一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及地下工程的修建技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)。包括位于既有隧道延伸方向左右兩側(cè)的多根抗拔樁和架設(shè)于既有隧道上方的鋼管，位于既有隧道同側(cè)的抗拔樁依次間隔均勻排列，鋼管固定在既有隧道兩側(cè)的兩根相對的抗拔樁的上端。本發(fā)明的目的在于克服上述不足和缺陷，解決目前既有隧道上方基坑開挖的問題，提出一種對既有隧道的開挖及保護(hù)方法，達(dá)到上方基坑開挖之前將運(yùn)營隧道封閉起來，達(dá)到基坑開挖對既有隧道零擾動的效果。
【專利說明】
一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及地下工程的修建技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市軌道交通項(xiàng)目的興建，在各大城市主城區(qū)均修建了大量的隧道工程，后期在既有隧道上方進(jìn)行城市地下空間開發(fā)或城市道路隧道建設(shè)時，地層土體開挖的卸載會引起既有隧道隨著土體的回彈向上隆起。為了減少既有隧道的隆起，目前多采用對隧道兩側(cè)及頂部土體注漿或攪拌加固保護(hù)，并在隧道兩側(cè)設(shè)置抗拔粧兼顧一定的隔離作用，然后分塊進(jìn)行土體開挖和新建結(jié)構(gòu)的澆筑，通過增加地層剛度、減小每次的開挖面積，利用時空效應(yīng)來減小隧道的隆起量。如南京市龍蟠路隧道、上海東方路下立交工程、杭州金沙湖綠洲下沉廣場工程等工程，均采用了類似的施工方法。
[0003]既有的施工方法隧道上方土體開挖后，開挖基坑底面在豎直方向上沒有約束，所以不能從根本上避免下方地層的隆起。基坑分塊開挖理論上可以利用基坑底部土體隆起的時空效應(yīng)，減小隆起量，但由于降低了施工效率，客觀上又增加了基坑底暴露時間，最終對基坑隆起的控制作用非常有限。從實(shí)踐效果來看，部分地下工程土體開挖期間引起的下方隧道隆起量超過了隧道正常運(yùn)營的允許位移標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]有人提出了預(yù)先在隧道周圍形成混凝土保護(hù)殼，降低基坑開挖引起的既有隧道的隆起。如專利號為“CN104532849A”的名為“一種運(yùn)營地鐵隧道上方基坑開挖方法”的中國發(fā)明專利，該專利介紹了一種使用地下連續(xù)墻配合頂進(jìn)管節(jié)并配合現(xiàn)澆混凝土板形成保護(hù)殼，然后分段開挖的施工方法進(jìn)行既有隧道上保護(hù)的方法，該方法首先在既有隧道的兩側(cè)搭建防護(hù)結(jié)構(gòu)，該防護(hù)結(jié)構(gòu)為管粧結(jié)構(gòu)與混凝土澆筑形成的鋼筋混凝土墻，再在既有隧道的上方使用頂進(jìn)法將管節(jié)布設(shè)于既有隧道的上方，在頂管內(nèi)澆筑混凝土并與兩側(cè)的地下連續(xù)墻澆筑成整體結(jié)構(gòu)，完成保護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，然后距離該保護(hù)結(jié)構(gòu)5m的地方開始施工第二個保護(hù)結(jié)構(gòu)，頂管之間5米的空隙通過現(xiàn)澆混凝土連接，然后依次間隔開挖。該方法利用豎向的地下連續(xù)墻和水平的頂管共同形成保護(hù)結(jié)構(gòu)，然后通過間隔施工減小每次開挖的工程量，減小隧道隆起的幾率。但是該方法隧道兩側(cè)地下連續(xù)墻施工時對既有隧道的影響很大，極易引起隧道發(fā)生水平位移和橫向橢圓變形；另外，實(shí)際工程中地鐵區(qū)間隧道均為并行的兩條隧道，這將使得保護(hù)結(jié)構(gòu)中水平混凝土板的跨度太大，當(dāng)?shù)讓酉蛏下∑饡r，混凝土板隨著拱起。若通過增大板的厚度抵抗變形，混凝土板厚度至少需要3米以上，這極大地增加了工程投資和施工難度，不利于推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】中提到的現(xiàn)有間隔開挖、分段施工技術(shù)以及既有發(fā)明提出的保護(hù)方案存在的施工效率低，保護(hù)效果差以及方案可實(shí)施性差等問題，提供一種新的對地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括位于既有隧道延伸方向左右兩側(cè)的多根抗拔粧和架設(shè)于既有隧道上方的鋼管，位于既有隧道同側(cè)的抗拔粧依次間隔均勻排列，鋼管固定在既有隧道兩側(cè)的兩根相對的抗拔粧的上端。
[0007]進(jìn)一步的所述的鋼管與抗拔粧上端對應(yīng)處開設(shè)有開口，抗拔粧上端設(shè)置有穿設(shè)于該開口內(nèi)的鋼筋，抗拔粧與鋼管通過鋼筋與混凝土澆筑在一起形成整體結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步的所述的鋼筋為L型結(jié)構(gòu)，包括沿抗拔粧的長度方向布置的伸入到抗拔粧內(nèi)的下筋條和沿鋼管的長度方向布置從鋼管開口處伸入到鋼管內(nèi)鉤掛住鋼管的上筋條。
[0009]進(jìn)一步的所述的鋼管內(nèi)徑滿足人員進(jìn)入進(jìn)行切割鋼管作業(yè)需求。
[0010]進(jìn)一步相鄰鋼管之間間隔距離為20?30cm
[0011]—種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0012]1、在既有隧道延伸方向的兩側(cè)間隔設(shè)置鋼筋混凝土抗拔粧；
[0013]2、在一側(cè)抗拔粧遠(yuǎn)離既有隧道的一側(cè)地面上開挖頂管始發(fā)工作坑，在另一側(cè)抗拔粧遠(yuǎn)離既有隧道一側(cè)地面上開挖與始發(fā)工作坑對應(yīng)的接收工作坑；
[0014]3、使用頂管法將鋼管一端從始發(fā)工作坑頂入到接收工作坑內(nèi)；
[0015]4、人工在鋼管內(nèi)澆筑混凝土形成鋼管混凝土梁，并與既有隧道兩側(cè)對應(yīng)的抗拔粧固定連接在一起；
[0016]5、依次施工，直到所有的鋼管混凝土梁與抗拔粧的上端固定連接，形成既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)，然后開挖鋼管上方土體，施工擬建地下結(jié)構(gòu)。
[0017]進(jìn)一步的所述的步驟中人工進(jìn)入到鋼管內(nèi)，先將鋼管與抗拔粧上端連接處割開，再在抗拔粧的上端植入下筋條，將上筋條從割開的開口中伸入到鋼管中，最后在鋼管和抗拔粧中灌注混凝土將抗拔粧、下筋條、上筋條和鋼管固定連接為整體結(jié)構(gòu)。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有: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土體，本發(fā)明方法通過預(yù)先在既有隧道的外側(cè)搭建保護(hù)結(jié)構(gòu)的方法，可以有效的防止因開挖造成的既有隧道隆起的問題，基坑開挖可以開挖至隧道頂面上方2?3m的位置，能夠最大限度利用地下空間。
[0019]搭建既有隧道外側(cè)的保護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過程中，每個施工步驟對既有隧道的擾動均很小，大大提高地鐵隧道運(yùn)營期間的安全可靠性。
[0020]本發(fā)明搭建的既有隧道保護(hù)結(jié)構(gòu)可沿著既有隧道的縱向任意延伸，因此不需要使用分段開挖的施工方法，本發(fā)明的基坑可以一次性開挖完成而不用擔(dān)心隧道隆起變形的問題，極大地提高了基坑施工的進(jìn)度和結(jié)構(gòu)的整體性。
[0021]此外，本發(fā)明方法可以適用于幾條隧道并行的情況，通過在并行隧道之間增設(shè)抗拔粧，并與水平的鋼管混凝土連接，減小了水平保護(hù)結(jié)構(gòu)的跨度，可防止水平保護(hù)結(jié)構(gòu)隨著地層隆起產(chǎn)生過大的拱起。
[0022]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)營隧道上方基坑開挖對既有隧道的影響問題，提出一種對運(yùn)營隧道的保護(hù)方法，實(shí)現(xiàn)基坑開挖對運(yùn)營隧道基本無擾動的效果。
【附圖說明】
[0023]圖1:本實(shí)施例的步驟I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2:本實(shí)施例的步驟2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3:本實(shí)施例的步驟3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4:本實(shí)施例的步驟4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5:本實(shí)施例的步驟5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6:本發(fā)明的圖5的A-A視圖；
[0029]其中:I一既有隧道;2—抗拔粧;3—始發(fā)工作坑;4一接收工作坑;5—鋼管;6—地下結(jié)構(gòu);7—開挖基坑;8—上筋條;9 一下筋條。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031]如圖1?5，本實(shí)施例的保護(hù)結(jié)構(gòu)為“Ir”型框架結(jié)構(gòu)，包括為既有隧道I延伸方向兩側(cè)的多根抗拔粧2，位于既有隧道I同側(cè)的抗拔粧2依次間隔均勻排列，抗拔粧2圍繞在既有隧道I的左右兩側(cè)(如圖1所示，既有隧道的左右兩側(cè)為圖中既有隧道I的左右方向)，抗拔粧2距離既有隧道I的距離不小于lm。既有隧道I兩側(cè)的抗拔粧2相對布置，抗拔粧2的上端設(shè)置有鋼管5，鋼管5為架設(shè)于開挖基坑7和既有隧道I之間的鋼管結(jié)構(gòu)，使用頂管法將鋼管5安裝在既有隧道I的上方。
[0032]抗拔粧2的施工方法為:先在既有隧道I的兩側(cè)進(jìn)行鉆孔，然后在孔內(nèi)灌注鋼筋混凝土形成抗拔粧2?？拱位?為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗拔粧2上端的孔內(nèi)灌注砂漿，便于鋼管5的頂進(jìn)施工。
[0033]鋼管5內(nèi)灌注混凝土形成鋼管混凝土梁，梁的中部分別固定在既有隧道I兩側(cè)的對應(yīng)位置的抗拔粧2上端，與兩根抗拔粧2形成“π”型框架結(jié)構(gòu)，沿既有隧道I延伸方向排布多個“ji”型框架結(jié)構(gòu)，相鄰“31”型框架結(jié)構(gòu)之間間隔20?30cm，多個“31”型框架結(jié)構(gòu)形成圍繞在既有隧道I外側(cè)的保護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0034]鋼管5正對抗拔粧2的位置開設(shè)有開口，抗板狀2的上端植入鋼筋，鋼筋通過混凝土澆筑固定在抗拔粧2和鋼管5上，形成整體結(jié)構(gòu)，如圖4所示。鋼筋包括沿抗拔粧2的長度方向布置的下筋條9和沿鋼管5的長度方向布置的上筋條8，下筋條9澆筑在抗拔粧2內(nèi)，上筋條8澆筑在鋼管5內(nèi)，上筋條8固定在下筋條9的上端與下筋條9形成L型結(jié)構(gòu)。
[0035]具體的施工過程包括以下步驟:
[0036]1、如圖1所示，在既有隧道I延伸方向的兩側(cè)間隔設(shè)置鋼筋抗拔粧2，抗拔粧2使用鉆孔灌注法進(jìn)行施工，沿既有隧道I的延伸方向依次排布；
[0037]2、如圖2所示，在一側(cè)抗拔粧2遠(yuǎn)離既有隧道I的一側(cè)地面上開挖頂管始發(fā)工作坑3，在另一側(cè)抗拔粧2遠(yuǎn)離既有隧道I 一側(cè)地面上開挖與始發(fā)工作坑3對應(yīng)的接收工作坑4，始發(fā)工作坑3與接收工作坑4分別位于開挖基坑7的兩側(cè)，由于始發(fā)工作坑3與接收工作坑4并不位于既有隧道I的上方，開挖這兩個坑并不會造成既有隧道I的隆起變形，而且既有隧道I的兩側(cè)已經(jīng)設(shè)置有抗拔粧2，抗拔粧2形成側(cè)面保護(hù)結(jié)構(gòu)，也能夠防止既有隧道I向兩側(cè)發(fā)生水平位移；
[0038]3、如圖3所示，使用頂管法將鋼管5—端從始發(fā)工作坑3頂入到接收工作坑4內(nèi)，鋼管5垂直于既有隧道I的延伸方向，鋼管5從抗拔粧2上端的砂漿中穿過；
[0039]4、如圖4所示，將鋼管5與既有隧道I兩側(cè)的兩根相對的抗拔粧2固定連接在一起形成Y’形框架，具體工序?yàn)?，工作人員進(jìn)入到鋼管5內(nèi)，將鋼管5與抗拔粧2上端連接處割開，再在抗拔粧2的上端植入鋼筋，將上筋條8插入到割開的鋼管5中，在澆筑混凝土將上筋條8、鋼管5、下筋條9和抗拔粧2澆筑固定在一起，在鋼管5內(nèi)灌注混凝土 ；
[0040]5、如圖5所示，依次施工，直到所有的鋼管5與抗拔粧2的上端固定連接，開挖鋼管5上方土體，施工擬建地下結(jié)構(gòu)6。
[0041]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括位于既有隧道(I)延伸方向左右兩側(cè)的多根抗拔粧(2)和架設(shè)于既有隧道(I)上方的鋼管(5)，位于既有隧道(I)同側(cè)的抗拔粧(2)依次間隔均勻排列，鋼管(5)固定在既有隧道(I)兩側(cè)的兩根相對的抗拔粧(2)的上端。2.如權(quán)利要求1所述的一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的鋼管(5)與抗拔粧(2)上端對應(yīng)處開設(shè)有開口，抗拔粧(2)上端設(shè)置有穿設(shè)于該開口內(nèi)的鋼筋，抗拔粧(2)與鋼管(5)通過鋼筋與混凝土澆筑在一起形成整體結(jié)構(gòu)。3.如權(quán)利要求2所述的一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的鋼筋為L型結(jié)構(gòu)，包括沿抗拔粧(2)的長度方向布置的伸入到抗拔粧(2)內(nèi)的下筋條(9)和沿鋼管(5)的長度方向布置從鋼管(5)開口處伸入到鋼管(5)內(nèi)鉤掛住鋼管(5)的上筋條4.如權(quán)利要求3所述的一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的鋼管(5)內(nèi)徑滿足人員進(jìn)入進(jìn)行切割鋼管作業(yè)需求。5.如權(quán)利要求1所述的一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰鋼管(5)之間間隔距離為20?30cmo6.—種如權(quán)利要求1所述的一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)、在既有隧道(I)延伸方向的兩側(cè)間隔設(shè)置鋼筋抗拔粧(2); 2)、在一側(cè)抗拔粧(2)遠(yuǎn)離既有隧道(I)的一側(cè)地面上開挖頂管始發(fā)工作坑(3)，在另一側(cè)抗拔粧(2)遠(yuǎn)離既有隧道(I) 一側(cè)地面上開挖與始發(fā)工作坑(3)對應(yīng)的接收工作坑(4); 3)、使用頂管法將鋼管(5)—端從始發(fā)工作坑(3)頂入到接收工作坑(4)內(nèi)； 4)、人工進(jìn)入到鋼管(5)內(nèi)將鋼管(5)與既有隧道(I)兩側(cè)的兩根相對的抗拔粧(2)固定連接在一起； 5)、依次施工，直到所有的鋼管(5)與抗拔粧(2)的上端固定連接，開挖鋼管(5)上方土體，施工擬建地下結(jié)構(gòu)(6)。7.如權(quán)利要求6所述的一種如權(quán)利要求1所述的一種對新建地下工程下方既有隧道的保護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于:所述的步驟4)中人工進(jìn)入到鋼管(5)內(nèi)，先將鋼管(5)與抗拔粧(2)上端連接處割開，再在抗拔粧(2)的上端植入下筋條(9)，將上筋條(8)從割開的開口中伸入到鋼管(5)中，最后在鋼管(5)和抗拔粧(2)中灌注混凝土將抗拔粧(2)、下筋條(9)、上筋條(8)和鋼管(5)固定連接為整體結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】E21F11/00GK105862930SQ201610379597
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】肖明清, 孫文昊, 胡威東, 李新平, 范東方, 豆海濤
【申請人】中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司