架，避免下台阶开挖过程中隧道沉降变形。最后，本发明的复合支护体系，有效控制既有运营地铁线沉降变形，通过已完成的130米的支护施工，将既有运营地铁的沉降变形值控制在≤2mm。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明所述的超前小导管布置示意图；
图2是本发明所述的栅钢架安装示意图；
图3是本发明所述锁脚锚管及涨壳式锚杆的安装示意图。
其中，1为超前小导管、2为上台阶、3为下台阶、4为节点板、5为主筋、6为混凝土、 7为涨壳式锚杆、8为锁脚锚管、9为钢板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，指示方位或位置关系的术语如“上、下”通常是基于附图所示的方位或位置关系进行定义的，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设备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。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，是基于长台阶法工况下采用悬臂掘进机非爆开挖，需要加强超前支护措施，加强上下台阶3间锁定措施，抑制既有运营地铁沉降变形，实现边运营、边下穿开挖支护的目的。包括以下内容：
S1，下穿段拱部采用直径48毫米、壁厚6毫米、长4米的超前小导管1注浆预支护，超前小导管1环纵间距0.4×0.5米，打设角度20°，注浆水泥浆液水灰比1:1。小导管注浆压力控制于0.4MPa内，防止既有运营地铁线隆起。
S2，非爆开挖上台阶20.5米，约等于一榀格栅钢架的间距，对围岩和掌子面进行4厘米厚的C25早强混凝土初喷。
S3，上台阶2架立主筋5直径28毫米、架立筋直径14毫米，箍筋直径10毫米的格栅钢架。
预留下台阶3节点板4，节点板4采用125×8毫米的边角钢、4根直径32毫米的六角头高强螺栓连接。
格栅钢架之间设置直径22毫米、长0.72米的纵向连接筋，单面搭接焊，纵向连接筋环向间距1米，内外格栅钢架的纵向连接筋交错布置，必要时格栅钢架密排布置。
S4，边墙打设直径25毫米中空注浆锚杆，长3米，环纵间距1.2×1米布置，榀与榀之间梅花形错开布置。
上台阶2格栅钢架拱脚处垫设厚16毫米的钢板9，钢板9长度500毫米、宽度300毫米。
上台阶2左、右两侧拱脚打设4根直径42毫米、壁厚3.5mm的锁脚锚管8，并严格控制向下倾角、锚固长度等指标，抑制隧道拱顶沉降变形及洞周收敛。
中空锚杆、锁脚锚管8注浆，水泥浆液水灰比1:1，控制注浆压力≤0.4MPa。
S5，上台阶2左、右两侧拱脚打设用于锁定上台阶2钢架的涨壳式锚杆7，涨壳式锚杆 7向上台阶2钢架提供60KN的预应力，避免下台阶3开挖过程中隧道沉降变形。
S6，开挖下台阶3，施做下台阶3支护结构。
S7，循环操作S1-S6。
下穿隧道开挖上台阶2后进行上台阶2的支护，再开挖下台阶3，进行下台阶3的支护。
上台阶2和下台阶3依次挖进m×n米，m的取值范围为15次-20次，n的取值范围为0.5米-0.75米。m优选取值为20次，n优选取值为0.5米。
至此，下穿隧道完成初期的支护施工，初期支护承担100％应力。
S8，全环面铺设直径8毫米、长宽150mm的钢筋网，复喷厚5厘米的C25早强混凝土封闭复合支护体系，分1-3次复喷混凝土达到设计要求，并覆盖全部钢架和锚杆露头。
本发明首先通过加强超前支护措施，形成棚护效应，及时初喷早强混凝土，避免早期掉块及沉降变形。其次，通过使用上台阶2拱脚钢垫板及锁脚锚管8，抑制洞周收敛及拱顶沉降。再次，下台阶3开挖前打设涨壳式预应力锚杆锁定上台阶2钢架，避免下台阶3开挖过程中隧道沉降变形。最后，本发明的复合支护体系，有效控制既有运营地铁线沉降变形，通过已完成的130米的支护施工，将既有运营地铁的沉降变形值控制在≤2mm。主要应用在中、微风化围岩条件下，非爆暗挖法极小净距斜下穿既有运营地铁线的单线隧道初期支护施工，有效控制既有运营地铁线的沉降变形≤5mm。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (9)
1.极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于，包括以下内容：
S1，下穿段拱部采用超前小导管注浆预支护；
S2，非爆开挖上台阶，对围岩和掌子面进行混凝土初喷；
S3，上台阶架立格栅钢架，预留下台阶节点板；
S4，边墙打设中空注浆锚杆，上台阶左、右两侧拱脚打设锁脚锚管；
S5，上台阶左、右两侧拱脚打设用于锁定上台阶钢架的涨壳式锚杆；
S6，开挖下台阶，施做下台阶支护结构。
2.根据权利要求1所述的极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于：下穿隧道开挖上台阶后进行上台阶的支护，再开挖下台阶，进行下台阶的支护。
3.根据权利要求2所述的极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于：上台阶和下台阶依次挖进m×n米，m的取值范围为15次-20次，n的取值范围为0.5米-0.75米。
4.根据权利要求3所述的极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于：m取值为20次，n取值为0.5米。
5.根据权利要求1所述的极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于：下穿隧道开挖及初步支护全部完成后，全环面铺设钢筋网，复喷混凝土封闭复合支护体系。
6.根据权利要求1所述的极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于：小导管注浆压力控制于0.4MPa内。
7.根据权利要求1所述的极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于：格栅钢架之间设置纵向连接筋，内外格栅钢架的纵向连接筋交错布置。
8.根据权利要求1所述的极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于：上台阶格栅钢架拱脚处垫设钢板。
9.根据权利要求1所述的极小净距斜下穿既有地铁隧道复合支护体系的施工方法，其特征在于：复喷混凝土分1-3次进行。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210507 |
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