切入既有隧道建造匝道盾构隧道的节点及隧道施工方法

摘要

本发明公开了切入既有隧道建造匝道盾构隧道的节点及隧道施工方法，包括既有的主线盾构隧道；在主线盾构隧道内，采用中隔墙将匝道盾构隧道的范围从主线盾构隧道范围内隔出，并对应匝道盾构隧道与主线盾构隧道交汇区域的两端分别设置第一封头墙和第二封头墙；主线盾构隧道隔出的匝道盾构隧道的部分浇筑填充泡沫混凝土；施工时，先施工中隔墙、第一封头墙、第二封头墙，并填充泡沫混凝土，然后设置盾构掘进匝道盾构隧道。本发明能够避免开挖，最大程度减少对周边环境的影响，减少地面场地条件对匝道设置的限制，使工程适用性更强。

说明书

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工技术领域，特别涉及切入既有隧道建造匝道盾构隧道的节点及隧道施工方法。

背景技术

在现有技术中，常采用盾构法实施较长距离的地下道路，如上海北横通道，设置明挖匝道实现地面与地下道路之间的连接，分合流点处则设置深大的明挖工作井。

然而，在实际应用中，现有技术的工艺存在如下缺点：

1、明挖法中匝道、工作井不可避免产生管线搬迁，前期工作手续繁琐，难度大，周期长。

2、明挖施工对既有道路通行有显著影响，需要进行临时翻交，并可能存在一定数量的征地，社会和经济效益差；

3、明挖施工对周边构建筑物存在一定影响，或存在动拆迁，或存在既有房屋的保护，各种纠纷不断，影响工程推进。

4、为满足功能需求，基坑通常具有超深、超大等特点，须采取可靠的支护结构、地基加固等措施，同时存在大跨异型、承压水治理等难题，实施风险较大；

5、匝道的设置严重依赖地面场地条件，交通功能并不能发挥最大化。

因此，如何避免开挖，最大程度减少对周边环境的影响，减少地面场地条件对匝道设置的限制，使工程适用性更强，减少前期工作，节约造价与工期成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供切入既有隧道建造匝道盾构隧道的节点及隧道施工方法，实现的目的是避免开挖，最大程度减少对周边环境的影响，如征地、房屋拆迁、管线搬迁、交通导改等，以期实现盾构隧道主线与匝道非开挖的连接，减少地面场地条件对匝道设置的限制，工程适用性更强，同时减少前期工作，总体上节约造价与工期。

为实现上述目的，本发明公开了切入既有隧道建造匝道盾构隧道的节点，包括既有的主线盾构隧道；在所述主线盾构隧道内，采用中隔墙将匝道盾构隧道的范围从所述主线盾构隧道范围内隔出，并对应所述匝道盾构隧道与所述主线盾构隧道交汇区域的两端分别设置第一封头墙和第二封头墙。

其中，由所述中隔墙、所述第一封头墙、所述第二封头墙和所述主线盾构隧道围起的所述匝道盾构隧道的部分浇筑填充泡沫混凝土；

所述第一封头墙和所述第二封头墙与相应的所述匝道盾构隧道与所述主线盾构隧道交汇区域的两端均有3米至5米的水平间隔；

所述主线盾构隧道对应所述匝道盾构隧道与所述主线盾构隧道交汇区域位置采用预埋钢板纵向和横向连接，并在管片纵向增设拉紧装置和剪力销。

优选的，所述主线盾构隧道和所述匝道盾构隧道在交汇区域的隧道侧壁管片均通过混凝土凹凸榫承插接头连接。

优选的，所述主线盾构隧道和所述匝道盾构隧道在交汇区域的隧道侧壁管片均为聚丙烯纤维无筋混凝土管片。

优选的，所述中隔墙与所述匝道盾构隧道的侧壁之间存在1米至2米的间隔。

优选的，所述中隔墙上部设置用于浇筑所述泡沫混凝土的注浆孔和排气孔；

所述第二封头墙的下部预留有用于施工人员和所述泡沫混凝土的浇筑设施进出的孔洞。

优选的，所述中隔墙、所述第一封头墙和所述第二封头墙均采用钢筋混凝土浇筑成型；

所述中隔墙、所述第一封头墙和所述第二封头墙的钢筋均通过植筋与所述主线盾构隧道的管片结构可靠连接，或通过内部钢筋与所述主线盾构隧道的管片结构内预埋钢板焊接连接。

优选的，所述中隔墙内预埋有与所述匝道盾构隧道的管片结构连接的钢筋接驳器；

所述第一封头墙和所述第二封头墙预留与所述匝道盾构隧道的管片结构的纵向端面连接的接驳器。

优选的，所述泡沫混凝土的浇筑高度高于所述盾构切削高度最少1米，且距离所述主线盾构隧道内顶部最少0.5米。

本发明还提供应用切入既有隧道建造匝道盾构隧道的节点的隧道施工方法，包括如下步骤：

步骤1、在所述主线盾构隧道内沿所述匝道盾构隧道的路径实施所述中隔墙、所述第一封头墙和所述第二封头墙；

步骤2、通过所述中隔墙的所述注浆孔和所述排气孔浇筑填充所述泡沫混凝土；

步骤3、施工匝道盾构隧道的盾构掘进至切入所述匝道盾构隧道与所述主线盾构隧道交汇区域，并逐步对所述主线盾构隧道的管片实施切削；

在掘进过程中，边掘进边拼装所述匝道盾构隧道的管片结构，同时采用管片二次注浆对所述主线盾构隧道被切除的部分进行双液注浆，确保封闭止水；

步骤4、在所述盾构完全穿出所述匝道盾构隧道与所述主线盾构隧道交汇区域后，在所述匝道盾构隧道内完成临时支撑架设，在所述主线盾构隧道内拆除所述第一封头墙和所述第二封头墙，然凿除部分所述泡沫混凝土、拆除部分所述匝道盾构隧道的管片，并架设临时支撑，同步连续进行，最终形成临时支撑结构；

步骤5、找出底模、绑扎底板钢筋，浇筑完成所述匝道盾构隧道的底板；

在底板强度达到设计要求后，架设墙体模板，绑扎钢筋，浇筑所述匝道盾构隧道的侧墙；

在所述侧墙墙体强度达到设计要求后，架设顶板模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土；

在所述匝道盾构隧道顶底板起拱，增加结构受力合理性；

步骤6、形成结构体后，拆除影响限界的临时支撑结构，贯通结构。

优选的，在所述盾构穿过所述第一封头墙完全进入所述主线盾构隧道后，就地分解或者通过轨道牵引所述主线盾构隧道的工作井内分解，相应后配套机架或设备进行拆解并运送出所述主线盾构隧道。

本发明的有益效果：

本发明的应用减少了大面积深基坑开挖，降低了对管线、地面交通、地面建筑物的影响，降低了地面场地条件对匝道建设的限制程度，减少了征地范围。

本发明采用非开挖的方式，减少大量的前期投入，节约工期和造价；避免了深大基坑带来的施工风险和对周边的安全影响；安全性更高，经济和社会效益更明显。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例中主线盾构隧道不同类型管片的断面分布示意图。

图2示出本发明一实施例中匝道盾构位于准备区的状态示意图。

图3示出本发明图2中A-A的剖面结构示意图。

图4示出本发明图2中B-B的剖面结构示意图。

图5示出本发明图2中C-C的剖面结构示意图。

图6示出本发明图一实施例中匝道盾构切入主线盾构隧道范围较小时的状态示意图。

图7示出本发明图6中D-D的剖面结构示意图。

图8示出本发明一实施例中匝道切入主线盾构隧道范围较大时的状态示意图。

图9示出本发明图8中E-E的剖面结构示意图。

图10示出本发明一实施例中匝道盾构完全切入主线盾构隧道的状态示意图。

图11示出本发明图10中F-F的剖面结构示意图。

图12示出本发明图10中G-G的剖面结构示意图。

图13示出本发明一实施例中盾构掘进完全切入主线盾构隧道的状态示意图。

图14示出本发明图13中H-H的剖面结构示意图。

图15示出本发明一实施例中结构完成施工的状态示意图。

图16示出本发明一实施例中图11临时支护断面图。

图17示出本发明一实施例中图9临时支护断面图。

图18示出本发明一实施例中图7临时支护断面图。

图19示出本发明一实施例中图11永久使用阶段的断面图。

图20示出本发明一实施例中图9永久使用阶段的断面图。

图21示出本发明一实施例中图7永久使用阶段的断面图。

具体实施方式

实施例

如图1至图5所示，切入既有隧道建造匝道盾构隧道的节点，包括既有的主线盾构隧道1在主线盾构隧道1内，采用中隔墙2将匝道盾构隧道3的范围从主线盾构隧道1范围内隔出，并对应匝道盾构隧道3与主线盾构隧道1交汇区域的两端分别设置第一封头墙4和第二封头墙5。

其中，由中隔墙2、第一封头墙4、第二封头墙5和主线盾构隧道1围起的匝道盾构隧道3的部分浇筑填充泡沫混凝土6；

第一封头墙4和第二封头墙5与相应的匝道盾构隧道3与主线盾构隧道1交汇区域的两端均有3米至5米的水平间隔；

主线盾构隧道1对应匝道盾构隧道3与主线盾构隧道1交汇区域位置采用预埋钢板纵向和横向连接，并在管片纵向增设拉紧装置和剪力销。

在某些实施例中，主线盾构隧道1和匝道盾构隧道3在交汇区域的隧道侧壁管片均通过混凝土凹凸榫承插接头连接。

在实际应用中，上述结构采用混凝土凹凸榫承插接头替代传统的平接头，取消原有的钢螺栓连接。

在某些实施例中，主线盾构隧道1和匝道盾构隧道3在交汇区域的隧道侧壁管片均为聚丙烯纤维无筋混凝土管片。

在某些实施例中，中隔墙2与匝道盾构隧道3的侧壁之间存在1米至2米的间隔。

上述结构中，中隔墙2与匝道盾构隧道3净距控制在1米至2米，能够保证盾构7穿出时的安全，并尽可能降低填充泡沫混凝土6的体量。

在某些实施例中，中隔墙2上部设置用于浇筑泡沫混凝土6的注浆孔8和排气孔；

第二封头墙5的下部预留有用于施工人员和泡沫混凝土6的浇筑设施进出的孔洞9。

在实际应用中，注浆孔8和排气孔大小和数量可根据施工控制设置，泡沫混凝土6能够减少传统混凝土带来的偏载对匝道盾构隧道3与主线盾构隧道1交汇区域的不利影响。

在某些实施例中，中隔墙2、第一封头墙4和第二封头墙5均采用钢筋混凝土浇筑成型；

中隔墙2、第一封头墙4和第二封头墙5的钢筋均通过植筋与主线盾构隧道1的管片结构可靠连接，或通过内部钢筋与主线盾构隧道1的管片结构内预埋钢板焊接连接。

在某些实施例中，中隔墙2内预埋有与匝道盾构隧道3的管片结构连接的钢筋接驳器；

第一封头墙4和第二封头墙5预留与匝道盾构隧道3的管片结构的纵向端面连接的接驳器。

在某些实施例中，泡沫混凝土6的浇筑高度高于盾构7切削高度最少1米，且距离主线盾构隧道1内顶部最少0.5米。

在实际应用中，泡沫混凝土6的浇筑高度高于盾构7切削高度最少1米，并考虑预留与主线盾构隧道1内顶的距离约0.5米以上，便于成功控制浇筑高度和质量检测，也降低填充泡沫混凝土6体量。

如图2至图21所示，本发明还提供应用切入既有隧道建造匝道盾构隧道的节点的隧道施工方法，包括如下步骤：

步骤1、在主线盾构隧道1内沿匝道盾构隧道3的路径实施中隔墙2、第一封头墙4和第二封头墙5；

步骤2、通过中隔墙2的注浆孔8和排气孔浇筑填充泡沫混凝土6；

步骤3、施工匝道盾构隧道3的盾构7掘进至切入匝道盾构隧道3与主线盾构隧道1交汇区域，并逐步对主线盾构隧道1的管片实施切削；

在掘进过程中，边掘进边拼装匝道盾构隧道3的管片结构，同时采用管片二次注浆10对主线盾构隧道1被切除的部分进行双液注浆，确保封闭止水；

步骤4、在盾构7完全穿出匝道盾构隧道3与主线盾构隧道1交汇区域后，在匝道盾构隧道3内完成临时支撑11架设，在主线盾构隧道1内拆除第一封头墙4和第二封头墙5，然凿除部分泡沫混凝土6、拆除部分匝道盾构隧道3的管片，并架设临时支撑11，同步连续进行，最终形成临时支撑11结构；

步骤5、找出底模、绑扎底板钢筋，浇筑完成匝道盾构隧道3的底板；

在底板强度达到设计要求后，架设墙体模板，绑扎钢筋，浇筑匝道盾构隧道3的侧墙；

在侧墙墙体强度达到设计要求后，架设顶板模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土；

在匝道盾构隧道3顶底板起拱，增加结构受力合理性；

步骤6、形成结构体后，拆除影响限界的临时支撑11结构，贯通结构。

在某些实施例中，在盾构7穿过第一封头墙4完全进入主线盾构隧道1后，就地分解或者通过轨道牵引主线盾构隧道1的工作井内分解，相应后配套机架或设备进行拆解并运送出主线盾构隧道1。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。