潜移式围堰明挖法

摘要

本发明是潜移式围堰明挖法，包括如下步骤：1）围成潜移式围堰体，使用倒扣的盒体11依次围成施工体1、拆除体2和建造体3；2）挖去施工体1内的泥土，建造隧道；3）移走拆除体2；4）建造建造体3；5）重复步骤2）至4），直至完成隧道施工；步骤3）移走拆除体2的步骤中，脱离后的拆除体2可作为新的建造体3重复使用。优点：本发明可缩短施工周期；在宽水域不影响航路通行；可以实现长距离、超长距离的隧道施工，对环境影响小。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种可用于中、深水下隧道施工的潜移式围堰明挖法，属于隧道施工技术领域。

背景技术

现有隧道施工通常建造周期长，投入设备多，且对环境的影响巨大。因此，缩短施工周期，改善施工环境，减少环境影响一直是隧道行业的亟待解决的问题。

现有隧道的施工方法有：围堰明挖法、顶管法、新奥法、沉管法、盾构法等。

围堰明挖法，如图1所示，仅适用于浅水条件。

顶管法是一种暗挖式施工方法。这种方法的缺点在于大直径、超长顶进、纠偏困难，且仅适宜于小型直线型隧道。

新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用爆破技术，进行全断面开挖的施工方法，新奥法仅适宜于在岩石内建造隧道。

沉管法是将一段隧道整体经水面运送到安装处，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，沉管法是在水上平台进行水底操作，施工困难，受环境影响大，成本高昂。

盾构法的缺点在于盾构机投资大。

发明内容

本发明提出的是一种可用于隧道施工的移动式围堰明挖法，其目的旨在克服现有技术所存在的缺陷，解决如何在中、深水条件下建造隧道的技术难题。

本发明的技术解决方案：潜移式围堰明挖法，包括如下步骤：

1）围成潜移式围堰体，使用倒扣的盒体依次围成施工体、拆除体和建造体；

2）挖去施工体内的泥土，建造隧道；

3）移走拆除体；

4）建造建造体；

5）重复步骤2）至4），直至完成隧道施工；

步骤3）移走拆除体的步骤中，脱离后的拆除体可作为新的建造体重复使用。

本发明的优点：本发明可缩短施工周期；在宽水域不影响航路通行；可以实现长距离、超长距离的隧道施工，对环境影响小。

附图说明

图1是现有围堰明挖法的堰体截面图。

图2是盒体11的主视图。

图3是盒体11的俯视图。

图4是潜移式围堰明挖法中所围成的堰体俯视图。

图5是图4中B-B截面视图。

图6是潜移式围堰明挖法中所围成的堰体主视图。

图7是潜移式围堰明挖法中移走拆除体2的初始状态示意图。

图8是潜移式围堰明挖法中施工体1和拆除体2隔离的状态示意图。

图9是潜移式围堰明挖法中放下拆除体2两侧的A全端面隔断8a和B全端面隔断8b，提升拆除体2左侧的仿形端面隔断9的状态示意图。

图10是潜移式围堰明挖法中拆除体2逐渐拔出的状态示意图。

图11是拆除体2上浮过程中的受力图。

图12是潜移式围堰体中拆除体2拔出后的状态示意图。

图13是建造建造体3的初始状态示意图。

图14是建造体3初步插入土壤后的示意图。

图15是图14的截面视图。

图16是建造体3所受的压力示意图。

图17是建造体3压入土壤后的示意图。

图18是建造体3变为新的施工体1示意图。

图19是全端面隔断8的主视图。

图20是全端面隔断8的轴侧视图。

图21是仿形端面隔断9的主视图。

图22是全端面隔断8或仿形端面隔断9的仰视图。

图中1是施工体、2是拆除体、3是建造体、4是舱体、5是左端隔断、6是右端隔断、7是侧隔断、8是全端面隔断、8-1是隔断、8-2是矩形体、9是仿形端面隔断、9-1是隔断、9-2是矩形体、9-3是仿形边、10是拼接单元、11是盒体、12是密闭腔、13是隔断升降装置。

具体实施方式

如图2～图22所示，适用中、深水条件的潜移式围堰明挖法，包括如下步骤：

1）围成潜移式围堰体：使用倒扣的盒体11（如图2、图3所示）依次围成施工体1、拆除体2和建造体3；

2）挖去施工体1内的泥土，建造隧道；

3）移走拆除体2：如图4所示，拆除体2和施工体1贯通，隧道已完成拆除体2处的施工，拆除体2内的全端面隔断8和仿形端面隔断9的状态如图7所示；步骤包括：

①隔离施工体1和拆除体2；

如图8所示，压入施工体1左侧的仿形端面隔断9，对仿形端面隔断9周围进行填充，使施工体1和拆除体2隔离；

②拔出拆除体2；包括

a放下拆除体2两侧的A全端面隔断8a和B全端面隔断8b，如图9所示；

b提升拆除体2左侧的仿形端面隔断9，如图9所示；

c排出舱体4内水，向拆除体2下部通入气体，使拆除体2所受向上的力大于向下的力，从而使拆除体2上浮，如图11所示；

d拆除体2上浮过程中，两侧的A全端面隔断8a和B全端面隔断8b也随之不断放下，直至拔出拆除体2，如图12所示；

4）建造建造体3：包括

①建造体3与施工体1对接：将建造体3运送到施工体1的右侧，并使建造体3和施工体1的拼接单元对接，如图13所示；

②下沉建造体3：放下建造体3左右两侧的A全端面隔断8a和B全端面隔断8b；排出舱体4内的空气，并向舱体4内充水，建造体3逐渐下沉并初步插入土壤，使舱体4、侧隔断7、左端隔断5、右端隔断6和土壤形成密闭腔12，如图14、图15所示；

③建造体3压入土层：排出建造体3下部密闭腔12内的水，使密闭腔12内局部形成负压，由于建造体3向下的合力远大于建造体3向上的合力，受力图如图16所示，因此，排水的过程中，建造体3在向下的合力作用下逐步压入土层，直至设定位置，如图17所示；

④建造体3与施工体1贯通：继续排出密闭腔及盒体11连接处的水，提升建造体3左侧的A全端面隔断8a和施工体1右侧的B全端面隔断8b，建造体3与施工体1贯通，此时，建造体3变为新的施工体1，如图18所示。

5）重复步骤2）至4），直至完成隧道施工。

步骤3）移走拆除体的步骤中，脱离后的拆除体2可作为新的建造体3重复使用。

如图2～图5所示，倒扣的盒体11，其结构包括舱体4、侧隔断7、左端隔断5、右端隔断6和密封装置，所述舱体4安装在侧隔断7的上方，左端隔断5和右端隔断6分别安装在所述舱体4的两端，所述舱体4、侧隔断7、左端隔断5和右端隔断6之间密封，所述左端隔断5内安装有A全端面隔断8a和仿形端面隔断9，右端隔断6内安装有B全端面隔断8b，所述A全端面隔断8a、B全端面隔断8b和仿形端面隔断9的上部各安装有一套隔断升降装置13，所述盒体11的两端还安装有用于盒体11之间对接的拼接单元，所述拼接单元上安装有密封装置，当盒体11两端的全端面隔断8放下时，舱体4、侧隔断7、左端隔断5和右端隔断6共同围成所述倒扣的盒体11。

盒体11的作用是为了形成隧道建造的施工空间。

舱体4的作用是通过充气增加盒体11的浮力或通过注水增加盒体11的重力。

左端隔断5的作用是用于隔离盒体11后端的水和土壤。

右端隔断6的作用是用于隔离盒体11前端的水和土壤。

隔断升降装置13的作用是提升或放下A全端面隔断8a、B全端面隔断8b和仿形端面隔断9。

密封装置的作用是使盒体13与盒体13之间密封。

所述侧隔断7是板桩，用于隔离侧隔断7两侧的水和土壤，以便进行土壤挖掘和隧道的施工。

所述拼接单元用于盒体13与盒体13之间的拼接，拼接单元内可安装密封装置。

所述全端面隔断8与仿形端面隔断9，如图19～图22所示，全端面隔断8用于隔离盒体11前端或后端的水和土壤；仿形端面隔断9用于隔离盒体后端的水和土壤。

所述全端面隔断8，其结构包括隔断8-1、矩形体8-2，所述隔断8-1安装在矩形体8-2的下部。

所述仿形端面隔断9与全端面隔断8的结构大致相同，如图21所示，包括隔断9-1、矩形体9-2，区别在于所述仿形端面隔断9的下部有仿形边9-3，所述仿形边9-3紧贴隧道外轮廓的两侧和顶部。

隔断8-1或隔断9-1的作用是隔离盒体11前端或后端的水和土壤。

矩形体8-2或矩形体9-2的作用是：为便于隔断8-1或隔断9-1的拔出或压入，即在拔出或压入时，提供均匀的拔出力或压入力。

仿形边9-3的作用是为了仿形端面隔断9在隔离施工体后端的水和土壤时，避免与隧道产生干涉。