一种多个矩形顶管并联在复杂环境下形成地下空间的工法

摘要

本发明公开了一种多个矩形顶管并联在复杂环境下形成地下空间的工法，包括以下步骤：施做工作井；在工作井内对多个并联的矩形顶管交错顶进施工；在矩形顶管间的间隙及间隙的上下端部形成注浆加固体；在矩形顶管管片间不相邻部分的矩形顶管管片内侧施做二次衬砌；拆除矩形顶管管片间相邻的部分，完成剩余地下空间的内部结构二次衬砌施工。本发明可通过增加或减少并联矩形顶管的数量来满足开挖不同尺寸的地下空间，具有较好的适用性。通过对矩形顶管间的间隙及间隙的上下端部进行注浆加固，并采取分段渐进的施工方式，悬挑部分增加了钢支撑临时支撑，确保了拆除剩下矩形顶管管片间相邻部分时地下空间的稳定和安全。

说明书

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域，特别涉及一种多个矩形顶管并联在复杂环境下形成地下空间的工法。

背景技术

地下空间的合理开发是科学利用城市地下空间资源、适应城市现代化与可持续发展建设的重要体现。

目前，在软弱地质的条件下下穿敏感建构筑物和管线，上跨既有地铁线路，或在侧面临近重要建构筑物基础等情况下修建较大断面的地下通道时，较常采用的工法有新管幕法、洞桩法以及管幕法与冷冻法联合支护等。

新管幕法对设备以及对顶入钢管的精度控制要求较高，同时前期的支护肋梁体系需在施工空间极其狭窄的钢管内施做，工序复杂且工期较长。洞桩法施工场地狭窄，边桩等都需要在先期的导洞内施做，施工环境恶劣；同时开挖两个导洞之间的土体时，从根本上仍采用的是矿山法，地质不好时仍然存在较大沉降，因此风险较大。管幕法与冷冻法联合支护：当开挖断面较大时，需要冷冻的范围较大，导致造价特别高；同时，在高富水砂层类地层中或一些其他软弱地层中，若局部某一个点冷冻不到位，可能发生灾难性的后果，其安全性仍显不足。

因此，需要提出一种更加稳妥可行的工法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种施工方便且工期较短的、适用性好的以及安全性高的采用多个矩形顶管并联开挖地下空间的工法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种多个矩形顶管并联在复杂环境下形成地下空间的工法，包括以下步骤：

a.在地下空间的端部施做工作井；

b.在工作井内对多个并联的矩形顶管交错顶进施工；

c.位于矩形顶管管片转角处预留有注浆孔，注浆孔处可插入注浆管进行注浆，可在矩形顶管间的间隙及间隙的上下端部形成注浆加固体；

d.在矩形顶管管片间不相邻部分的矩形顶管管片内侧施做二次衬砌；

e.拆除矩形顶管管片间相邻的部分，完成剩余地下空间的内部结构二次衬砌施工。

进一步地，所述矩形顶管包括若干个依次相连的矩形顶管单元，所述矩形顶管单元由若干个矩形顶管管片首尾拼接而成。

进一步地，所述矩形顶管管片上预留有用于拉紧多个相连矩形单管单元的预应力索孔。

进一步地，所述步骤b中矩形顶管顶进施工的方式可采取单个交错顶进施工或多个间隔交错顶进施工。

进一步地，所述步骤d包括：在矩形顶管内部采用钢支撑对二次衬砌的顶、底板悬挑部分进行预支撑。

进一步地，所述步骤e包括：逐段拆除矩形顶管管片间相邻的部分并施工剩余部分内部结构的二次衬砌；待内部结构达到设计强度，拆除钢支撑，完成地下空间内部结构施工。

有益效果：本发明一种多个矩形顶管并联在复杂环境下形成地下空间的工法，可通过增加或减少并联矩形顶管的数量来满足开挖不同尺寸的地下空间，具有较好的适用性。同时，通过对矩形顶管间的间隙及间隙的上下端部进行注浆加固，形成有效的注浆加固体，并采取分段渐进的施工方式，外部有矩形顶管管片的包裹和支撑，内部除矩形顶管管片相邻处其余部分已施工完成二次衬砌，悬挑部分增加了钢支撑，确保了拆除剩下矩形顶管管片间相邻部分时地下空间的稳定和安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1为本发明实施例工作井与三个矩形顶管之间的平面布置示意图；

图2为本发明实施例三个矩形管顶顶进施工后的分布示意图；

图3为本发明实施例采用三个矩形顶管并联开挖地下空间的剖面示意图；

图4为图3完成地下空间内部结构后的剖面示意图。

具体实施方式

参照图1至图4，本实施例一种采用三个大断面矩形顶管并联在复杂环境下形成地下空间的工法，包括以下步骤：

a.根据地下空间的规划布局以及现场土层的实际情况，设计由若干个矩形顶管单元10首尾连接组成的矩形顶管1在地下空间的分布位置，确定矩形顶管单元10的个数和尺寸、矩形顶管单元10转角处的矩形顶管管片11上预留注浆管12的数量和位置、相邻矩形顶管1间的间隙大小、以及位于地下空间两端的工作井2的位置和尺寸等参数，并预制矩形顶管单元10。

b.根据设计的位置和尺寸，在地下空间两侧施做的工作井2。

c.矩形顶管1顶进施工：在地下空间一侧的工作井2中，采用顶管机分别将位于图1顶部和底部的矩形顶管单元10逐个顶入土体至另一侧工作井2，直至形成顶部的矩形顶管1和底部的矩形顶管1，再采用顶管机将位于中间的矩形顶管单元10逐个顶入土体至另一侧工作井2，直至形成中间的矩形顶管1。其中，可同步施工左侧和右侧的矩形顶管1，有利于加快施工的进度。采取这种交叉顶入的方式，有效保证了同时顶入两根矩形顶管单元10至土体所需要的施工空间足够。并且，矩形顶管单元10的端部有防水密封装置，在若干个依次相连的矩形顶管单元10上的预应力索孔16内穿过锚索，并预紧固定，使矩形顶管1形成一个稳定的且防水的整体。

本发明一种多个矩形顶管并联在复杂环境下形成地下空间的工法，它可以通过增加或者减少并联矩形顶管1的数量来满足开挖地下空间尺寸的不同要求，因此具有比较好的适用性。

d.通过矩形顶管单元10转角处的矩形顶管管片11上预埋的注浆管12注入浆液，在相邻矩形顶管1间的间隙形成注浆加固体13，注浆加固体13填充矩形顶管管片11之间的空隙，同时也在矩形顶管1相邻位置的上下两端形成注浆加固体13，整体形成了有效的止水帷幕带，确保了拆除剩下矩形顶管管片11间相邻部分时地下空间稳定和安全。

e.在矩形顶管1内施做内部结构，具体步骤如下：

e1：在位于图2左侧的矩形顶管1内部的左侧面、以及上下面施工二次衬砌14以及内防水；在位于图2左(右)侧的矩形顶管1内部的左(右)侧面、以及上下面施工二次衬砌14、以及内防水；在位于图2中部的矩形顶管1内部的上下面施工二次衬砌14、以及内防水；三个矩形顶管1内作业面不交叉，可以同时进行施工，可缩短施工周期。

e2：矩形顶管1内二次衬砌14的顶、底板悬挑部分均采用钢支撑15进行预支撑；确保整体结构的强度和稳定，可有效防止在拆除矩形顶管管片11间相邻部分时矩形顶管1发生坍塌。

f.分别拆除矩形顶管管片11间相邻部分，并对拆除部分的顶面和底面施工二次衬砌14和内防水；待内部结构达到设计强度后，拆除钢支撑15，完成地下空间的最终结构形态。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。