一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构及其施工方法

摘要

一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构及其施工方法，属于隧道施工技术领域。明挖隧道围护结构包括明挖隧道围护结构主体、桥墩基础隔离保护结构；明挖隧道围护结构主体包括一组围护刚性桩、设置在围护刚性桩外侧的围护止水帷幕，及设置在围护刚性桩内侧用于增强围护结构主体刚度的型钢；围护刚性桩之间架设有钢筋混凝土支撑及钢支撑。本发明采用明挖隧道围护结构以及伺服系统，大大提升桥梁结构的刚度，加强结构的整体抗变形能力，减小隧道施工对运营高架桥梁的影响，实现对桥梁的微扰动隧道施工，同时采用新型可升缩钢筋笼，钻杆接长等方式解决了低净空条件下施工空间受限的问题，提高了施工效率。

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构及其施工方法。

背景技术

随着我国城镇化进程的加快，隧道及城市高架桥建设数量在不断地高速增加。这就不可避免地会出现明挖隧道近距离下穿既有城市高架桥，在邻近高架桥梁基础范围进行隧道施工的情况。由于高架桥作为城市主要交通动脉，一般需要持续运营，因此，如何在隧道施工的过程中，确保高架桥梁的安全运营，是亟待研究解决的问题。

明挖隧道施工时，必然会引起周围土体的扰动，进而引起高架桥梁墩台基础的水平位移、沉降以及高架桥梁结构附加内力、变形，如果控制不好容易引起地铁隧道变形过大，甚至引发安全事故。

同时，高架桥的存在必然导致隧道下穿段低净空作业，长桩施工受到空间限制，传统方式的空间局限性导致施工效率变低，低净空作业成为亟待研究解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构及其施工方法，能够减小隧道施工对运营高架桥梁的影响，同时解决低净空限制条件下，长桩施工的问题，提高施工效率。

本发明提供如下技术方案：一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构，其特征在于：包括穿越高架桥段的明挖隧道围护结构主体、桥墩基础隔离保护结构；所述明挖隧道围护结构主体包括一组围护刚性桩、设置在围护刚性桩外侧的围护止水帷幕，及设置在围护刚性桩内侧用于增强围护结构主体刚度的型钢；的明挖隧道围护结构主体中的围护刚性桩之间架设有钢筋混凝土支撑及钢支撑；所述钢支撑上安装有伺服系统。

所述桥墩基础隔离保护结构包括一组隔离刚性桩及设置在桩间外侧的隔离止水帷幕；所述明挖隧道围护结构主体、桥墩基础隔离保护结构的顶部均设有冠梁；

所述的一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构，其特征在于明挖隧道围护结构主体设置在明挖隧道与低净空高架桥之间；所述明挖隧道下穿低净空高架桥，所述低净空高架桥包括若干个紧邻明挖隧道的桥墩，所述桥墩包括若干根桥桩。

所述的一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构，其特征在于所述桥墩基础隔离保护结构呈开口框形状，桥墩基础隔离保护结构包围在桥墩的外侧并与明挖隧道围护结构主体组合合围形成一个整体。

所述的一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构，其特征在于所述围护刚性桩、隔离刚性桩为钻孔灌注桩；所述围护止水帷幕、隔离止水帷幕为MJS高压旋喷桩。

所述的一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构，其特征在于所述型钢为工字型钢或U型钢中一种。

所述的一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构，其特征在于所述明挖隧道围护结构主体、桥墩基础隔离保护结构的内侧距离桥桩的最小距离为3-5d，其中，d为桥桩的直径。

所述的一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）在邻近低净空高架桥桥墩处，沿着隧道施工线路施工围护刚性桩；

2）在围护刚性桩桩间外侧采用旋喷施工围护止水帷幕；

3）在围护刚性桩桩间内侧插入用于增强围护结构主体刚度的型钢；

4）沿着桥墩的侧部施工隔离刚性桩，配合明挖隧道围护结构主体将桥墩中的桥桩包围；

5）在隔离刚性桩桩间的外侧旋喷施工隔离止水帷幕；

6）在相同标高处，同时浇筑围护刚性桩、隔离刚性桩桩顶的冠梁和基坑的第一道钢筋混凝土支撑；

7）基坑开挖并施工下部的钢筋混凝土支撑和钢支撑至坑底，分段开挖，每段开挖完成后施工对应段的钢筋混凝土支撑、钢支撑及对应的伺服系统。

所述的一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤1）、步骤4）中均采用可升缩钢筋笼进行施工。

所述的一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤2）、5）中，旋喷施工采用钻杆接长法施工。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明采用明挖隧道围护结构主体和桥墩基础隔离保护结构将高架桥的桩基包围，明挖隧道围护结构主体、桥墩基础隔离保护结构与内部土体一起合围形成整体结构，大大提升桥梁结构的刚度，加强结构的整体抗变形能力，减小隧道施工对运营高架桥梁的影响，实现对桥梁的微扰动隧道施工；

2、本发明中型钢的设置可以增加围护结构的竖向刚度，增加围护结构的整体性和稳定性，同时在隧道竣工后，可以进行回收，在增加了保护装置强度的同时降低了施工成本；

3、本发明采用钢支撑加伺服系统的保护措施，当基坑产生向基坑内部倾倒的趋势时，伺服系统可给围护刚性桩提供向基坑外部的力，增强了基坑的水平向强度；同时配合插入的型钢，伺服系统在工作过程中，分散支撑轴力，避免因钢支撑轴力过大而对既有高架桥桥墩产生影响，实现了对桥梁的微扰动隧道施工，增加了隧道与运营高架桥梁之间的相对稳定性；

4、本发明中，采用新型可压缩钢筋笼进行围护刚性桩及隔离刚性桩的施工，可将伸展状态的钢筋笼压缩至更短，便于钢筋笼的运输的安放，提高施工效率，适应低净空的有限施工空间；

5、本发明采用可压缩钢筋笼和接长钻杆进行施工，适应下穿低净空高架桥梁施工的工况，降低工程难度，提高工程施工效。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为本发明的横段剖视结构示意图。

图中：1、明挖隧道围护结构主体；11、围护刚性桩；12、围护止水帷幕；13、型钢；2、桥墩基础隔离保护结构；21、隔离刚性桩；22、隔离止水帷幕；3、钢筋混凝土支撑；4、钢支撑；5、伺服系统；6、冠梁；7、明挖隧道；8、低净空高架桥；81、桥桩。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

请参阅图1-3，一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构，包括明挖隧道围护结构主体1、桥墩基础隔离保护结构2，明挖隧道围护结构主体1穿越高架桥，明挖隧道围护结构主体设置在明挖隧道7与低净空高架桥8之间，桥墩基础隔离保护结构2呈开口框形状，其包围在低净空高架桥8桥墩的外侧并与明挖隧道围护结构主体1组合合围形成一个整体，提升了桥梁结构的刚度，加强了结构的整体抗变形能力。

具体的，明挖隧道7下穿低净空高架桥8，低净空高架桥8包括多个紧邻明挖隧道7的桥墩，桥墩包括多个根桥桩81，明挖隧道围护结构主体1、桥墩基础隔离保护结构2的内侧距离桥桩81的最小距离为3-5d，其中，d为桥桩81的直径。

具体的，明挖隧道围护结构主体1由多个围护刚性桩11、围护止水帷幕12及型钢13组成，围护止水帷幕12设置在围护刚性桩11的外侧，型钢13设置在围护刚性桩11内侧用于增强围护结构主体刚度，多个围护刚性桩11之间架设有钢筋混凝土支撑3及钢支撑4。

具体的，围护刚性桩11、隔离刚性桩21为钻孔灌注桩；围护止水帷幕12、隔离止水帷幕22为MJS高压旋喷桩，型钢13可以采用工字型钢或U型钢中一种，型钢13可以增加围护结构的竖向刚度，增加围护结构的整体性和稳定性，同时在隧道竣工后，可以进行回收，在增加了保护装置强度的同时降低了施工成本。

具体的，钢支撑4上安装有伺服系统5作为保护措施，当基坑产生向基坑内部倾倒的趋势时，伺服系统5可提供向基坑外部的力，增强了基坑的水平向强度；同时配合插入的型钢13，伺服系统5在工作过程中，避免过度而对既有高架桥桥墩产生影响，实现了对桥梁的微扰动隧道施工，增加了隧道与运营高架桥梁之间的相对稳定性。

具体的，桥墩基础隔离保护结构2由多个隔离刚性桩21及设置在桩间外侧的隔离止水帷幕22组成；明挖隧道围护结构主体1、桥墩基础隔离保护结构2的顶部均设有冠梁6。

一种近距离下穿低净空桥梁的围护结构的施工方法，包括以下步骤：

1）在邻近低净空高架桥8桥墩处，采用低空机械沿着隧道施工线路施工桩孔，下放可升缩钢筋笼，然后浇筑混凝土，围护刚性桩11；

2）在围护刚性桩11桩间外侧采用钻杆接长法旋喷施工围护止水帷幕12，其旋喷施工采用钻杆接长法施工，通过控制单根钻杆的长度来控制机械作业高度；

3）在围护刚性桩11桩间内侧插入用于增强围护结构主体刚度的型钢13，以加强桩间土的支档和分散钢支撑4的轴力；

4）采用低空机械沿着桥墩外侧施工桩孔，下放可升缩钢筋笼，然后浇筑混凝土，隔离刚性桩21，配合明挖隧道围护结构主体1将桥墩中的桥桩81包围；

5）在隔离刚性桩21桩间的外侧采用钻杆接长法旋喷施工隔离止水帷幕22，其旋喷施工采用钻杆接长法施工，通过控制单根钻杆的长度来控制机械作业高度；

6）在相同标高处，同时浇筑围护刚性桩11、隔离刚性桩21桩顶的冠梁6和基坑的第一道钢筋混凝土支撑3；

7）基坑开挖并施工下部的钢筋混凝土支撑3和钢支撑4至坑底，分段开挖，每段开挖完成后施工对应段的钢筋混凝土支撑结构3、钢支撑4及对应的伺服系统5。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。