CN113958322B - 一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，包括以下步骤：第一施工阶段，对隧道的上半部分分区进行台阶式挖掘，并采用顶管施工破除立柱障碍物；第二实施阶段，采用矿山法对隧道的下半部分进行挖掘，矿山法施工完后对隧道进行盾构空推；其中顶管实施工又包括顶管准备阶段和顶管实施阶段，顶管准备阶段，建造第一基坑和第二基坑，安装顶管设备；顶管实施阶段，顶入工程管，破除工程管范围内的立柱障碍物。本发明提供了一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，能够提高在既有地铁线下层挖掘隧道下施工的安全性，减少施工事故。

Description

一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法。
背景技术
在城市轨道交通建设过程中，同一地铁站点汇聚有多个地铁线路，由于地区规划和发展通常会在已修建完成的地铁线路下方再进行地铁线路的修建，地铁站点修建过程中会修建多个临时立柱来辅助建设，地铁站点修建完毕后，为了减少工作量这些临时立柱不会进行拆除。
现有技术中，常规的挖掘方法容易造成坍塌事故，缺乏在既有地铁线下层安全可靠的隧道挖掘方法。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，旨在解决现有技术中缺乏在既有地铁线下层安全的隧道挖掘方法的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，包括以下步骤：
第一施工阶段，将施工隧道段的上半部分分成至少四个挖掘分区，按照所述挖掘分区的分区顺序对所述上半部分进行台阶式挖掘，并在挖掘过程中对具有立柱障碍物的挖掘分区采用顶管施工破除立柱障碍物，直至所有所述挖掘分区挖掘完毕；
第二施工阶段，第一施工阶段结束后，采用矿山法对施工隧道段的下半部分进行挖掘，在所述下半部分挖掘形成隧道段后，采用盾构机对隧道段进行盾构空推，，完成施工；其中，在盾构空推时，随着盾构机前进在所述隧道段的内壁上设置拼装管片，并向所述拼装管片与所述内壁之间注入泥浆，形成加固墙，直至盾构机走完整个所述隧道段；
其中，所述顶管施工包括以下步骤：
顶管准备阶段，在所述挖掘分区的两端分别建造第一基坑和第二基坑，在所述第一基坑内设置顶管设备，所述顶管设备用于向所述挖掘分区进行顶管作业；
顶管实施阶段，利用顶管设备从所述第一基坑的顶管位置开始，沿所述挖掘分区不断顶入工程管，破除所述工程管范围内的立柱障碍物，直至所述工程管达到所述第二基坑，完成对立柱的去除工作。
可选地，所述第一施工阶段还包括挖掘开始后，随着掘进设备的前进不断沿所述上半部分的外轮廓线水平铺设钢管直至所述上半部分挖掘完毕，通过钢管向所述上半部分的外围的围岩进行加固。
可选地，在矿山法挖掘结束后，在所述隧道段内沿所述隧道段的中心轴线方向建设盾构导台，并在盾构导台上设置豆粒石。
可选地，在盾构空推前，将矿山法挖掘时设置于所述下半部分中的支撑架进行拆除。
可选地，在盾构空推时，随着盾构机空推前进，在盾构机的后方的所述内壁上铺设管片，并随着所述管片的铺设不断向所述管片与所述内壁之间注入泥浆，直至空推结束。
可选地，所述第一基坑和所述第二基坑建造完成后，在所述第一基坑内建造第一围护墙，在所述第二基坑内建造第二围护墙。
可选地，所述顶管设备包括顶进系统、导轨以及掘进机，所述掘进机用于掘进破土，所述导轨用于对工程管进行导向，所述顶进系统用于推动工程管前进；
在顶管实施阶段中，首先所述掘进机在所述顶管位置进行破土作业，并随着所述掘进机的前进，铺设所述导轨；
随着掘进机破土，利用所述导轨和所述顶进系统不断顶入所述工程管，随着所述工程管不断顶进，所述掘进机破除盾构刀盘范围内的临时立柱；当工程管到达所述第二基坑时，顶管实施阶段结束。
可选地，在工程管的顶入过程中，利用所述工程管外侧的注浆管对工程管外侧与土体之间进行注浆加固。
可选地，所述工程管内设有临时支撑，所述临时支撑用于防止工程管坍塌。
可选地，所述顶进系统包括千斤顶，所述千斤顶连接有顶进油泵，所述顶进油泵连接有顶进油缸。
本发明技术方案对施工隧道的上半部分采用台阶式施工，逐步挖通上半部分隧道，避免大规模施工对地层的扰动，对挖掘分区内的立柱障碍物进行顶管施工破除，避免直接破除造成的土体塌方等安全事故，并采用矿山法对施工隧道的下半部进行挖掘，利用矿山法架设支撑架，提高施工的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例在既有地铁线下层的隧道挖掘方法流程示意图；
图2为本发明实施例顶管施工流程示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
城市轨道交通建设中，同一地铁站点通常汇聚有多个地铁线路，但由于地区发展和规划，汇聚于同一地铁站点的地铁线路大多不是同一时期修建，而在地铁站点的修建时通常会在站点下方修建多个临时立柱用于在地铁站点修建过程中对站点起到临时支撑的作用，故在已修建的地铁站点再进行修建时，这些站点修建时的临时立柱常会与新修建的地铁线路隧道发生侵入，新地铁线路修建过程中如果盾构直接穿越这些临时立柱易造成现有建筑物坍塌或沉降；并且，由于在既有地铁线下层进行隧道挖掘，隧道上方的地层布有各种管道隧道，地质结构复杂，常规挖掘方法容易造成垮塌，需要一种能够提高在既有地铁线下层隧道的挖掘方法。
为了解决上述问题，本发明提出一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，提高了在既有地铁线下层挖掘隧道的安全性。
如图1-2所示，本实施例的方法包括以下步骤：
S20第一实施阶段，将施工隧道段的上半部分分成至少四个挖掘分区，按照所述挖掘分区的分区顺序对所述上半部分进行台阶式挖掘，并在挖掘过程中对具有立柱障碍物的挖掘分区采用顶管施工破除立柱障碍物，直至所有所述挖掘分区挖掘完毕束；
S40第二施工阶段，第一施工阶段结束后，采用矿山法对施工隧道段的下半部分进行挖掘，在所述下半部分挖掘形成隧道段后，采用盾构机对隧道段进行盾构空推，，完成施工；其中，在盾构空推时，随着盾构机前进在所述隧道段的内壁上设置拼装管片，并向所述拼装管片与所述内壁之间注入泥浆，形成加固墙，直至盾构机走完整个所述隧道段；
其中顶管施工包括以下步骤：
S202顶管准备阶段，在所述挖掘分区的两端分别建造第一基坑和第二基坑，在所述第一基坑内设置顶管设备，所述顶管设备用于向所述挖掘分区进行顶管作业；
S204顶管实施阶段，利用顶管设备从所述第一基坑的顶管位置开始，沿所述挖掘分区不断顶入工程管，破除所述工程管范围内的立柱障碍物，直至所述工程管达到所述第二基坑，完成对立柱的去除工作。
需要说明的是：在第一实施阶段中，将施工隧道的上半部分断面分成上下左右四个分区，每个分区的端面面积相近，并设置为第一分区、第二分区、第三分区和第四分区，对同一侧的隧道断面按照自上而下的顺序进行挖掘，且在挖掘时在施工隧道的中部设立支撑隔墙，当隧道内先开挖的一侧超前另一侧一定距离后，在开挖施工隧道的另一侧分区；该挖掘方法将大跨变为小跨，使端面受力更合理，减少沉降，保证隧道开挖安全。
需要说明的是：采用顶管施工破除立柱障碍物，工程管的管壁会对未破除的部分起到一个支撑稳定作用，避免直接破除造成土体塌陷等安全事故，破除完成后再对隧道进行挖掘。
需要说明的是：在第二实施阶段，采用矿山法对施工隧道进行挖掘，采用支撑架开挖后的施工隧道内壁进行临时支护，防止隧道坍塌，矿山法施工完毕后，将支撑架拆除，完成挖掘。
需要说明的是：盾构空推能为管片拼装提供足够的支撑反力，保证达到良好止水效果，能够防止管片浮动，能够提高在管片与隧道壁之间注入泥浆的效率，对隧道进行加固，提高隧道的安全性。
作为可选地实施方式，所述第一施工阶段还包括挖掘开始后，随着掘进设备的前进不断沿所述上半部分的外轮廓线水平铺设钢管直至所述上半部分挖掘完毕，通过钢管向所述上半部分的外围的围岩进行加固。
需要说明的是：通过钢管对隧道的外岩层注入泥浆，加固隧道的外岩层，防止施工时的因隧道外岩层土体松动发生安全事故。
作为可选地实施方式，在矿山法挖掘结束后，在所述隧道段内沿所述隧道段的中心轴线方向建设盾构导台，并在盾构导台上设置豆粒石，盾构导台用于引导和支撑盾构机前进。
作为可选地实施方式，在盾构空推前，将矿山法挖掘时设置于所述下半部分中的支撑架进行拆除。
作为可选地实施方式，在盾构空推时，随着盾构机空推前进，在盾构机的后方的所述内壁上铺设管片，并随着所述管片的铺设不断向所述管片与所述内壁之间注入泥浆，直至空推结束，注入泥浆形成对隧道进行加固，增加隧道的安全性，防止隧道垮塌。
作为可选地实施方式，所述第一基坑和所述第二基坑建造完成后，在所述第一基坑内建造第一围护墙，在所述第二基坑内建造第二围护墙。
需要说明的是：所述第一基坑和第二基坑均采用挖掘机进行挖掘，挖掘完成到预设深度后，在第一基坑和第二基坑的四周内壁采用混凝土堆筑围护墙，防止顶管过程中，基坑发生塌方。
作为可选地实施方式，所述顶管设备包括顶进系统、导轨以及掘进机，所述掘进机用于掘进破土，所述导轨用于对工程管进行导向，所述顶进系统用于推动工程管前进；
在顶管实施阶段中，首先所述掘进机在所述顶管位置进行破土作业，并随着所述掘进机的前进，铺设所述导轨；
随着掘进机破土，利用所述导轨和所述顶进系统不断顶入所述工程管，随着所述工程管不断顶进，所述掘进机破除盾构刀盘范围内的临时立柱；
当工程管到达所述第二基坑时，顶管实施阶段结束。
需要说明的是：通过基坑将掘进机设置于顶管作业的深度，随着顶管前进在顶管后方铺设导轨，工程管在顶进系统的顶进作用下沿铺设好的导轨随着掘进机前进，当掘进机破除掉盾构刀盘范围内的临时立柱与车站地板的传力路径时，工程管随之顶进，逐渐替代原有的传力路径，防止传力路径改变发生导致上方建筑物塌方或沉降。
作为可选地实施方式，在工程管的顶入过程中，利用所述工程管外侧的注浆管对工程管外侧与土体之间进行注浆加固。
需要说明的是：在多个工程管不断随着掘进机顶入的同时，在每个工程管外侧均设有注浆管对工程管外侧与土体之间进行注浆加固，防止掘进隧道垮塌。
作为可选地实施方式，所述工程管内设有临时支撑，所述临时支撑用于防止工程管坍塌。
需要说明的是：所述临时支撑可采用钢架和钢板，钢板设置于钢板上，对工程管的上方管壁起到支撑作用，防止工程管上方土体塌方压垮工程管。
作为可选地实施方式，所述顶进系统包括千斤顶，所述千斤顶连接有顶进油泵，所述顶进油泵连接有顶进油缸。
需要说明的是：所述顶进油泵用于驱动千斤顶顶进和收缩，所述顶进油缸为所述顶进油泵提供油压。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一施工阶段，将施工隧道段的上半部分分成至少四个挖掘分区，按照所述挖掘分区的分区顺序对所述上半部分进行台阶式挖掘，并在挖掘过程中对具有立柱障碍物的挖掘分区采用顶管施工破除立柱障碍物，直至所有所述挖掘分区挖掘完毕；
第二施工阶段，第一施工阶段结束后，采用矿山法对施工隧道段的下半部分进行挖掘，在所述下半部分挖掘形成隧道段后，采用盾构机对隧道段进行盾构空推，完成施工；其中，在盾构空推时，随着盾构机前进在所述隧道段的内壁上设置拼装管片，并向所述拼装管片与所述内壁之间注入泥浆，形成加固墙，直至盾构机走完整个所述隧道段；
其中，所述顶管施工包括以下步骤：
顶管准备阶段，在所述挖掘分区的两端分别建造第一基坑和第二基坑，在所述第一基坑内设置顶管设备，所述顶管设备用于向所述挖掘分区进行顶管作业；
顶管实施阶段，利用顶管设备从所述第一基坑的顶管位置开始，沿所述挖掘分区不断顶入工程管，破除所述工程管范围内的立柱障碍物，直至所述工程管达到所述第二基坑，完成对立柱的去除工作。
2.如权利要求1所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于，所述第一施工阶段还包括：
挖掘开始后，随着掘进设备的前进不断沿所述上半部分的外轮廓线水平铺设钢管直至所述上半部分挖掘完毕，通过钢管向所述上半部分的外围的围岩进行加固。
3.如权利要求2所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于：在矿山法挖掘结束后，在所述隧道段内沿所述隧道段的中心轴线方向建设盾构导台，并在盾构导台上设置豆粒石。
4.如权利要求3所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于：在盾构空推前，将矿山法挖掘时设置于所述下半部分中的支撑架进行拆除。
5.如权利要求4所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于：在盾构空推时，随着盾构机空推前进，在盾构机的后方的所述内壁上铺设管片，并随着所述管片的铺设不断向所述管片与所述内壁之间注入泥浆，直至空推结束。
6.如权利要求5所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于：所述第一基坑和所述第二基坑建造完成后，在所述第一基坑内建造第一围护墙，在所述第二基坑内建造第二围护墙。
7.如权利要求6所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于：所述顶管设备包括顶进系统、导轨以及掘进机，所述掘进机用于掘进破土，所述导轨用于对工程管进行导向，所述顶进系统用于推动工程管前进；
在顶管实施阶段中，首先所述掘进机在所述顶管位置进行破土作业，并随着所述掘进机的前进，铺设所述导轨；
随着掘进机破土，利用所述导轨和所述顶进系统不断顶入所述工程管，随着所述工程管不断顶进，所述掘进机破除盾构刀盘范围内的临时立柱；
当工程管到达所述第二基坑时，顶管实施阶段结束。
8.如权利要求7所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于：在工程管的顶入过程中，利用所述工程管外侧的注浆管对工程管外侧与土体之间进行注浆加固。
9.如权利要求8所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于：所述工程管内设有临时支撑，所述临时支撑用于防止工程管坍塌。
10.如权利要求9所述的一种在既有地铁线下层的隧道挖掘方法，其特征在于，所述顶进系统包括:千斤顶，所述千斤顶连接有顶进油泵，所述顶进油泵连接有顶进油缸。
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