一种上穿既有运营盾构隧道的S型隧道施工方法

摘要

本发明公开了一种上穿既有运营盾构隧道的S型隧道施工方法，施工方法包括：S型隧道上穿于既有运营盾构隧道设置，在开挖S型隧道前，通过袖阀管对既有运营盾构隧道拱腰上方的土体进行注浆加固，并通过超前小导管对S型隧道进行半断面深孔注浆；先开挖左侧导洞，并设置初期支护和临时中隔壁，在左侧导洞开挖至贯通后，利用砂袋对左侧导洞进行反压，再开挖右侧导洞，并设置初期支护，在右侧导洞开挖至贯通后，利用砂袋对右侧导洞进行反压；拆除临时中隔壁；施作二衬结构。本发明的优点是：适用于富水砂砾地层条件下上穿盾构隧道的新建S型隧道的变形控制，施工效益高，施工安全性较高，可有效控制盾构隧道的隆起变形，确保隧道内列车的安全运营。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工的技术领域，尤其是一种上穿既有运营盾构隧道的S型隧道施工方法。

背景技术

随着城市轨道交通的大规模建设，地下空间工程的开发建设势必导致与既有结构的穿越问题，出现众多复杂多变的穿越工况。其中，近距离上穿盾构隧道对施工要求严格，安全风险高，给施工带来了严峻的挑战。本工程受周围地理环境限制，上穿的浅埋暗挖隧道呈S型，给隧道初期支护带来了较大困难，无法快速形成稳定的受力支护体系，再加上所处地区为富水砂砾地层，下卧既有盾构隧道所受地下水浮力更容易导致管片结构的隆起变形过大，影响隧道内列车安全运营。针对这一问题，需要对新建隧道采取合理施工方案，确保盾构隧道的变形控制要求。传统浅埋暗挖隧道采用CD法施工，在施作二衬前需要拆除临时中隔壁，拆除过程中容易导致下卧隧道隆起变形瞬间增大，因此需要一种可以解决上述问题的上穿既有运营盾构隧道的S型隧道施工方法。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种上穿既有运营盾构隧道的S型隧道施工方法，对既有运营盾构隧道和S型隧道附近土体进行加固，采用跳仓拆撑和砂袋反压的施工方法，来有效减少下卧盾构隧道的隆起变形量，确保隧道内列车的安全运营。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种上穿既有运营盾构隧道的S型隧道施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：

S型隧道上穿于既有运营盾构隧道设置，在开挖所述S型隧道前，通过袖阀管对所述既有运营盾构隧道拱腰上方的土体进行注浆加固，并通过超前小导管对所述S型隧道进行半断面深孔注浆；对所述S型隧道进行分导洞开挖，先开挖左侧导洞，并设置初期支护和临时中隔壁，在所述左侧导洞开挖至贯通后，利用砂袋对所述左侧导洞进行反压，再开挖右侧导洞，并设置所述初期支护，在所述右侧导洞开挖至贯通后，利用砂袋对所述右侧导洞进行反压；拆除所述临时中隔壁；施作二衬结构。

拆除所述临时中隔壁时，用风镐将所述临时中隔壁的喷射混凝土凿除，使所述临时中隔壁内部的工字钢骨架裸露出来，按照每隔一根所述工字钢骨架拆除两根所述工字钢骨架的方式对所述工字钢骨架进行拆除。

对于需拆除的工字钢骨架，用气焊机将所述需拆除的工字钢骨架分别在所述临时中隔壁的顶标高、底标高处进行割除。

对于未拆除的工字钢骨架，分别在所述未拆除的工字钢骨架距所述二衬结构的顶板底标高上方一定距离及距所述二衬结构的底板顶标高下方一定距离处镶嵌一个止水法兰盘且所述止水法兰盘焊接在钢板上；支架起底板模具，敷设底板钢筋，并确保所述工字钢骨架周围布满所述底板钢筋，向所述底板模具中浇筑底板混凝土，将所述未拆除的工字钢骨架底部的止水法兰盘及钢板包裹在所述底板混凝土中；待所述底板混凝土达到设计强度后，依次施作所述二衬结构的侧墙和顶板；用气焊机将所述未拆除的工字钢骨架分别沿所述二衬结构的顶板底标高、底板顶标高处整齐切割。

所述左侧导洞和所述右侧导洞的反压范围均为所述既有运营盾构隧道的正上方区域。

在所述左侧导洞和所述右侧导洞开挖至所述既有运营盾构隧道正上方时，加强对所述既有运营盾构隧道的监控量测频率，以保证所述左侧导洞和所述右侧导洞稳步开挖至贯通。

本发明的优点是：

1、适用于富水砂砾地层条件下上穿盾构隧道的新建S型隧道的变形控制，施工效益高，施工安全性较高，可有效控制盾构隧道的隆起变形，确保隧道内列车的安全运营；

2、在新建隧道内进行沙袋压重，可将盾构隧道产生的隆起变形量压回，为后期施工造成的隧道隆起量提供充足的安全富余量；

3、施工效益高，对盾构隧道隆起变形的控制能力强，可操作性，适用性更广，在既有盾构隧道无法进行加固的条件下适用性强，无此局限条件，辅以盾构隧道内加固，可极大地发挥对盾构隧道的隆起变形控制效果。

附图说明

图1为本发明注浆加固示意图；

图2为本发明S型隧道与既有运营盾构隧道位置关系图；

图3为本发明左侧导洞开挖示意图（一）；

图4为本发明左侧导洞开挖示意图（二）；

图5为本发明左侧导洞开挖示意图（三）；

图6为本发明右侧导洞开挖示意图（一）；

图7为本发明右侧导洞开挖示意图（二）；

图8为本发明右侧导洞开挖示意图（三）；

图9为本发明砂袋反压示意图；

图10为本发明临时中隔壁拆除示意图（一）；

图11为本发明临时中隔壁拆除示意图（二）；

图12为本发明临时中隔壁拆除示意图（三）；

图13为本发明临时中隔壁拆除示意图（四）。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-13所示，图中标记1-22分别表示为: 袖阀管1，地表注浆加固区2，超前注浆加固区3，S型隧道4，既有运营盾构隧道5，左侧导洞已开挖区域6，左侧导洞反压区域7，右侧导洞已开挖区域8，右侧导洞反压区域9，左侧导洞10，右侧导洞11，临时中隔壁12，初期支护13,砂袋14，工字钢骨架15，止水法兰盘16，钢板17，超前小导管18，地下过街通道19，地下车站20，顶板21，底板22。

实施例：如图1-13所示，本实施例涉及一种上穿既有运营盾构隧道的S型隧道施工方法，其施工方法包括以下步骤：

1、S型隧道4上穿于既有运营盾构隧道5设置，S型隧道4的两端分别同地下过街通道19和地下车站20连通。在开挖S型隧道4前，对既有运营盾构隧道5和S型隧道4附近土体进行加固。如图1和图2所示，首先采用Φ48袖阀管1在地表向下注浆，对地表至既有运营盾构隧道5拱腰处范围内的土体进行加固，形成地表注浆加固区2，地表注浆加固区2的纵向长度为S型隧道4上穿于既有运营盾构隧道5的长度，本实施例中为25m，地表注浆加固区2横向方向上的起点和终点位置均位于既有运营盾构隧道5的初支轮廓外2m，即地表注浆加固区2的横向长度为既有运营盾构隧道5直径加上4m。接着采用Φ32超前小导管18对S型隧道4进行半断面深孔注浆, 形成超前注浆加固区3，超前小导管18单根长2m，每榀格栅搭设一排。

2、在注浆加固完成后，对S型隧道4进行分导洞开挖，即先开挖左侧导洞10再开挖右侧导洞11。如图3至图5所示，在开挖左侧导洞10时，在其内施作初期支护13和临时中隔壁12，其中，一榀开挖进尺为0.5m，开挖一榀支护一榀，初期支护13为工字钢骨架加喷射混凝土，当开挖至既有运营盾构隧道5正上方时，应加强对既有运营盾构隧道5的监控量测频率，左侧导洞10稳步开挖至贯通，立刻通过砂袋14对左侧导洞10进行反压，左侧导洞反压区域7为既有运营盾构隧道5正上方区域。如图6至图8所示，在左侧导洞10反压完成后，可开挖右侧导洞11，右侧导洞11开挖同左侧导洞10开挖原理一样，开挖进尺0.5m，做到随挖随支护，开挖至既有运营盾构隧道5正上方时，加强监测频率，逐步开挖至贯通后再利用砂袋14对右侧导洞11内进行反压。如图9所示，本实施例中，砂袋14的高度为2-2.5m。

3、如图10至图13所示，对临时中隔壁12进行拆除，用风镐将临时中隔壁12的喷射混凝土全部凿除，使临时中隔壁12内部的工字钢骨架15裸露出来，按照“跳仓拆撑”原则对工字钢骨架15进行拆除，即每隔一根工字钢骨架15拆除两根工字钢骨架15。其中，对于需拆除的工字钢骨架15，用气焊机将需拆除的工字钢骨架15沿临时中隔壁12的顶标高、底标高处进行割除；对于未拆除的工字钢骨架15，分别在未拆除的工字钢骨架15距二衬结构的顶板21底标高上方30mm及距二衬结构的底板22顶标高下方30mm处镶嵌一个止水法兰盘16，并且止水法兰盘16焊接在钢板17上，钢板17也安装在未拆除的工字钢骨架15上且钢板17尺寸大于止水法兰盘16的尺寸。支架起底板模具，敷设底板钢筋，并确保未拆除的工字钢骨架15周围布满底板钢筋，向底板模具中浇筑底板混凝土，将未拆除的工字钢骨架15底部的止水法兰盘16及钢板17包裹在底板混凝土中。待底板混凝土达到设计强度后，即完成二衬结构的底板22的施作，依次施作二衬结构的侧墙和顶板21。最后用气焊机将未拆除的工字钢骨架15分别沿二衬结构的顶板21底标高、底板22顶标高处整齐切割，完成二衬结构的施作。

综上所述，本实施例主要克服了以下难点：

1、新建隧道由于周围地理环境的限制，最终为S型浅埋暗挖隧道，导致初期支护不容易封闭成环，施工风险性较大，再加上新建隧道与既有盾构隧道最小净距仅为0.96m，属于近距离上穿，若不采取相应施工方法或加固措施，对盾构隧道内的列车安全运营存在较大安全隐患。

2、新建隧道为S型隧道，穿越过程中经历斜上穿、正上穿等多种穿越形式，盾构隧道受力形态复杂，对施工提出了更高的要求。

3、既有盾构隧道内列车已经运营，无法在盾构隧道内实施加固条件，再加上本地区首次对上穿工程进行探索研究，现场施工难度较大。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。