CN113833479B - 主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法，将第一格式井和第二格式井分别作为始发井和接收井，利用顶管工艺施工钢管帷幕；凿除第一格式井和第二格式井在钢管帷幕范围内的墙体，利用凿除第一格式井和第二格式井在钢管帷幕范围内的墙体的空间对内部加固体进行台阶式开挖，并架设钢横梁；在所形成的防护体中施工地下连接腔体，并在部分钢格构柱外包钢管后灌注混凝土形成钢立柱；主线盾构进行穿越，在地下连接腔体中接收并始发；完成后，浇筑主线盾构隧道和匝道盾构隧道之间的钢管混凝土立柱，凿除影响匝道盾构接收的部分；完成接头浇筑。本发明减少了大面积深基坑开挖，降低对管线、地面交通、地面建筑物的影响，工期可控，综合效益更好。

Description

主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道建造技术领域，特别涉及主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法。

背景技术

在现有技术中，如图1和图2所示，长距离深埋隧道主要采用盾构法施工，主线隧道与匝道的连接通常采用设置明挖井进行连接，然后匝道进行明挖施工。

从风险、效率等多方面考虑，现有技术的主要缺点具体如下：

1.对周边环境影响较大，尤其在交通繁忙的城市中心区域，施作存在一定风险；

2.超深超大基坑需要施工支护结构、地基加固等施工工期较长；

3.需设置工作井，基坑深度深(30m及以上)，平面规模大(约1800平)，可能存在异型结构、承压水治理等难题，风险大。

4.匝道采用明挖法施工，深度25～1m范围，对周边管线、地面交通、房屋等影响较明显。

因此，如何减少大面积超深基坑开挖对管线、地面交通、房屋等环境影响成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法，实现的目的是减少大面积超深基坑开挖对管线、地面交通、房屋等环境影响。

为实现上述目的，本发明公开了主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法，步骤如下：

步骤1、对应主线盾构隧道的进口位置和出口位置分别施工第一端墙和第二端墙；

步骤2、采用地下连续墙施工工艺对应所述主线盾构隧道和匝道盾构隧道的两侧位置分别建造第一格式井和第二格式井；

步骤3、对称、均匀开挖所述第一格式井和所述第二格式井内的土体；完成后，浇筑底板，将所述底板与所述第一格式井和所述第二格式井通过预留接驳器连接形成一体结构；

步骤4、将所述第一格式井和所述第二格式井分别作为始发井和接收井，在对应所述主线盾构隧道和所述匝道盾构隧道的顶部和底部以外的位置，利用顶管工艺施工钢管帷幕；

步骤5、在所述钢管帷幕所围区域之外，对紧贴所述钢管帷幕周围的土体进行MJS水平注浆加固，形成外部加固体；

步骤6、在所述钢管帷幕的每一钢管内灌注混凝土，形成钢管混凝土组合结构，并对所述钢管帷幕、所述第一端墙、所述第二端墙和所述第一格式井和所述第二格式井所围的土体进行MJS水平注浆加固，形成内部加固体；

步骤7、凿除所述第一格式井和所述第二格式井在所述钢管帷幕范围内的墙体；

凿除所述墙体后形成的墙洞与所述钢管帷幕之间保留一定宽度的残余墙；

步骤8、利用凿除所述第一格式井和所述第二格式井在所述钢管帷幕范围内的所述墙体的空间对所述内部加固体进行台阶式开挖，并且边开挖边架设钢横梁；

每一所述钢横梁均与钢格构柱连接，并同步布置斜向剪刀撑；

步骤9、清空所述内部加固体后，在所述钢管帷幕、所述第一端墙、所述第二端墙、所述第一格式井和所述第二格式井所形成的防护体中施工地下连接腔体的内部结构顶板、内部结构底板、内部结构梁、内部结构侧墙，并在部分所述钢格构柱外包钢管后灌注混凝土形成钢立柱；

所述内部结构侧墙在对应所述主线盾构隧道和所述匝道盾构隧道处预留孔洞，在对应所述第一格式井和所述第二格式井处预留用于供料和拆模所用的运输孔；

步骤10、注浆填充所述内部结构顶板以上空间，割除影响主线盾构接收始发的每一所述钢格构柱、每一所述斜向剪刀撑和每一所述钢横梁；

步骤11、主线盾构进行穿越，在所述地下连接腔体中接收并始发；

步骤12、浇筑所述主线盾构隧道和所述匝道盾构隧道之间的钢管混凝土立柱，凿除影响匝道盾构接收的每一所述钢格构柱、每一所述斜向剪刀撑和每一所述钢横梁；

待匝道盾构穿越所述第二端墙接收后，拆除匝道盾构，从所述主线盾构隧道、所述第一格式井或者所述第二格式井的运输孔运出；

步骤13、完成所述第一端墙和所述第二端墙与所述主线盾构隧道、所述匝道盾构隧道的接头浇筑；

步骤14、割除影响行车的每一所述钢格构柱、每一所述斜向剪刀撑和每一所述钢横梁，同步进行内部板、隔墙浇筑；

步骤15、完成所述第一格式井和所述第二格式井运输孔的结构封堵；

步骤16、回填所述第一格式井和所述第二格式井，并覆盖完成施工。

优选的，在所述步骤8中，开挖所述第一格式井和所述第二格式井内的土体的开挖深度大于主线的所述盾构隧道。

优选的，在所述步骤9中，所述第一格式井和所述第二格式井每片凿除的墙体宽度均为3m至4m。

优选的，在所述步骤8和所述步骤9中，所述墙体的凿除与分台阶土方开挖协同作业。

本发明的有益效果：

本发明的应用减少了大面积深基坑开挖，降低了对管线、地面交通、地面建筑物的影响，而且工期可控，综合效益更好。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出现有技术的平面图。

图2示出现有技术的横截面图

图3示出本发明一实施例中完成第一格式井和第二格式井的平面图。

图4示出本发明图3中BB向剖面图。

图5示出本发明图3中AA向剖面图。

图6示出本发明一实施例中完成管幕与格式井、端墙围成区域土方开挖，并浇筑完成顶底板、侧墙、支撑柱，此时满足主线盾构接收和始发。

图7示出本发明图6中DD向剖面图。

图8示出本发明图6中CC向剖面图。

图9示出本发明一实施例中完成主线盾构接收和始发后，完成匝道和主线之间的6根支撑柱，并凿除影响匝道盾构接收的3根支撑柱，为匝道盾构接收创造空间条件。

图10示出本发明图9中GG向剖面图。

图11示出本发明图9中EE向剖面图。

图12示出本发明图9中FF向剖面图。

图13示出本发明一实施例中完成建造的平面图。

图14示出本发明图13中II向剖面图。

图15示出本发明图13中HH向剖面图。

具体实施方式

实施例

如图3至图15，主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法，步骤如下：

步骤1、对应主线盾构隧道的进口位置和出口位置分别施工第一端墙和第二端墙；

步骤2、采用地下连续墙施工工艺对应主线盾构隧道和匝道盾构隧道的两侧位置分别建造第一格式井和第二格式井；

步骤3、对称、均匀开挖第一格式井和第二格式井内的土体；完成后，浇筑底板，将底板与第一格式井和第二格式井通过预留接驳器连接形成一体结构；

步骤4、将第一格式井和第二格式井分别作为始发井和接收井，在对应主线盾构隧道和匝道盾构隧道的顶部和底部以外的位置利用顶管工艺施工钢管帷幕；

步骤6、在钢管帷幕所围区域之外，对紧贴钢管帷幕周围的土体进行MJS水平注浆加固，形成外部加固体；

步骤7、在钢管帷幕的每一钢管内灌注混凝土，形成钢管混凝土组合结构，并对钢管帷幕、第一端墙、第二端墙和第一格式井和第二格式井所围的土体进行MJS水平注浆加固，形成内部加固体；

步骤8、凿除第一格式井和第二格式井3在钢管帷幕范围内的墙体；

凿除墙体后形成的墙洞与钢管帷幕之间保留一定宽度的残余墙；

步骤9、利用凿除第一格式井和第二格式井在钢管帷幕范围内的墙体的空间对内部加固体进行台阶式开挖，并且边开挖边架设钢横梁；

每一钢横梁与钢格构柱连接，并同步布置斜向剪刀撑；

步骤10、清空内部加固体后，在钢管帷幕、第一端墙、第二端墙、第一格式井和第二格式井所形成的防护体中施工地下连接腔体的内部结构顶板、内部结构底板、内部结构梁、内部结构侧墙，并在部分钢格构柱外包钢管后灌注混凝土形成钢立柱；

上述防护体指的是顶管形成的管幕和注浆形成的止水结构，而地下连接腔体指的是地下空间结构。

内部结构侧墙在对应主线盾构隧道和匝道盾构隧道处预留孔洞，在对应第一格式井和第二格式井处预留用于供料和拆模所用的运输孔；

步骤11、注浆填充内部结构顶板以上空间，割除影响主线盾构接收始发的每一钢格构柱、每一斜向剪刀撑和每一钢横梁；

步骤12、主线盾构进行穿越，在地下连接腔体中接收并始发；

步骤13、浇筑主线盾构隧道和匝道盾构隧道之间的钢管混凝土立柱，凿除影响匝道盾构接收的每一钢格构柱、每一斜向剪刀撑和每一钢横梁；

待匝道盾构穿越第二端墙接收后，拆除匝道盾构，从主线盾构隧道、第一格式井或者第二格式井的运输孔运出；

步骤14、完成第一端墙和第二端墙与主线盾构隧道、匝道盾构隧道的接头浇筑；

步骤15、割除影响行车的每一钢格构柱、每一斜向剪刀撑和每一钢横梁，同步进行内部板、隔墙浇筑；

步骤16、完成第一格式井和第二格式井运输孔的结构封堵；

步骤17、回填第一格式井和第二格式井，并覆盖完成施工。

本次发明的技术原理如下：

本发明中钢顶管在格式井内施工，工序是在格式井完成后施作，为水平向的钢顶管，内部灌注混凝土形成钢混组合结构。

借助有限场地施工窄坑，即格式井。然后通过管幕法和土体加固构建一个地下暗挖体。暗挖体中的内部加固体土方开挖后实施箱体结构，根据主线盾构和匝道盾构的分别接收，结构分次完成，最终通过顶底板、侧墙、车道板、梁、钢立柱等结构形成连接主线和匝道的地下结构体。

在完成连接结构的建造过程中，需要借助第一格式井和第二格式井、第一端墙、第二端墙、钢管帷幕构建地下防护体系，通过钢格构柱、内部结构梁构建内部加固体土体开挖阶段的竖向支撑体系。借助防护体系和支撑体系保证暗挖土体的稳定和较低的地下水渗漏。

在在对应主线盾构隧道和匝道盾构隧道的顶部和底部以外的位置以外的位置，设有覆盖第一格式井和第二格式井内侧侧墙的钢管帷幕；钢管帷幕采用钢顶管施工，且为增加钢管帷幕刚度，在钢管中灌注混凝土，形成钢管混凝土组合结构。

钢管帷幕所围的区域能够满足连接结构顶板、底板、侧墙浇筑的操作空间。

管幕所围区域，第一格式井和第二格式井之间，设有钢格构柱；土体开挖过程中，钢格构柱用于架设支撑梁和剪刀支撑，起到临时支护作用。开挖完后，部分钢格构柱外包钢管形成钢管混凝土组合结构，用于支撑顶底板的主梁，成为永久受力构件。

在某些实施例中，在步骤8中，开挖第一格式井和第二格式井内的土体的开挖深度大于主线的盾构隧道。

在某些实施例中，在步骤9中，第一格式井和第二格式井每片凿除的墙体宽度均为3m至4m。

在某些实施例中，在步骤8和步骤9中，墙体的凿除与分台阶土方开挖协同作业。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法，步骤如下：

步骤1、对应主线盾构隧道的进口位置和出口位置分别施工第一端墙和第二端墙；

步骤2、采用地下连续墙施工工艺对应所述主线盾构隧道和匝道盾构隧道的两侧位置分别建造第一格式井和第二格式井；

步骤3、对称、均匀开挖所述第一格式井和所述第二格式井内的土体；完成后，浇筑底板，将所述底板与所述第一格式井和所述第二格式井通过预留接驳器连接形成一体结构；

步骤4、将所述第一格式井和所述第二格式井分别作为始发井和接收井，在对应所述主线盾构隧道和所述匝道盾构隧道的顶部和底部以外的位置，利用顶管工艺施工钢管帷幕；

步骤5、在所述钢管帷幕所围区域之外，对紧贴所述钢管帷幕周围的土体进行MJS水平注浆加固，形成外部加固体；

步骤6、在所述钢管帷幕的每一钢管内灌注混凝土，形成钢管混凝土组合结构，并对所述钢管帷幕、所述第一端墙、所述第二端墙和所述第一格式井和所述第二格式井所围的土体进行MJS水平注浆加固，形成内部加固体；

步骤7、凿除所述第一格式井和所述第二格式井在所述钢管帷幕范围内的墙体；

凿除所述墙体后形成的墙洞与所述钢管帷幕之间保留一定宽度的残余墙；

步骤8、利用凿除所述第一格式井和所述第二格式井在所述钢管帷幕范围内的所述墙体的空间对所述内部加固体进行台阶式开挖，并且边开挖边架设钢横梁；

每一所述钢横梁与钢格构柱连接，并同步布置斜向剪刀撑；

步骤9、清空所述内部加固体后，在所述钢管帷幕、所述第一端墙、所述第二端墙、所述第一格式井和所述第二格式井所形成的防护体中施工地下连接腔体的内部结构顶板、内部结构底板、内部结构梁、内部结构侧墙，并在部分所述钢格构柱外包钢管后灌注混凝土形成钢立柱；

所述内部结构侧墙在对应所述主线盾构隧道和所述匝道盾构隧道处预留孔洞，在对应所述第一格式井和所述第二格式井处预留用于供料和拆模所用的运输孔；

步骤10、注浆填充所述内部结构顶板以上空间，割除影响主线盾构接收始发的每一所述钢格构柱、每一所述斜向剪刀撑和每一所述钢横梁；

步骤11、主线盾构进行穿越，在所述地下连接腔体中接收并始发；

步骤12、浇筑所述主线盾构隧道和所述匝道盾构隧道之间的钢管混凝土立柱，凿除影响匝道盾构接收的每一所述钢格构柱、每一所述斜向剪刀撑和每一所述钢横梁；

待匝道盾构穿越所述第二端墙接收后，拆除匝道盾构，从所述主线盾构隧道、所述第一格式井或者所述第二格式井的运输孔运出；

步骤13、完成所述第一端墙和所述第二端墙与所述主线盾构隧道、所述匝道盾构隧道的接头浇筑；

步骤14、割除影响行车的每一所述钢格构柱、每一所述斜向剪刀撑和每一所述钢横梁，同步进行内部板、隔墙浇筑；

步骤15、完成所述第一格式井和所述第二格式井运输孔的结构封堵；

步骤16、回填所述第一格式井和所述第二格式井，并覆盖完成施工。

2.根据权利要求1所述的主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法，其特征在于，在所述步骤8中，开挖所述第一格式井和所述第二格式井内的土体的开挖深度大于主线的所述盾构隧道。

3.根据权利要求1所述的主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法，其特征在于，在所述步骤9中，所述第一格式井和所述第二格式井每片凿除的墙体宽度均为3m至4m。

4.根据权利要求1所述的主线盾构隧道与匝道连接结构的建造方法，其特征在于，在所述步骤8和所述步骤9中，所述墙体的凿除与分台阶土方开挖协同作业。

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