CN113338960A - 一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法，涉及盾构施工技术领域，包括：用于去除地下连续墙内盾构机无法直接磨穿的普通钢筋和钢板接头的预施工步骤和利用盾构机进行土体开挖并形成隧道结构的挖掘步骤。本方法适用于在新建盾构隧道换乘站需要强穿城市中心地铁换乘站既有的三道钢筋混凝土地下连续墙的情况；通过预施工处理，将地下连续墙内的普通钢筋和钢板接头预先凿除，并更换成轻质混凝土，能够方便盾构机进行挖掘作业；同时，预施工处理降低了盾构接收端换乘站地下连续墙与既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间地下水的水位，并通过潜埋暗挖支护和两种注浆方法进行注浆堵水，从而降低了盾构机在此处施工时受到的水压。

Description

一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，具体而言，涉及一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法。

背景技术

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。盾构机在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周的围岩防止发生往隧道内的坍塌；同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖；施工过程中，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

在富含承压水的富水软土地层中运营的城市中心地铁换乘站，新建地铁盾构需要强力下穿城市中心地铁换乘站的三道带混凝土地下连续墙，分别是既有运营线换乘站两侧的两道地下连续墙及盾构接收端换乘站一侧的地下连续墙，从而到达盾构接收端换乘站。强力下穿既有运营线换乘站第一道混凝土地下连续墙前部区域时，由于地面交通繁忙不能做地层加固，盾构推进过程中受到高水位和承压水双重不利作用；强力下穿既有运营线换乘站两侧地下连续墙间时，由于原城市中心地铁换乘站的两排桩基础穿透承压水层，盾构推进过程中受到高水位和承压水双重不利作用；既有运营线换乘站的第二道地下连续墙中含有多道十字钢板接头，盾构目前没有强力下穿方法；国内类似复杂情况的工程还较为鲜见，只有强力下穿既有运营线换乘站的第一道地下连续墙过程中做了地层加固，盾构推进过程中没有高水位和承压水双重影响，即使这样，也存在部分盾构强力下穿钢筋混凝土地下连续墙过程出现多种风险甚至事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法，能够方便盾构机穿过含有普通钢筋和钢板接头的地下连续墙。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法，包括：

预施工步骤，去除地下连续墙内盾构机无法直接磨穿的普通钢筋和钢板接头；

挖掘步骤，利用盾构机进行土体开挖，形成隧道结构。

优选地，上述预施工步骤具体包括：

盾构接收端换乘站地下连续墙破除步骤，根据盾构机的前进路线破除盾构接收端换乘站地下连续墙内部的钢筋和钢板接头；

CRD法暗挖步骤，从被破除的盾构接收端换乘站地下连续墙暗挖至既有运营线换乘站的第二道地下连续墙；

既有运营线换乘站的第二道地下连续墙破除步骤，根据盾构机的前进路线破除既有运营线换乘站的第二道地下连续墙内部的钢筋和钢板接头；

回填步骤，采用C15轻质混凝土将被破除的既有运营线换乘站的第二道地下连续墙封闭。

优选地，上述盾构接收端换乘站地下连续墙破除步骤具体包括：

加固步骤，对盾构接收端换乘站地下连续墙周围的地层进行加固处理，对盾构接收端换乘站地下连续墙到既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间的夹层土进行加固处理；

降水井施工步骤，抽取盾构接收端换乘站地下连续墙到既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间的地下水使地下水的水位下降到可施工的条件；

第一凿除步骤，破除盾构接收端换乘站地下连续墙内部的钢筋和钢板接头。

优选地，上述加固步骤具体包括：

管棚注浆步骤，利用管棚法加固盾构接收端换乘站地下连续墙周围的地层，利用管棚法加固盾构接收端换乘站地下连续墙到既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间的夹层土；

WSS注浆步骤，加固盾构接收端换乘站地下连续墙到既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间的夹层土。

优选地，上述第一凿除步骤具体包括：

通过风镐人工凿除盾构接收端换乘站地下连续墙的混凝土，使其内部的钢筋外露；

切割盾构接收端换乘站内地下连续墙内的钢筋；

把被切割下来的混凝土碎块、钢筋和钢板接头运送至地面。

优选地，上述既有运营线换乘站的第二道地下连续墙破除步骤具体包括：

WSS注浆步骤，利用WSS法对既有运营线换乘站的第二道地下连续墙周围的地层进行加固；

第二凿除步骤，破除既有运营线换乘站的第二道地下连续墙内部的钢筋和十字钢板接头。

优选地，上述第二凿除步骤具体包括：

通过风镐人工凿除既有运营线换乘站的第二道地下连续墙的混凝土，使其内部的钢筋外露；

切割既有运营线换乘站的第二道地下连续墙内的钢筋和钢板接头；

将被切割下来的混凝土碎块、钢筋和钢板接头运送至地面。

优选地，上述挖掘步骤具体包括：

盾构机刀盘配置步骤：根据地层和挖掘条件配置具有适合刀具的盾构机刀盘；

掘进步骤，利用盾构机进行隧道挖掘作业，并穿过既有运营线换乘站的第一道地下连续墙、既有运营线换乘站的第二道地下连续墙和盾构接收端换乘站地下连续墙；

盾构到达接收步骤，在盾构接收端换乘站地下连续墙处接收盾构机。

优选地，还包括在上述预施工步骤前的探测步骤，上述探测步骤具体包括：

探测施工段的地质及地下水分布情况；

探测施工段周边建筑物情况；

调查施工段地下管线分布情况；

调查地铁换乘站的围护和加固情况。

优选地，还包括监测步骤，上述监测步骤具体包括：

监测地表和土体变形，根据变形发展趋势和周围建筑物情况，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济合理的保护措施提供依据；

检查施工引起的地面沉降和隧道沉降是否控制在允许的范围内；

控制地面沉降和水平位移及其对周围建筑物的影响，以减少工程保护费用。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明提供了一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法，包括去除地下连续墙内盾构机无法直接磨穿的普通钢筋和钢板接头的预施工步骤和利用盾构机进行土体开挖并形成隧道结构的挖掘步骤。本方法适用于在新建城市中心地铁换乘站时需要强力下穿城市中心地铁换乘站的带有钢筋混凝土地下连续墙的情况；通过预施工处理，将地下连续墙内的普通钢筋和钢板接头预先凿除，并更换成轻质混凝土，能够方便盾构机进行挖掘作业；同时，预施工处理降低了盾构接收端换乘站地下连续墙与既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间地下水的水位，并通过潜埋暗挖支护和两种注浆方法进行注浆堵水，从而降低了盾构机在此处施工时受到的水压，降低事故发生的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的盾构强穿城市中心换乘站施工方法施工段地下结构示意图；

图2为本发明实施例探测步骤流程图；

图3为本发明实施例加固步骤流程图；

图4为本发明实施例第一凿除步骤流程图；

图5为本发明实施例第二凿除步骤流程图；

图6为本发明实施例挖掘步骤流程图。

图标：1-第一道地下连续墙；2-第二道地下连续墙；3-盾构接收端换乘站地下连续墙；4-盾构接收端换乘站；5-既有运营线换乘站；6-盾构机行进路线；7-WSS注浆；8-管棚注浆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参照图1-图6。图1为本发明实施例提供的盾构强穿城市中心换乘站施工方法施工段地下结构示意图；图2为本发明实施例探测步骤流程图；图3为本发明实施例加固步骤流程图；图4为本发明实施例第一凿除步骤流程图；图5为本发明实施例第二凿除步骤流程图；图6为本发明实施例挖掘步骤流程图。

本实施例提供一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法，具体包括：

一、探测步骤：

S101：探测施工段的地质及地下水分布情况：依据现有勘察技术，盾构机行进路线6中进入既有运营线换乘站5的第一道地下连续墙1前，盾构主要穿越砂质粉土、粉砂夹砂质粉土、砂质粉土、淤泥质粉质粘土夹粉土、黏土、粉质粘土、粉质粘土。

S102：探测施工段周边建筑物情况：地面开阔无影响建筑物，行人及车流量大。

S103：调查施工段地下管线分布情况：包含铸铁污水管、铜制电力管线、深埋光纤。

S104：调查既有运营线换乘站5的围护和加固情况：既有运营线换乘站5的第一道地下连续墙1使用的是玻璃纤维筋，其接头采用锁扣管；既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2使用的是普通钢筋，其接头采用十字钢板；盾构接收端换乘站地下连续墙3使用的是普通钢筋。

探测步骤的作用主要是探测施工地周围的环境、建筑及地下管线的条件，从而能够确定具体的施工方案。

二、加固步骤：

施工条件：盾构机接收洞门位于盾构接收端换乘站地下连续墙3处，既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2与盾构接收端换乘站地下连续墙3之间的距离为3.2米。

S201：管棚注浆8步骤：基于图1所示，在洞门上部150度夹角范围内采用单排A89管棚注浆8进行加固；管棚长度4.7米，并嵌入既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2中0.3米，洞门管棚共28根。

S202：WSS注浆7步骤：基于图1所示，洞门内侧设一圈WSS工法注浆孔，钻斜孔至既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2的边线，长度约4.7m，单洞门20根。采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆，浆液采用水泥浆与水玻璃双液浆。两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合。WSS注浆7主要作用是加固盾构接收端换乘站地下连续墙3周围的底层的强度及其到既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2之间的夹层土的强度，并阻挡地下水的渗入，防止其施工过程中发生坍塌等事故。

三、降水井施工步骤：

管棚加固完成后，在盾构接收端换乘站地下连续墙3到既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2之间的夹层土中设置一口降压井，降压井深入承压水层5米，地坪标高7.0米，隧道底标高为-20.816米，承压水层顶标高为-29.83米，降水井设计深度为地坪以下42米。降压井的作用主要是用来抽取盾构接收端换乘站地下连续墙3到既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2之间的地下水，使地下水的水位下降到可施工的条件，并降低盾构机挖掘到此处时受到的高位水和承压水的压力。

四、第一凿除步骤：

S401：利用风镐人工凿除洞门围护地连墙混凝土。洞门破除直径为6.7米，洞门破除按间距1.5米分为5层，前四层按1.5米间距分层，第五层按0.7米为一层。按照先上后下的顺序对混凝土进行分层破除。

S402：待每层混凝土破除至洞底，即可通过氧气切割的方法割除该层钢筋。

S403：采用吊篮把混凝土碎块与钢筋吊出至地面。

五、CRD暗挖步骤：盾构接收端换乘站地下连续墙3到既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2间隔3.2米的范围采用CRD暗挖法施工，暗挖隧道开挖范围外轮廓为直径7.3米的隧道，初支厚度为0.3米，分4个导坑开挖，并及时架设工字钢中隔壁和工字钢仰拱，临时仰拱兼做作业平台，以便于进行拱架安装、喷射混凝土作业。CRD暗挖法结构形式灵活多变，对地面建筑、道路和地下管线影响不大，适用于此种在城市内建设盾构接收端换乘站4的情况。

六、WSS注浆7步骤：基于图1所示，在盾构机穿过既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2的洞门内侧设一圈WSS工法注浆孔，单洞门20根。采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆，浆液采用水泥浆与水玻璃双液浆。两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合。此处WSS注浆7主要作用是加固既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2两侧底层的强度。

七、第二凿除步骤：

S701：利用风镐人工凿除既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2的洞门处的混凝土。洞门破除直径为6.7米，洞门破除按间距1.5米分为五层，前四层按1.5米间距分层，第五层按0.7米为一层。按照先上后下的顺序对混凝土进行分层破除。

S702：待每层混凝土破除至洞底，即可通过氧气切割的方法割除该层钢筋。

S703：洞门破除按间距0.5米分为十三层，前十二层按0.5米间距分层，第十三层按0.2米为一层。按照先上后下的顺序对十字钢板进行分层破除。

S704：采用吊篮把混凝土碎块与钢筋吊出至地面。

八、回填步骤：破除每层既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2十字钢板及钢筋后，立即采用C15轻质混凝土将被破除的既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2封闭。

封闭该层后，继续破除下一层十字钢板和钢筋，循环S702、S703、S704和S800的步骤直至将所有十字钢板和钢筋全部破除并填满C15轻质混凝土。

九、挖掘步骤：

S901：盾构机刀盘配置步骤：盾构机选用中铁装备280#复合土压平衡盾构机；基于地层地质情况，盾构机的刀盘设置有4把中心双联楔齿滚刀、32把单刃楔齿滚刀，8把边刮刀和36把正面齿刀。

S902：掘进步骤：盾构机沿事先设计好的盾构机行进路线6进行隧道挖掘作业，并穿过既有运营线换乘站5的第一道地下连续墙1、既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2和盾构接收端换乘站地下连续墙3，最终到达盾构接收端换乘站4。

S903：盾构到达接收步骤：在盾构接收端换乘站地下连续墙3处接收盾构机。

十、监测步骤：在整个施工的过程中，检查施工引起的地面沉降和隧道沉降是否控制在允许的范围内；控制地面沉降和水平位移及其对周围建筑物的影响，以减少工程保护费用。

综上所述，本发明提供了一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法，包括去除地下连续墙内盾构机无法直接磨穿的普通钢筋和钢板接头的预施工步骤和利用盾构机进行土体开挖并形成隧道结构的挖掘步骤。本方法适用于在新建地铁换乘站4时需要强力下穿城市中心地铁换乘站的带有钢筋混凝土地下连续墙的情况；通过预施工处理，将地下连续墙内的普通钢筋和钢板接头预先凿除，并更换成轻质混凝土，能够方便盾构机进行挖掘作业；同时，预施工处理降低了盾构接收端换乘站地下连续墙3与既有运营线换乘站5的第二道地下连续墙2之间地下水的水位，并通过潜埋暗挖支护和两种注浆方法进行注浆堵水，从而降低了盾构机在此处施工时受到的水压，降低事故发生的风险。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，包括：

预施工步骤，去除地下连续墙内盾构机无法直接磨穿的普通钢筋和钢板接头；

挖掘步骤，利用盾构机进行土体开挖，形成隧道结构。

2.根据权利要求1所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，所述预施工步骤具体包括：

盾构接收端换乘站地下连续墙破除步骤，根据盾构机的前进路线破除盾构接收端换乘站地下连续墙内部的钢筋和钢板接头；

CRD法暗挖步骤，从被破除的盾构接收端换乘站地下连续墙暗挖至既有运营线换乘站的第二道地下连续墙；

既有运营线换乘站的第二道地下连续墙破除步骤，根据盾构机的前进路线破除既有运营线换乘站的第二道地下连续墙内部的钢筋和钢板接头；

回填步骤，采用C15轻质混凝土将被破除的既有运营线换乘站的第二道地下连续墙封闭。

3.根据权利要求2所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，所述盾构接收端换乘站地下连续墙破除步骤具体包括：

加固步骤，对盾构接收端换乘站地下连续墙周围的地层进行加固处理，对盾构接收端换乘站地下连续墙到既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间的夹层土进行加固处理；

降水井施工步骤，抽取盾构接收端换乘站地下连续墙到既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间的地下水使地下水的水位下降到可施工的条件；

第一凿除步骤，破除盾构接收端换乘站地下连续墙内部的钢筋和钢板接头。

4.根据权利要求3所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，所述加固步骤具体包括：

管棚注浆步骤，利用管棚法加固盾构接收端换乘站地下连续墙周围的地层，利用管棚法加固盾构接收端换乘站地下连续墙到既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间的夹层土；

WSS注浆步骤，加固盾构接收端换乘站地下连续墙到既有运营线换乘站的第二道地下连续墙之间的夹层土。

5.根据权利要求3所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，所述第一凿除步骤具体包括：

通过风镐人工凿除盾构接收端换乘站地下连续墙的混凝土，使其内部的钢筋外露；

切割盾构接收端换乘站内地下连续墙内的钢筋；

把被切割下来的混凝土碎块、钢筋和钢板接头运送至地面。

6.根据权利要求2所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，所述既有运营线换乘站的第二道地下连续墙破除步骤具体包括：

WSS注浆步骤，利用WSS法对既有运营线换乘站的第二道地下连续墙周围的地层进行加固；

第二凿除步骤，破除既有运营线换乘站的第二道地下连续墙内部的钢筋和十字钢板接头。

7.根据权利要求6所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，所述第二凿除步骤具体包括：

通过风镐人工凿除既有运营线换乘站的第二道地下连续墙的混凝土，使其内部的钢筋外露；

切割既有运营线换乘站的第二道地下连续墙内的钢筋和钢板接头；

将被切割下来的混凝土碎块、钢筋和钢板接头运送至地面。

8.根据权利要求1所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，所述挖掘步骤具体包括：

盾构机刀盘配置步骤：根据地层和挖掘条件配置具有适合刀具的盾构机刀盘；

掘进步骤，利用盾构机进行隧道挖掘作业，并穿过既有运营线换乘站的第一道地下连续墙、既有运营线换乘站的第二道地下连续墙和盾构接收端换乘站地下连续墙；

盾构到达接收步骤，在盾构接收端换乘站地下连续墙处接收盾构机。

9.根据权利要求1所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，还包括在所述预施工步骤前的探测步骤，所述探测步骤具体包括：

探测施工段的地质及地下水分布情况；

探测施工段周边建筑物情况；

调查施工段地下管线分布情况；

调查地铁换乘站的围护和加固情况。

10.根据权利要求1所述的盾构强穿城市中心换乘站施工方法，其特征在于，还包括监测步骤，所述监测步骤具体包括：

监测地表和土体变形，根据变形发展趋势和周围建筑物情况，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济合理的保护措施提供依据；

检查施工引起的地面沉降和隧道沉降是否控制在允许的范围内；

控制地面沉降和水平位移及其对周围建筑物的影响，以减少工程保护费用。

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