一種運(yùn)營地鐵隧道上方基坑開挖方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種運(yùn)營地鐵隧道上方基坑開挖方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國城市的快速發(fā)展，城市交通越來越擁堵，這嚴(yán)重制約了城市的發(fā)展。地鐵作為一種公共交通方式在城市交通中起到的作用越來越重要，地鐵工程作為國家城市的生命線工程，在后繼工程施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)已有地鐵的保護(hù)。此外，在城市發(fā)展中，為了充分利用城市土地資源，不可避免的要在地鐵保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行基坑的開挖。例如，天津西站交通樞紐西青道下沉隧道工程上跨域天津地鐵I號(hào)線區(qū)間既有箱體工程；上海東西通道跨越地鐵二號(hào)線工程；杭州鐵路東站西廣場地下室的2層超大空間開發(fā)項(xiàng)目以及重慶地鐵旁基坑的開挖就不可避免的會(huì)對(duì)運(yùn)營地鐵造成影響。由此可見，隨著城市地下空間開挖的快速發(fā)展和軌道交通網(wǎng)絡(luò)化的完善，已建地鐵隧道和新建工程之間的沖突日益突出?；娱_挖引起地鐵上方卸荷，造成運(yùn)營地鐵有不同程度的差異變形，這嚴(yán)重影響了列車運(yùn)營安全，極大的影響人民生命財(cái)產(chǎn)安全以及社會(huì)穩(wěn)定。這就要求隧道上方基坑開挖中最大限度的減小對(duì)運(yùn)營地鐵的影響，保障運(yùn)營地鐵的穩(wěn)定性。目前已有方法處理周期長、費(fèi)用消耗大、保護(hù)效果不佳。隨著城市化的快速推進(jìn)，研宄運(yùn)營地鐵上方基坑開挖方法成為工程師們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題之一。
[0003]本發(fā)明專利之前運(yùn)營地鐵隧道上方基坑開挖廣泛采用SMW工法、分段開挖、及時(shí)堆載回壓等施工措施。目前采用的SMW工法可以限制隧道側(cè)向變形，然而基坑開挖對(duì)隧道的影響更主要體現(xiàn)在豎向變形。SMW配合分段開挖這種開挖方法雖然可以在一定程度上減小基坑開挖對(duì)運(yùn)營地鐵的影響，且能在一定程度上減小運(yùn)營地鐵的差異沉降。然而這種基坑開挖方法和保護(hù)措施只能在運(yùn)營地鐵上方明挖完成后澆筑底板，這種方法使隧道周圍土體暴露于大氣中，降低了隧道的可靠性，且基坑開挖過程中雨水可能對(duì)運(yùn)營隧道的侵蝕，打破了運(yùn)營隧道的安全可靠的運(yùn)營環(huán)境。采用及時(shí)堆載回壓措施雖然可以糾正隧道的變形，然而運(yùn)營隧道更注重的是列車運(yùn)營線路的穩(wěn)定性，這種反復(fù)加載的方式對(duì)隧道的受力與穩(wěn)定不利。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市運(yùn)營地鐵與基坑開挖之間的沖突日益突出。國家及人民對(duì)安全的要求越來越高；無限制的增大保護(hù)結(jié)構(gòu)既不經(jīng)濟(jì)又不環(huán)保，效果不佳。因此，急需一種能在基坑開挖之前封閉隧道的開挖方法，使得基坑開挖對(duì)運(yùn)營地鐵隧道“O”擾動(dòng)。
[0004]步驟一，首先在地平線(I)下根據(jù)基坑尺寸確定基坑的基坑輪廓線(2)并確定基坑劃分區(qū)域與運(yùn)營地鐵隧道的相對(duì)位置關(guān)系，該方法將基坑劃分為五個(gè)區(qū)域:基坑I (4)，基坑II (8)，基坑III (14)，基坑IV (16)和基坑V (17)。所述基坑I (4)，基坑III (14)和基坑II (8)自左向右依次位于地平面(I)下方，所述基坑1(4)的下方具有基坑IV (16)，基坑II⑶的下方具有基坑V (17)，基坑III (14)的下方為運(yùn)營地鐵隧道(3);
[0005]所述基坑I (4)的左側(cè)具有基坑I部分維護(hù)結(jié)構(gòu)(5)，基坑II (8)的右側(cè)具有基坑II維護(hù)結(jié)構(gòu)(9)，基坑III (14)和運(yùn)營地鐵隧道(3)中間過渡部位為頂管混凝土(13)，該頂管混凝土(13)澆筑于頂管(12)內(nèi)部，所述基坑IV (16)的左側(cè)具有基坑IV維護(hù)結(jié)構(gòu)(18)，下部為基坑IV底板混凝土(20)，基坑V (17)的右側(cè)具有基坑V維護(hù)結(jié)構(gòu)(19)，下部為基坑V底板混凝土(21)，所述運(yùn)營地鐵隧道(3)的左側(cè)和基坑IV (16)的結(jié)合部位具有左側(cè)地下連續(xù)墻(7)，右側(cè)與基坑V (17)的結(jié)合部位具有右側(cè)地下連續(xù)墻(11)，該左側(cè)地下連續(xù)墻(7)上部設(shè)置有左側(cè)地下連續(xù)墻導(dǎo)向槽(6)，該右側(cè)地下連續(xù)墻(11)的上部設(shè)置有右側(cè)地下連續(xù)墻導(dǎo)向槽(10)；
[0006]步驟二，利用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行基坑1(4)開挖，反鏟挖掘機(jī)施工工程中采用逆作法施做基坑I部分維護(hù)結(jié)構(gòu)(5)，之后利用挖槽機(jī)挖出左側(cè)連續(xù)墻(7)位置處土體，在挖槽之前首先制作保護(hù)基槽上口的左側(cè)地下連續(xù)墻導(dǎo)向槽(6)，采用泥漿護(hù)壁方法進(jìn)行施工，按左側(cè)連續(xù)墻(7)設(shè)計(jì)的墻寬與墻深分段挖槽，放置鋼筋骨架，用導(dǎo)管灌注混凝土形成鋼筋混凝土墻。為使得左側(cè)連續(xù)墻(7)與頂管混凝土(13)后期連接成整體，左側(cè)連續(xù)墻(7)中鋼筋應(yīng)伸出地下連續(xù)墻200?300mm ；
[0007]步驟三，基坑I (4)開挖完成后，采用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行基坑II (8)的開挖，反鏟挖掘機(jī)施工工程中采用逆作法施做基坑II維護(hù)結(jié)構(gòu)(9)，待基坑II (8)挖到運(yùn)營地鐵隧道(3)上方3m位置處，利用挖槽機(jī)挖出右側(cè)地下連續(xù)墻(11)位置處土體，在挖槽之前首先制作保護(hù)基槽上口的右側(cè)地下連續(xù)墻導(dǎo)向槽(10)，采用泥漿護(hù)壁方法進(jìn)行施工，按右側(cè)連續(xù)墻(11)設(shè)計(jì)的墻寬與墻深分段挖槽，放置鋼筋骨架，用導(dǎo)管灌注混凝土形成右側(cè)地下連續(xù)墻(11)。為使得右側(cè)連續(xù)墻(11)與頂管混凝土(13)后期連接成整體，右側(cè)地下連續(xù)墻(11)中鋼筋應(yīng)伸出地下連續(xù)墻200?300mm ；
[0008]步驟四，待左側(cè)連續(xù)墻(7)和右側(cè)地下連續(xù)墻(11)施做完畢后，在基坑I (4)內(nèi)靠近基坑111(14) 一側(cè)設(shè)置頂進(jìn)設(shè)備，借助頂進(jìn)設(shè)備的頂力克服管道與周圍土壤的摩擦力，將第一節(jié)頂管(12)頂入土層，第一節(jié)管子頂入后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)，在頂管全部頂入后，挖出頂管內(nèi)土體，在左側(cè)連續(xù)墻(7)和右側(cè)地下連續(xù)墻(11)上方設(shè)置模板，隨后在頂管(12)、左側(cè)連續(xù)墻(7)及右側(cè)連續(xù)墻(11)內(nèi)現(xiàn)場澆筑混凝土。使頂管混凝土(13)與左側(cè)連續(xù)墻(7)和右側(cè)地下連續(xù)墻(11)連接成整體，待一個(gè)斷面頂管及混凝土施工完畢后，在距離該斷面5m處進(jìn)行下一個(gè)斷面頂管的施工，如此循環(huán)進(jìn)行運(yùn)營隧道上方頂管的頂進(jìn)工作；
[0009]步驟五，在運(yùn)營地鐵隧道(3)上方頂管(12)及頂管混凝土(13)均施工完畢后，進(jìn)行基坑III (14)的開挖:基坑III (14)在開挖中采用跳挖法進(jìn)行開挖，所述基坑III (14)包括第一基坑部(23)，第二基坑部(24)，第三基坑部(25)，第四基坑部(26)和第五基坑部(27)，所述第四基坑部(26)位于第一基坑部(23)和第二基坑部(24)之間，第五基坑部(27)位于第二基坑部(24)和第三基坑部(25)之間；
[0010]步驟六，基坑III (14)開挖完成且底板混凝土(15)封底完成之后，運(yùn)營隧道周圍形成混凝土保護(hù)圈。隨后進(jìn)行基坑IV (16)與基坑V (17)的開挖，基坑IV (16)與基坑V (17)采用流水施工，利用反鏟挖掘機(jī)開挖至底坑底部設(shè)計(jì)標(biāo)高。開挖過程中采用逆作法施做基坑IV維護(hù)結(jié)構(gòu)(18)以及基坑V維護(hù)結(jié)構(gòu)(19)，當(dāng)基坑開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，清除坑底浮土，對(duì)場地進(jìn)行平整后，立即澆筑基坑IV底板混凝土(20)及基坑V底板混凝土(21)。
[0011]步驟五中所述的跳挖法包括以下步驟:首先按照第一基坑部(23)，第二基坑部
(24)和第三基坑部(25)的順序開挖，開挖完成后，開挖第四基坑部(26)和第五基坑部
(27)，當(dāng)基坑III (14)開挖完成后清理坑底浮土并對(duì)土體進(jìn)行一定的夯實(shí)后立即在第四基坑部(26)和第五基坑部(27)澆筑底板混凝土(15)，底板混凝土(15)與兩側(cè)頂管混凝土
(13)、左側(cè)地下連續(xù)墻(7)及右側(cè)地下連續(xù)墻(11)澆筑成一體。
[0012]有益效果:
[0013]隨著城市的快速發(fā)展，城市空間越來越緊張，城市建設(shè)過程中不可避免的會(huì)遇到運(yùn)營地鐵隧道上方修建基坑的情況。傳統(tǒng)方法中，運(yùn)營隧道上方要保留大量未擾動(dòng)土體，本發(fā)明方法通過預(yù)先施做隧道保護(hù)層的方法，基坑可以開挖至隧道頂面上方I?2m位置，最大限度利用地下空間。
[0014]本發(fā)明方法有效避免隧道周圍土體暴露于大氣環(huán)境中，且有效防止雨水、地下水等對(duì)運(yùn)營地鐵周圍土體的浸泡及侵蝕作用，使得運(yùn)營地鐵周圍土體處于原始未擾動(dòng)狀態(tài)，大大提高地鐵隧道運(yùn)營期間的安全可靠性。
[0015]以往隧道上方基坑開挖通常采用及時(shí)堆載回壓措施來糾正隧道的變形，雖說這種方法最終使得隧道處于平衡狀態(tài)，然而基坑開挖和堆載回壓使得隧道反復(fù)變形，這種反復(fù)加卸載引起的變形經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致隧道維護(hù)結(jié)構(gòu)開裂，降低運(yùn)營地鐵隧道的耐久性。通過本發(fā)明方法，基坑開挖之前在隧道周圍形成一個(gè)保護(hù)罩，最大限度降低基坑開挖引起的隧道變形，且避免了后期堆載回壓導(dǎo)致的隧道反復(fù)變形，使得隧道維護(hù)結(jié)構(gòu)始終處于正常使用范圍之內(nèi)。
[0016]此外，目前常用的方法雖說可以限制基坑開挖引起的運(yùn)營隧道變形，然而這些方法所采用的保護(hù)結(jié)構(gòu)并沒有作為基坑的一部分，這就導(dǎo)致極大地材料浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。采用本發(fā)明方法，保護(hù)結(jié)構(gòu)即可以確保運(yùn)營地鐵隧道的安全，后期又能作為基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu)，這就極大節(jié)約了材料，降低業(yè)主的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
[0017]總體而言，本發(fā)明的目的在于克服上述不足和缺陷，解決目前運(yùn)營地鐵上方基坑開挖的問題，提出一種運(yùn)營地鐵上方基坑開挖及保護(hù)方法，達(dá)到上方基坑開挖之前將運(yùn)營地鐵隧道封閉起來，達(dá)到基坑開挖對(duì)運(yùn)營地鐵隧道“O”擾動(dòng)的效果。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明運(yùn)營地鐵上方基坑開挖支護(hù)方法示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明運(yùn)營地鐵上方基坑III開挖方法的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0021]如圖所示:一種運(yùn)營地鐵隧道上方基坑開挖方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0022]步驟一，根據(jù)基坑尺寸確定基坑的基坑輪廓線(2)并確定基坑劃分區(qū)域與地鐵隧道的相對(duì)位置關(guān)系，該方法將基坑劃分為五個(gè)區(qū)域:基坑I (4)，基坑II (8)，基坑III (14)，基坑IV (16)和基坑V (17)。所述基坑I (4)，基坑III (14)和基坑II (8)自左向右依次位于地平面⑴下方，所述基坑I (4)的下方具有基坑IV (16)，基坑II⑶的下方具有基坑V (17)，基坑III (14)的下方為運(yùn)營地鐵隧道(3)；
[0023]所述基坑I (4)的左側(cè)具有基坑I部分維護(hù)結(jié)構(gòu)(5)，基坑II (8)的右側(cè)具有基坑II維護(hù)結(jié)構(gòu)(9)，基坑III (14)和運(yùn)營地鐵隧道(3)中間過渡部位為頂管混凝土(13)，該頂管混凝土(13)澆筑于頂管(12)內(nèi)部，所述基坑IV (16)的左側(cè)具有基坑IV維護(hù)結(jié)構(gòu)(18)，下部為基坑IV底板混