一种既有隧道的组合式保护结构的施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种既有隧道的组合式保护结构的施工方法。


背景技术：

2.随着城市的快速发展，地铁沿线及周边的工程建设日益增加，常见需要在既有隧道上盖建筑的情况，而地铁上部的土方开挖容易对既有隧道产生极大的安全风险。如何既可保障已运营的既有隧道的安全稳定，又能保证地铁上部的土方开挖施工快速推进是急需解决问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种既有隧道的组合式保护结构的施工方法；以解决如何既可保障既有隧道的安全稳定，又能保证地铁上部的土方开挖施工快速推进的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种既有隧道的组合式保护结构的施工方法，包括以下步骤：
5.步骤s1：在既有隧道两侧的既有围护桩上方分别浇筑冠梁，两侧冠梁之间浇筑拉梁；
6.步骤s2：在所述既有围护桩的内侧浇筑出注浆加固区；
7.步骤s3：在所述注浆加固区施工多个竖井至既有隧道顶板，分别浇筑出压顶墩；所述压顶墩和既有围护桩有效连接；
8.步骤s4：在既有围护桩外侧分别施工出抗拔桩；
9.步骤s5：在既有围护桩外侧顺地铁分段开挖至通道基坑下方，分别浇筑连梁；所述连梁和既有围护桩有效连接；
10.步骤s6：在既有围护桩两侧对称分段分区开挖通道基坑，及时施工通道结构并压重；
11.步骤s7：分段分区开挖既有围护桩之间的基坑，并凿除既有围护桩；及时施工通道结构，与两侧通道相连，同时根据监测数据进行压重。
12.作为优选的，所述步骤s2中，所述既有围护桩之间采用地面袖阀管注浆加固既有隧道上方的土层；两侧浇筑出注浆加固区。
13.作为优选的，所述地面袖阀管采用直径为52mm的pvc管道，壁厚为4mm；所述地面袖阀管的长度为拉梁下方3m以下至具有隧道顶部0.5m；注浆加固水泥采用硫铝酸盐水泥，水灰比1:1；注浆加固宽度2.5m。
14.作为优选的，所述步骤s3中，采用倒挂井壁法施工压顶墩；倒挂井壁采用钢筋格栅喷砼，厚度约30cm，井壁四周设置注浆锚管，井深约9.0～10.5m，井平面内净空尺寸为2m
×
2m。
15.作为优选的，所述步骤s3中，所述压顶墩中心纵向间距在5m至10m之间；宽度方向为1.5m，沿隧道方向为1.5m至2m之间，高度方向为2m。
16.作为优选的，所述步骤s3中，所述压顶墩施工完成、竖井回填以前，在既有隧道顶板的竖井开挖范围内喷涂速凝橡胶沥青防水涂料，所述防水涂料厚度大于2.0mm；在防水涂料外层再施作70mm的c20细石混凝土保护层。
17.作为优选的，所述步骤s4中，所述抗拔桩紧邻既有围护桩，采用全回转钻孔护筒进行施工，所述抗拔桩的直径为1200mm，纵向间距在5m至10m之间；所述抗拔桩的桩长在40m至50m之间，并进入中风化或弱风化花岗岩。
18.作为优选的，所述步骤s5中，所述连梁的长度方向为沿隧道方向，宽度为1.6m，竖向高度为2m。
19.作为优选的，所述步骤s3中，所述压顶墩和既有围护桩之间节点连接采用植筋进行节点连接，并且接触面凿毛并涂刷有界面剂层；所述步骤s5中，所述既有围护桩和连梁之间节点连接采用植筋进行节点连接，并且接触面凿毛并涂刷有界面剂层。
20.作为优选的，所述步骤s7中，所述既有围护桩应采用绳锯切割分段切割。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
22.1、本发明通过在局部临时竖井施工压顶墩，压顶墩与既有隧道顶板以及既有围护桩相连，使得充分利用既有隧道的结构用于抑制深基坑卸荷开挖造成地基回弹导致的地铁隧道结构浮起，确保结构整体稳定。
23.2、本发明进一步通过重新挖掘和浇筑抗拔桩，抗拔桩通过连梁与既有围护桩相连，利用抗拔桩和既有围护桩共同压顶保护隧道结构。
24.3、本发明为了减少隧道两侧连廊通道基坑开挖对隧道结构变形的影响，两侧连廊基坑横向分布、对称开挖；纵向分段分区施工，及时施工连廊结构并压重。
25.4、本发明所述既有隧道上部装设有压顶墩，压顶墩与既有隧道顶板以及既有围护桩采用植筋的方法相连接，同时既有围护桩一侧新增设有抗拔桩，所述抗拔桩通过连梁与既有围护桩采用植筋的方法相连，将具有隧道上浮的应力依次通过既有隧道、压顶墩、既有围护桩、抗拔桩传递至深层土体，从而保护隧道结构，能够有效抑制深基坑卸荷开挖造成地基回弹导致的地铁隧道结构浮起，确保结构整体稳定。
26.5、本发明提供的保护结构使得在既有隧道上新建大型建筑变为可能，实现了既有隧道上部进行大型工程施工作业的同时既有隧道内部的列车不停运，保证了既有隧道结构的安全稳定、列车正常运营和上部工程的有序施工，综合来看，一定程度推动了施工技术的发展，解决了既可保障既有隧道的安全稳定，又能保证地铁上部的土方开挖施工快速推进的问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明提供的一种既有隧道的组合式保护结构的剖面示意图；
29.图2是本发明提供的一种既有隧道的组合式保护结构的俯视图；
30.图3是本发明提供的压顶墩、既有围护桩和连梁之间植筋连接示意图；
31.图4是本发明提供的多个竖井施工的示意图；
32.图5是本发明提供的通道基坑分步对称开挖图；
33.图6是本发明提供的隧道正上方基坑分步开挖图；
34.图7是本发明提供的既有围护桩两侧对称分块开挖通道基坑的施工示意图；
35.图8是本发明提供的凿除既有围护桩的施工示意图；
36.图9是本发明提供的竖井施工的剖视图；
37.图10是本发明提供的社会连廊通道基坑平面分仓及开挖顺序图；
38.图11是本发明提供的隧道基坑外侧纵向分仓开挖顺序图。
39.在图中包括有：
40.1、既有隧道；2、既有围护桩；5、冠梁；7、拉梁；3、注浆加固区；4、压顶墩；6、抗拔桩；8、连梁。
具体实施方式
41.下面将结合本发明本实施方式中的附图，对本发明本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本实施方式是本发明的一种实施方式，而不是全部的本实施方式。基于本发明中的本实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他本实施方式，都属于本发明保护的范围。
42.请参考图1至图11，本发明提供了一种既有隧道的组合式保护结构的施工方法。
43.在本实施例中，拟兴建的社会连廊主体部分基坑开挖深度较深，最深约为8-10m，连廊通道开挖过程中将对已运营地铁上方覆土进行卸载，施工前需对已运营地铁进行必要的压顶保护，避免基坑开挖对地铁区间上方土体卸载后造成运营地铁区间上浮等影响。社会连廊北出口现状地面标高22.000，规划地面标高15.000，需卸载土方约7m高，施工前需对地铁区间进行必要的压顶保护处理，避免土体卸载造成下方运营地铁区间变形。为减少周边土体卸载对地铁区间影响，应进行地铁保护专项设计。
44.具体的，以下为既有隧道的组合式保护结构的施工方法，包括以下步骤：
45.步骤s1：如图5所示，对施工现场进行平整；
46.如图4所示，在既有隧道1两侧的既有围护桩2上方分别浇筑冠梁5，两侧冠梁5之间浇筑拉梁7；所述拉梁7将两侧冠梁5连接在一起，做成临时支撑结构。
47.步骤s2：如图1和图4所示，所述既有围护桩2之间采用地面袖阀管注浆加固既有隧道1上方的土层；侧边浇筑出注浆加固区3。
48.具体的，地铁区间为明挖法施工隧道，隧道上方土体为回填土，其土层参数差异性较大；可从地面对隧道上方填土进行地面袖阀管注浆加固，改善其地层特性，以便为施工压顶墩开挖小竖井提供保护。
49.进一步的，所述地面袖阀管采用直径为52mm的pvc管道，壁厚为4mm；所述地面袖阀管的长度为拉梁7下方3m以下至具有隧道1顶部0.5m；注浆加固水泥采用硫铝酸盐水泥，水灰比1:1；注浆加固宽度2.5m。
50.注浆时应严格控制对下部地铁明挖隧道的扰动和袖阀管引孔深度及注浆压力。袖
阀管的引孔深度应根据已布设好的控制点坐标，计算引孔的坐标位置，使用全站仪放出孔位，用水准仪测量地面高程，确定引孔深度。在注浆时应严格控制注浆压力，加固深度为现状地表3m以下至地铁隧道顶，袖阀管与地铁隧道顶竖向距离不小于0.5m。高压泥浆泵、高压机、高压清水泵必须制定专人操作，压力表应定期检修检定。注浆施工之前应进行注浆试验，确定注浆配合比、压力和流量等参数。
51.步骤s3：如图9所示，在所述注浆加固区3施工多个竖井至既有隧道1顶板，分别浇筑出压顶墩4；所述压顶墩4和既有围护桩2有效连接；具体的，地铁区间明挖隧道采用明挖法施工，所述既有围护桩2为钻孔灌注桩。为限制地铁隧道在通道基坑开挖过程中的隆起变形，可在隧道上方紧贴既有围护桩2施作竖井，浇筑压顶墩并与钻孔灌注桩相连。
52.进一步的，所述步骤s3中，如图3所示，所述压顶墩4和既有围护桩2之间节点连接采用植筋进行节点连接，并且接触面凿毛并涂刷有界面剂层。
53.所述步骤s3中，采用倒挂井壁法施工压顶墩4；倒挂井壁采用钢筋格栅喷砼，厚度约30cm，井壁四周设置注浆锚管，井深约9.0～10.5m，井平面内净空尺寸为2m
×
2m。
54.所述步骤s3中，所述压顶墩4中心纵向间距在5m至10m之间；宽度方向为1.5m，沿隧道方向为1.5m至2m之间，高度方向为2m；具体的，非变形缝处压顶墩尺寸1.5m(宽度方向)
×
1.5m(沿隧道方向)
×
2m(高度方向)，变形缝处压顶墩尺寸1.5m(宽度方向)
×
2m(沿隧道方向)
×
2m(高度方向)。
55.所述步骤s3中，所述压顶墩4施工完成、竖井回填以前，在既有隧道1顶板的竖井开挖范围内喷涂速凝橡胶沥青防水涂料，所述防水涂料厚度大于2.0mm；在防水涂料外层再施作70mm的c20细石混凝土保护层，确保地铁防水安全。
56.步骤s4：如图1所示，在既有围护桩2外侧分别施工出抗拔桩6；具体的，所述抗拔桩6紧邻既有围护桩2，采用全回转钻孔护筒进行施工，尽量减小对周边地层的扰动，所述抗拔桩6的直径为1200mm，纵向间距在5m至10m之间；所述抗拔桩6的桩长在40m至50m之间，在本实施例中，所述抗拔桩6的桩长暂定40.5m(桩底约进入地面以下50m)，并进入中风化或弱风化花岗岩。
57.步骤s5：如图1和图5所示，在既有围护桩2外侧顺地铁分段开挖至通道基坑下方2m，分别浇筑连梁8；所述连梁8和既有围护桩2有效连接；所述连梁用于连接抗拔桩6，并将若干个抗拔桩6连接在一起，如图2所示，所述连梁8的长度方向为沿隧道方向，宽度为1.6m，竖向高度为2m。
58.所述步骤s5中，如图3所示，所述既有围护桩2和连梁8之间节点连接采用植筋进行节点连接，并且接触面凿毛并涂刷有界面剂层。
59.步骤s6：如图7所示，在既有围护桩2两侧对称分段分区开挖通道基坑，及时施工通道结构并压重；
60.步骤s7：如图8所示，分段分区开挖既有围护桩2之间的基坑，并凿除既有围护桩2；及时施工通道结构，与两侧通道相连，同时根据监测数据进行压重。
61.为保护地铁结构的安全及稳定，所述既有围护桩2应采用绳锯切割分段切割，不可采用风镐、旋挖桩开挖等方法破坏桩头。采用绳锯切割法可以最大程度上保存已有结构的稳定性和安全性，提高工作速度缩短施工工期、进一步降低劳动力成本。
62.地下社会连廊施工对地铁隧道的影响主要是基坑开挖卸载造成的下方地铁隧道
的回弹变形。基坑开挖过程中分段分区开挖，充分利用空间效应，及时回筑社会连廊主体结构，形成对下方隧道的反压，理论上可以有效减小隧道的竖向变形。本项目分段分区开挖、分仓开挖；在保证地铁运营安全的前提条件下，实施阶段分仓尺寸可根据地铁自动化监测数据情况及施工组织进行适当调整。
63.开挖顺序为如下：
64.1、隧道外施工纵向开挖书序为：外1-n
→
外2-n
→
外3-n
→
外4-n；
65.2、隧道外施工横向开挖书序为：外n-0
→
外n-1
→
外n-2
→
外n-3；
66.如图5所示，既有隧道1上方连廊通道基坑开挖横断面步序为：外1-0
→
外1-1
→
外1-2
→
外1-3
→
内1-1。
67.由分步开挖图可知，地铁区间正上方土体保留至最后卸载，地铁区间围护桩外两侧连廊通道基坑开挖需分步、对称施工，避免地铁区间围护桩因两侧卸载不均匀存在偏压造成围护结构失稳等安全问题。
68.地铁正上方“内1-1”范围土体沿地铁线路纵向采用分段分区开挖，开挖示意及顺序如图6所示，每一段开挖完成后应及时施作底板，并根据监测情况进行配重压重。
69.如图6所示，既有隧道1正上方开挖步序为：内1-0
→
内1-1
→
内1-2
→
内1-3。
70.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。