CN114109393B - 一种束合管幕结合顶管冻结的地下隧道暗挖构筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种束合管幕结合顶管冻结的地下隧道暗挖构筑方法，包括如下步骤：两侧工作井施工；在两工作井之间进行方形顶管施工，形成顶管管幕，顶管管幕呈倒U型结构；小顶管混凝土浇筑及预应力施工形成束合管幕；对顶部左右两侧的工作间大顶管进行混凝土填充；进行垂直冻结管钻孔施工和曲线冻结管钻孔施工；通过冷冻设备向垂直冻结管和曲线冻结管内循环导入冷却液，形成冻土帷幕；在束合管幕与冻土帷幕的复合超前支护下，进行隧道土体开挖，并紧跟施作初期支护；待土体全部挖完后，在隧道内施作二衬。本发明充分利用了束合管幕和顶管冻结的优点并合理规避各自缺点，适用于在施工降水管控严格的地区进行较大断面地下构筑物的修建。
Description
技术领域
本发明涉及地下空间工程施工技术领域，尤其涉及一种束合管幕结合顶管冻结的地下隧道暗挖构筑方法。
背景技术
我国经济的快速发展和城市化进程的加快推进需要开发地下空间工程(如地下通道、地铁等)解决交通问题。
由于中心区域往往房屋及管线密集、路面交通繁忙。若采用常规的明挖法建造地下空间必然会遇到建(构)筑物拆迁、交通封闭、管线搬迁等问题，因此经常需要暗挖施工构筑地下空间。
例如，上海轨道交通14号线武定路车站U-BIT束合管幕工程，通过施工方形顶管，并在方形顶管内填充混凝土，通过横向预应力张拉形成横向承载管幕，再进行地下大断面空间开挖，最后构筑地下结构。其中，方形顶管采用两个CT型锁扣连接，若遇到地下水较大地层，封水效果有限。而采用传统的人工地层冻结法施工地下空间结构，虽然不需要进行降水处理，但需要在四周地表上均设置冻结管，会中断交通，且对地表影响较大。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种束合管幕结合顶管冻结的地下隧道暗挖构筑方法，充分利用了束合管幕和顶管冻结的优点并合理规避各自缺点，适用于在施工降水管控严格的地区进行较大断面地下构筑物的修建。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种束合管幕结合顶管冻结的地下隧道暗挖构筑方法，包括如下步骤：
S1、两侧工作井施工：从地面开挖基坑至坑底，并在四周施作围护结构，形成工作井；
S2、在两工作井之间进行方形顶管施工，形成顶管管幕，顶管管幕呈倒U型结构，其包括底部左右两侧的工作间大顶管、顶部左右两侧的工作间大顶管以及相邻两工作间大顶管之间的若干小顶管；
S3、先清理方形顶管间的泥土，再在相邻两工作间大顶管之间预留贯穿两者之间小顶管的穿束管，随后对小顶管进行混凝土填充，并在相邻两工作间大顶管内由中间向两侧在穿束管内进行预应力锁对称交错张拉，形成束合管幕，最后进行压浆封锚作业；
S4、对顶部左右两侧的工作间大顶管进行混凝土填充；
S5、在基坑施工方形顶管一侧的对侧进行垂直冻结管钻孔施工，在基坑左右两侧之间以及底部左右两侧的工作间大顶管之间进行曲线冻结管钻孔施工；
S6、通过冷冻设备向垂直冻结管和曲线冻结管内循环导入冷却液，垂直冻结管和曲线冻结管连续吸收管外的热量，形成冻土帷幕；
S7、在束合管幕与冻土帷幕的复合超前支护下，进行隧道土体开挖，并在冻土帷幕对应的已开挖区域紧跟施作初期支护；
S8、待土体全部挖完后，在隧道内施作防水层和二衬，并预留注浆管；当二衬在冻土帷幕对应区域的施工完成后，关闭冷冻设备，停止冻结，回收冻结液，并填充无法回收的冻结管，随后对底部左右两侧的工作间大顶管进行混凝土填充；当二衬全部构筑完成后，通过预留的注浆管进行跟踪式融沉注浆处理，直至结构处于稳定状态。
本发明的有益效果为：
区别于传统地下构筑物施工单独采用U-BIT束合管幕或顶管冻结的方式，本发明在弱透水土层采用U-BIT束合管幕构筑顶部超前支护，而在强透水层区域则通过曲线顶管施工冻结技术，端部采用垂直顶管施工冻结技术，在强透水层形成盆式下半断面冻结超前支护，两侧基坑采用常规围护结构，且不用进行降水施工。本发明充分利用了束合管幕和顶管冻结的优点并合理规避各自缺点，适用于在施工降水管控严格的地区进行较大断面地下构筑物的修建。
附图说明
图1为本发明顶管管幕的断面图；
图2为本发明顶管管幕的断面图(含穿束管)；
图3为本发明工作井内施工垂直冻结管和曲线冻结管后的平面图，其中区域a为管幕段；
图4为本发明工作井内施工垂直冻结管和曲线冻结管后的断面图；
图5为本发明束合管幕与冻土帷幕的复合超前支护的断面图，其中区域b为冻土；
图6为本发明二衬全部构筑完成后隧道的断面图。
标注说明：1、地面，2、基坑，3、坑底，4、工作间大顶管，5、小顶管，6、穿束管，7、围护结构，8、曲线冻结管，9、垂直冻结管，10、初期支护，11、防水层，12、二衬，13、注浆管，14、地板找平层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1-6所示，一种束合管幕结合顶管冻结的地下隧道暗挖构筑方法，按照如下步骤进行：
S1、两侧工作井施工：从地面1开挖基坑2至坑底3，并在四周施作围护结构7，形成工作井；
S2、在两工作井之间进行方形顶管施工，顶管间采用CT型锁扣连接，分节顶进焊接，形成顶管管幕。顶管管幕呈倒U型结构，其包括底部左右两侧的工作间大顶管4、顶部左右两侧的工作间大顶管4以及相邻两工作间大顶管4之间的若干小顶管5，工作间大顶管4的边长为1.8m-3m，小顶管5的边长为1m；
S3、部分混凝土浇筑及预应力施工：先清理方形顶管间的泥土，一般采用高压水枪进行，再在相邻两工作间大顶管4之间预留贯穿两者之间小顶管5的穿束管6(纵向间距1-2m)，穿束管6采用PVC管，随后对小顶管5进行混凝土填充，并在相邻两工作间大顶管4内由中间向两侧在穿束管6内进行预应力锁对称交错张拉，形成束合管幕，最后进行压浆封锚作业；
S4、对顶部左右两侧的工作间大顶管4进行混凝土填充；
S5、在基坑2施工方形顶管一侧的对侧进行垂直冻结管9钻孔施工(间距0.9-1.3m)，垂直冻结管9为直径108-133mm的无缝钢管，在基坑2左右两侧之间以及底部左右两侧的工作间大顶管4之间进行曲线冻结管8钻孔施工(纵向间距1-2m)，曲线冻结,8为直径108-159mm的无缝钢管；
S6、通过冷冻设备向垂直冻结管9和曲线冻结管8内循环导入冷却液，垂直冻结管9和曲线冻结管8连续吸收管外的热量，形成冻土帷幕。具体的，冷冻设备安装在地面1，采用螺杆压缩机进行冷冻处理，将冷媒剂氯化钙溶液冷却至-10～-30℃，采用循环泵和插至冻结管深处的供液管将冷媒剂溶液送入冻结管；
S7、在束合管幕与冻土帷幕的复合超前支护下，进行隧道土体开挖，并在冻土帷幕对应的已开挖区域紧跟施作初期支护10；
S8、待土体全部挖完后，在隧道内施作防水层11和二衬12，并预留注浆管13；当二衬12在冻土帷幕对应区域的施工完成后，关闭冷冻设备，停止冻结，回收冻结液，还包括部分垂直冻结管9和一些接头件，并填充无法回收的冻结管，随后对底部左右两侧的工作间大顶管4进行混凝土(砂浆)填充；当二衬12全部构筑完成后，通过预留的注浆管13进行跟踪式融沉注浆处理，直至结构处于稳定状态，再进行地板找平层14等其他项目施工。
上述地下隧道暗挖构筑方法在弱透水土层采用U-BIT束合管幕构筑顶部超前支护，而在强透水层区域则通过曲线顶管施工冻结技术，端部采用垂直顶管施工冻结技术，在强透水层形成盆式下半断面冻结超前支护，两侧基坑2采用常规围护结构7，且不用进行降水施工。
总的来说，本发明充分利用了束合管幕和顶管冻结的优点并合理规避各自缺点，适用于在施工降水管控严格的地区进行较大断面地下构筑物的修建。
需要说明的是，地下隧道暗挖工程参数来自于前期地勘，包括地下水位线、地质特征等，从而为束合管幕与顶管冻结的设计和施工提供数据支撑。
当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种束合管幕结合顶管冻结的地下隧道暗挖构筑方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、两侧工作井施工：从地面开挖基坑至坑底，并在四周施作围护结构，形成工作井；
S2、在两工作井之间进行方形顶管施工，形成顶管管幕，顶管管幕呈倒U型结构，其包括底部左右两侧的工作间大顶管、顶部左右两侧的工作间大顶管以及相邻两工作间大顶管之间的若干小顶管；
S3、先清理方形顶管间的泥土，再在相邻两工作间大顶管之间预留贯穿两者之间小顶管的穿束管，随后对小顶管进行混凝土填充，并在相邻两工作间大顶管内由中间向两侧在穿束管内进行预应力锁对称交错张拉，形成束合管幕，最后进行压浆封锚作业；
S4、对顶部左右两侧的工作间大顶管进行混凝土填充；
S5、在基坑施工方形顶管一侧的对侧进行垂直冻结管钻孔施工，在基坑左右两侧之间以及底部左右两侧的工作间大顶管之间进行曲线冻结管钻孔施工；
S6、通过冷冻设备向垂直冻结管和曲线冻结管内循环导入冷却液，垂直冻结管和曲线冻结管连续吸收管外的热量，形成冻土帷幕；
S7、在束合管幕与冻土帷幕的复合超前支护下，进行隧道土体开挖，并在冻土帷幕对应的已开挖区域紧跟施作初期支护；
S8、待土体全部挖完后，在隧道内施作防水层和二衬，并预留注浆管；当二衬在冻土帷幕对应区域的施工完成后，关闭冷冻设备，停止冻结，回收冻结液，并填充无法回收的冻结管，随后对底部左右两侧的工作间大顶管进行混凝土填充；当二衬全部构筑完成后，通过预留的注浆管进行跟踪式融沉注浆处理，直至结构处于稳定状态。
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