一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构及施工方法与流程

本发明涉及地下工程施工，尤其是涉及一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构及施工方法。

背景技术：

1、随着城市轨道交通的大规模建设，新建地铁隧道将不可避免地穿越既有地铁结构，其中，密贴穿越施工尤为关键且风险较大。在地铁车站施工中，浅埋暗挖法为一种常见的施工工艺，当需要密贴上穿既有地铁隧道结构时，新建车站隧道初支型钢拱架需被架设于既有地铁初支结构之上。然而，隧道土体开挖后引起的应力重分布，会使得竖向型钢拱架承受来自上部地层的竖向附加荷载。由于型钢拱架拱脚断面狭窄且尖锐，往往导致拱脚支点处出现应力集中，可能对既有隧道的初支结构造成损害，甚至破坏既有隧道的防水层，进而引发既有隧道的渗水问题。因此，采取有效措施分散拱脚支点处的应力集中，以避免新建隧道初支拱架对既有隧道结构造成破坏，确保既有地铁线路的运营安全。

2、目前，关于密贴穿越既有地铁结构的研究大多聚焦于既有结构的沉降控制以及密贴穿越的施工工法上，且相关技术方案主要针对密贴下穿既有隧道，而对于密贴上穿既有隧道的相关技术方案，尚未见有公开报道。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构及施工方法，解决上述背景技术中提出的问题，确保上穿施工过程中既有隧道的安全，并缩短工期。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构，包括设置在既有地铁隧道上方的多组支承组件，相邻两组所述支承组件通过榫卯结构连接；多组所述支承组件的上方设置有初支型钢钢架，所述初支型钢钢架的底部设置有型钢拱脚，所述型钢拱脚通过垫块连接板和所述支承组件相连接。

3、优选的，所述支承组件包括预埋钢板和预制素混凝土垫块，所述预制素混凝土垫块包括前部榫头、中部承重垫块和后部榫眼，所述后部榫眼和所述前部榫头的形状相适配；

4、所述预埋钢板埋设在所述中部承重垫块内，且所述预埋钢板的中心与所述中部承重垫块的中心对齐。

5、优选的，所述预埋钢板的上方设置有所述垫块连接板，所述中部承重垫块内部锚固有地脚螺栓，所述地脚螺栓的一端穿过所述预埋钢板和所述垫块连接板通过固定件固定，所述垫块连接板和所述型钢拱脚固定连接。

6、优选的，所述垫块连接板的上方设置有锁脚锚管连接板，所述锁脚锚管连接板固定连接在所述型钢拱脚的翼缘上，所述锁脚锚管连接板的宽度大于所述翼缘的宽度。

7、优选的，所述锁脚锚管连接板上对称开设有锚管孔，所述锚管孔上连接有锁脚锚管。

8、优选的，所述前部榫头的截面形状设置为燕尾形或优弧形。

9、一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构的施工方法，包括以下步骤：

10、步骤s1、预埋支承组件：当新建隧道土体开挖完毕后，在既有地铁隧道上部预埋支承组件，支承组件沿新建隧道纵向布置，每个预制素混凝土垫块对应一榀初支型钢钢架；

11、步骤s2、连接型钢拱脚与支承组件：预先将锁脚锚管连接板、垫块连接板焊接至型钢拱脚的相应位置，架设初支型钢钢架时，在锁脚锚管连接板处打设锁脚锚杆，型钢拱脚与支承组件通过预埋地脚螺栓连接，垫块连接板与支承组件应连接紧密；

12、步骤s3、拆除初支型钢钢架与支承组件：二衬施工前将二衬浇筑范围内的初支型钢钢架拆除，解除型钢拱脚与支承组件连接处的螺栓后，将支承组件拆除，在下一循环重复利用并重复上述操作步骤。

13、因此，本发明采用上述一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构及施工方法，预制素混凝土垫块能够将传递至型钢拱脚的相对集中的附加应力扩散至相对较大的面积，避免型钢拱脚支点应力集中而引起的既有隧道结构及其防水层的破坏，确保上穿施工过程中既有隧道的安全；预制素混凝土垫块为预制装配式，方便安装、拆卸，可重复使用，对钢筋绑扎过程影响较小，适用于浅埋暗挖法新建上穿隧道二衬与既有隧道初支顶板结构紧密贴合的情况，能够有效缩减工期。

14、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构，其特征在于：包括设置在既有地铁隧道上方的多组支承组件，相邻两组所述支承组件通过榫卯结构连接；多组所述支承组件的上方设置有初支型钢钢架，所述初支型钢钢架的底部设置有型钢拱脚，所述型钢拱脚通过垫块连接板和所述支承组件相连接。

2.根据权利要求1所述的一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构，其特征在于：所述支承组件包括预埋钢板和预制素混凝土垫块，所述预制素混凝土垫块包括前部榫头、中部承重垫块和后部榫眼，所述后部榫眼和所述前部榫头的形状相适配；

3.根据权利要求2所述的一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构，其特征在于：所述预埋钢板的上方设置有所述垫块连接板，所述中部承重垫块内部锚固有地脚螺栓，所述地脚螺栓的一端穿过所述预埋钢板和所述垫块连接板通过固定件固定，所述垫块连接板和所述型钢拱脚固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构，其特征在于：所述垫块连接板的上方设置有锁脚锚管连接板，所述锁脚锚管连接板固定连接在所述型钢拱脚的翼缘上，所述锁脚锚管连接板的宽度大于所述翼缘的宽度。

5.根据权利要求4所述的一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构，其特征在于：所述锁脚锚管连接板上对称开设有锚管孔，所述锚管孔上连接有锁脚锚管。

6.根据权利要求5所述的一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构，其特征在于：所述前部榫头的截面形状设置为燕尾形或优弧形。

7.应用上述权利要求1-6任一项所述的一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构及施工方法，涉及地下工程施工技术领域，包括设置在既有地铁隧道上方的多组支承组件，相邻两组支承组件通过榫卯结构连接；多组支承组件的上方设置有初支型钢钢架，初支型钢钢架的底部设置有型钢拱脚，型钢拱脚通过垫块连接板和支承组件相连接。本发明采用上述一种密贴上穿既有隧道的初支拱架拱脚结构及施工方法，方便安装、拆卸，可重复使用，对钢筋绑扎过程影响较小，适用于浅埋暗挖法新建上穿隧道二衬与既有隧道初支顶板结构紧密贴合的情况，能够有效缩减工期。技术研发人员：焦雷,程霖,刘中欣,李文兵,孙丹丹,李建旺,祁文睿,付海南,辛松鹤,王延玲,杜宁,李仓,王清,刘汝辉,潘恒宇,苏敏受保护的技术使用者：中铁十五局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12