專利名稱：地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種地下通道的施工方法，特別是涉及一種應用頂管法進行地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法。
背景技術：
一般地鐵工程在上下行線隧道之間均設置聯(lián)絡通道(簡稱旁通道)，以便在地鐵運營中，當其中一條區(qū)間隧道發(fā)生火災或意外事件時，乘客可緊急下車立即通過所設置的旁通道安全地疏散至另一條隧道。
現(xiàn)今地鐵隧道聯(lián)絡通道的施工廣泛地采用了凍結法加固再用礦山法開挖的施工工藝。所謂凍結法施工是利用人工制冷技術，使地層中的水結成冰，把天然土變成凍土以增加強度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與地下結構的聯(lián)系，然后在凍結帷幕的保護下進行開挖施工的一種特殊施工方法。十九世紀六十年代，凍結法首先被應用于英國南威爾士的建筑基礎工程，1883年德國工程師波茨舒(P.H.Potsch)在阿爾巴里的煤礦采用凍結法成功施工了103m深的井筒并獲得了凍結技術專利，之后世界各國都逐漸廣泛地應用凍結技術。凍結法在我國起步較晚，自1955年開灤礦區(qū)首先應用凍結法鑿井以來，凍結法已發(fā)展成為我國工程領域中通過不穩(wěn)定沖積層和裂隙含水層的主要施工方法。
經(jīng)對現(xiàn)有技術的公開文獻檢索發(fā)現(xiàn)，公開號為CN 1614152A
公開日為2005年5月11日、名稱為《軟土層水平凍結法連接通道的施工方法》的中國專利申請案公開了一種軟土層水平凍結法聯(lián)絡通道的施工方法。該發(fā)明創(chuàng)造具體內(nèi)容為確定積極凍結期和維護凍結期的鹽水溫度、凍土墻平均溫度和凍土強度；設計布置凍結孔，同時凍結孔布胃應根據(jù)管片配筋圖微調(diào)，凍結孔偏斜控制孔徑向外的偏角在0.5～1.0°范圍；計算凍結冷量，根據(jù)冷量需要每臺機組的制冷量達8.6×104kcal/h；先開挖隧道喇叭口導洞，再開挖中間段，然后開挖對側隧道喇叭口導洞，中間段結構層施工完畢后，再刷擴兩端喇叭口，開挖步距為0.3m或0.5m；實施全過程對水平凍結孔施工、凍結系統(tǒng)、凍結壁圓隧道結構變化和支護結構等各個階段和系統(tǒng)進行監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時回饋以指導施工。
上述凍結法目前可應用于各類通過不穩(wěn)定沖積層和裂隙含水層的施工，但存在下列不足(1)凍結法施工準備期、實施期均較長，后期監(jiān)測和穩(wěn)定時間亦較長；(2)凍結法在實施過程中必然產(chǎn)生較大的凍脹和融沉，勢必對周邊環(huán)境造成不利影響；(3)同時由于地下狀況的不確定因素較多，凍結法土體加固難以達到理想狀態(tài)，從而對聯(lián)絡通道的長期穩(wěn)定和安全帶來隱患；(4)采用的是人工開挖方式，在施工期間土體完全暴露，一旦遇到流砂等險情不能得到有效的控制；(5)施工成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法，其可應用于各類軟土層隧道的聯(lián)絡通道的施工。本發(fā)明使用一臺網(wǎng)格擠壓式頂管機，在主頂千斤頂?shù)耐屏ο逻M行頂進，網(wǎng)格前面的土體受被動土壓力作用被擠入頂管機內(nèi)且被運走，在頂進過程中由網(wǎng)格的開口大小來控制出土量。本發(fā)明所述施工方法可以減少聯(lián)絡通道施工周期和施工對周邊環(huán)境的不利影響，提高施工的安全性和降低施工成本，同時保障聯(lián)絡通道的后期穩(wěn)定性。
本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法，其利用下行隧道中段的鋼管片加工成網(wǎng)格狀正面切土裝置，與頂管設備相連接組成網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機，應用該頂管機從下行隧道頂進至上行隧道，采用預制的矩形復合鋼管節(jié)進行拼裝，從而形成聯(lián)絡通道；其具體施工步驟如下(1)出進洞區(qū)域土體加固對頂管機出入上、下行隧道鋼管片聯(lián)絡通道區(qū)域附近的混凝土管片外的土體進行地基注漿加固，經(jīng)加固的土體應有很好的自立性能、均質性，無側限抗壓強度達0.2～0.3Mpa；(2)頂進軸線測量放樣根據(jù)上、下行隧道開口環(huán)節(jié)上進出洞門的中心連線，采用地面控制網(wǎng)將控制點的地面坐標放樣到地下，定出頂進的軸線和導軌面標高及頂管設備的中心位置；(3)設置隧道內(nèi)的管片支撐在上、下行隧道內(nèi)與鋼管片相鄰的若干環(huán)管片范圍內(nèi)，設置柱狀管片桁架支撐，如果支撐點正好在管片開口位置，開口處必須填充混凝土；(4)加工網(wǎng)格狀正面切土裝置利用下行隧道中設計建造聯(lián)絡通道相應位置的鋼管片的中段部分作為網(wǎng)格狀正面切土裝置，拆除中段鋼管片與上端、下端鋼管片的縱向螺栓，拆除中段鋼管片與旁側相鄰管片之間的橫向螺栓，在中段鋼管片對應設計聯(lián)絡通道洞門位置上開設若干網(wǎng)格通孔，且每個網(wǎng)絡通孔均相應配置可堵封該網(wǎng)格通孔的胸板，胸板通過螺栓連接可方便拆卸、安裝；(5)制造頂管設備制造一套頂管設備，頂管設備由后靠、主頂進裝置、頂鐵、設有糾偏千斤頂?shù)闹欣^間、垂直法蘭及導軌構成；(6)制造用以拼裝聯(lián)絡通道的復合鋼管節(jié)該復合鋼管節(jié)截面為矩形，截面與聯(lián)絡通道的內(nèi)壁相一致，其由外層的鋼殼和內(nèi)層的混凝土內(nèi)襯組成，并設置有注漿孔，其結構形式可分為兩塊進出洞鋼管節(jié)與若干塊標準鋼管節(jié)構成，該標準鋼管節(jié)的數(shù)量由聯(lián)絡通道的長度所決定；(7)安裝網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機將按步驟(5)所完成的頂管設備吊運至下行隧道中聯(lián)絡通道起始的位置上，并將其與按步驟(4)所完成的網(wǎng)格狀正面切土裝置相固接，形成網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機；(8)頂管機出洞施工①將第一節(jié)進出洞鋼管節(jié)與頂管機連接，開啟出洞門，打開網(wǎng)格通孔，啟動頂管機的主頂進裝置向前推進；②控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)；③綜合運用調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置、主頂進裝置和中繼間內(nèi)的糾偏千斤頂，來控制施工參數(shù)和頂管機的姿態(tài)，以保證頂管機沿規(guī)定軸線推進；(9)正常頂進施工①逐段接入標準鋼管節(jié)，操縱頂管機繼續(xù)向前推進，并在各復合鋼管節(jié)之間粘封止水密封橡膠帶；②控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)，同時連續(xù)地將擠入頂管機內(nèi)的土體傳輸出去；③綜合運用調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置、主頂進裝置和中繼間內(nèi)的糾偏千斤頂，來控制施工參數(shù)和頂管機的姿態(tài)，以保證頂管機沿規(guī)定軸線推進；④根據(jù)監(jiān)測的地表沉降、土質變化、覆上厚度及地面建筑物，及時調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置以及施工參數(shù)；(10)頂管機進洞施工①鋪設導軌頂管機進洞前在上行隧道的開口環(huán)節(jié)內(nèi)，按照坡度與聯(lián)絡通道一致的要求鋪設安裝導軌；②布置應力釋放孔在上行隧道的進洞門附近的鋼管片上開設若干應力釋放孔并安裝球閥，當頂管機接近進洞門時打開球閥釋放應力；③控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)；④頂管進洞拆除進洞門，頂管機進入上行隧道，第二節(jié)進出洞鋼管節(jié)安裝完畢后，沿上、下行隧道內(nèi)徑割除兩節(jié)進出洞鋼管節(jié)凸出聯(lián)絡通道的部分，隨后用鋼板將洞門邊緣與復合鋼管節(jié)之間的空隙焊封牢固；⑤壓注漿液聯(lián)絡通道貫通后通過復合鋼管節(jié)上的注漿孔壓注足量的漿液以填充復合鋼管節(jié)壁外的建筑空隙，完成后對注漿孔進行焊接封堵；(11)施工監(jiān)測在施工的全過程中，通過地面設置的測量點對施工狀況進行監(jiān)測，并將結果用以指導施工，具體監(jiān)測步驟如下①地表變形監(jiān)測在聯(lián)絡通道上方的地面上布置若干測量點，采用水準測量法監(jiān)測地表的隆起或沉降，監(jiān)測時間自頂進開始到地表變形基本穩(wěn)定為止，測量頻度視地表變形速度及施工對地面結構造成影響的程度而定；②隧道管片變形監(jiān)測在聯(lián)絡通道與上、下行隧道連接處的上方地面上布置若干測量點，采用水準測量法監(jiān)測上、下行隧道管片的變形，監(jiān)測時間自頂進開始到變形基本穩(wěn)定為止，測量頻度視變形速度及施工對結構造成影響的程度而定。
本發(fā)明所述的地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法中頂管設備的最后部為后靠，該后靠的前方為主頂進裝置，主頂進裝置的前方依次為頂鐵、中繼間和垂直法蘭，后靠頂靠在下行隧道的內(nèi)壁上，構成聯(lián)絡通道的復合鋼管節(jié)在頂鐵與中繼間之間加入，垂直法蘭與網(wǎng)格狀正面切土裝置相連接，導軌鋪設于網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機的底部，其中后靠由若干外輪廓弧面與下行隧道內(nèi)壁弧面吻合的船底板加強肋板構成，其后部均勻緊密地貼合在下行隧道管片的內(nèi)壁上；主頂進裝置包括有若干行程同步的主頂千斤頂，該主頂千斤頂沿聯(lián)絡通道中心左右對稱分布，其旁側設置有千斤頂支架；頂鐵為矩形鋼制構件，與復合鋼管節(jié)連接的一側為法蘭面，其另一側為平鋼板，主頂進千斤頂可直接頂在其上；中繼間具有矩形鋼制外殼，其內(nèi)部四角設置有可分別單獨控制的4組糾偏千斤頂；垂直法蘭其一側形狀與網(wǎng)格狀正面切土裝置的內(nèi)弧面相合并與之焊接，焊縫應滿足水密性要求，其另一側為平整的矩形法蘭面且與中繼間連接；導軌由兩根可自由拆卸的型鋼組成，沿聯(lián)絡通道的設計軸線設置。
本發(fā)明中的管片支撐由型鋼構成，其包括在聯(lián)絡通道兩端各6環(huán)混凝土管片內(nèi)分設的8根支撐能力不小于500KN/點的柱狀鋼支撐，從而構成隧道縱向設置的鋼桁架梁，在各鋼支撐頂端設置10t的液壓千斤頂，采用三角狀墊塊與混凝土管片密貼的方式給該鋼支撐施加預應力。
本發(fā)明的步驟(8)中的施工參數(shù)范圍是，頂進速度為10～15mm/分鐘，出土量為理論值的95％～98％；步驟(9)中的施工參數(shù)范圍是，頂進速度為20～30mm/分鐘，出土量為理論值的97％～100％；步驟(10)中的施工參數(shù)范圍是，頂進速度為10～15mm/分鐘，出土量必須達到盡量挖空正面土體；步驟(11)中的測量點在聯(lián)絡通道和聯(lián)絡通道與上、下行隧道連接處的上方地面上的布置加密，當?shù)乇碜冃卧龃蠡蚴┕び绊憞乐貢r，測量頻度加大。
與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明獨創(chuàng)性地采取網(wǎng)格頂管法施工地鐵盾構區(qū)間隧道之間的聯(lián)絡通道，避免了凍結法施工和穩(wěn)定周期長、土體凍融對周邊環(huán)境和聯(lián)絡通道帶來不利和不穩(wěn)定以及施工成本高、不安全等無法克服的缺點，具有突出的實質性特點，達到了縮短工期、降低施工成本、對周邊環(huán)境影響小和工程后期穩(wěn)定性高的有益效果，為在各類軟土層中地下連接通道的施工提供了新的方向。
圖1是上下行線隧道及其聯(lián)絡通道的示意圖。
圖2是本發(fā)明頂管設備的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
請參閱圖1，以某地鐵隧道工程聯(lián)絡通道施工為例，地鐵上行隧道12與下行隧道11之間需建造1條聯(lián)絡通道10，聯(lián)絡通道10埋深為16.607m，隧道外壁凈距5.95m，隧道間高差0.11m。聯(lián)絡通道10頂進穿過的土層為④淤泥質粘土，⑤1粘土。
工程具體施工按照下列步驟進行1、出進洞區(qū)域土體加固對頂管機出入上、下行隧道12和11的開口環(huán)[KR1]、[KL1]鋼管片聯(lián)絡通道10區(qū)域附近的混凝土管片外的土體進行地基注漿加固，經(jīng)加固的土體應有很好的自立性能、均質性，無側限抗壓強度達0.2～0.3Mpa，從而防止正面的土體坍塌造成水土流失與頂管頂進時下行隧道11因受主頂千斤頂?shù)捻斄σ饳M向位移和管片變形。
主要技術參數(shù)注漿壓力P＝0.2～0.5Mpa；注漿流量Q＝10～15L/min；漿液填充率20％；注漿量3.4m3/環(huán)；選用的注漿孔間距是鋼管片上的吊裝孔間距。
漿液配合比
2、頂進軸線測量放樣由于上行隧道12和下行隧道11在施工中管片排布的差異，必然引起相應聯(lián)絡通道10預留孔的方位差異，這會給施工帶來難度。因此聯(lián)絡通道10施工前，通過實際測量得，上行隧道12與下行隧道11的鋼管片中心水平差距為0.23米，高度差為0.11米，根據(jù)兩隧道12和11開口環(huán)[KR1]、[KL1]上進出洞門的中心連線，采用地面控制網(wǎng)將控制點的地面坐標放樣到地下，定出頂進的軸線和導軌面標高及頂管設備的中心位置，并用以指導后續(xù)作業(yè)。
3、設置隧道內(nèi)的管片支撐聯(lián)絡通道10施工前，在與開口環(huán)[KR1]、[KL1]的聯(lián)絡通道10兩端相鄰的各6環(huán)混凝土管片內(nèi)分別設置由8根25#雙榀槽鋼構成的柱狀鋼支撐，其支撐能力不小于500KN/點，從而構成沿隧道縱向設置的鋼桁架梁，尤其在開口環(huán)[KR1]、[KL1]中設置支撐點，如果支撐點正好在管片開口位置，開口處必須填充混凝土。為了給鋼支撐加預應力，在各鋼支撐頂端設10t的液壓千斤頂，采用三角狀墊塊與混凝土管片密貼。
4、加工網(wǎng)格狀正面切土裝置利用下行隧道11中設計建造聯(lián)絡通道10相應位置的鋼管片的中段部分作為網(wǎng)格狀正面切土裝置8(參見圖2)。拆除中段鋼管片與上端、下端鋼管片的縱向螺栓，拆除中段鋼管片與旁側相鄰管片之間的橫向螺栓，在中段鋼管片對應設計聯(lián)絡通道10洞門位置上開設兩列共16個網(wǎng)格通孔，每個網(wǎng)絡通孔的開口為20cm×40cm；考慮到控制出土量和風險因素，還相應配置了16塊大小為25cm×40cm、厚1.6cm的胸板，胸板通過螺栓連接可方便地拆卸、安裝；一旦出現(xiàn)突發(fā)事件胸板即可堵封該網(wǎng)格通孔。
5、制造頂管設備制造一套頂管設備，其結構示意圖可參見圖2。圖示頂管設備由后靠1、主頂進裝置2、頂鐵3、中繼間5、垂直法蘭6及導軌7構成，其截面外形尺寸為2.7×1.58m。頂管設備的最后部為后靠1，該后靠1的前方為主頂進裝置2，主頂進裝置2的前方依次為頂鐵3、中繼間5和垂直法蘭6，后靠1頂靠在下行隧道11的內(nèi)壁上，構成聯(lián)絡通道10的復合鋼管節(jié)4在頂鐵3與中繼間5之間加入，垂直法蘭6與網(wǎng)格狀正面切土裝置8相連接，導軌7鋪設于網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機的底部；其中后靠1由長7.2m、弦長3.51m、半徑為2.73m的船底板和3根長7m的56#工字鋼及肋板組成，其外輪廓弧面與下行隧道11內(nèi)壁弧面吻合，并且后部均勻緊密地貼合在下行隧道11管片的內(nèi)壁上，以盡量分散主頂千斤頂?shù)膲毫Γ瑴p少管片的承壓力；主頂進裝置2包括6臺100t的行程同步的主頂千斤頂，該主頂千斤頂沿聯(lián)絡通道10中心左右對稱分布，其旁側設置有千斤頂支架，用來支撐主頂千斤頂和起導向作用；其還包括供給主頂千斤頂壓力油的壓力高達40Mpa的主頂高壓變量油泵(25CSY14-1B)、控制主頂千斤頂伸縮的換向閥和連接油泵、換向閥和主頂千斤頂?shù)母邏很浌?；頂鐵3為矩形鋼制構件，與復合鋼管節(jié)4連接的一側為法蘭面，其另一側為平鋼板，主頂進千斤頂可直接頂在其上；中繼間5可保持頂管軸線的正確姿態(tài)，其具有矩形鋼制外殼，內(nèi)部四角設置有可分別單獨控制的4組糾偏千斤頂，每組3只，糾偏千斤頂?shù)膰嵨缓蛿?shù)量根據(jù)正面土體的所能承受的土壓力及鋼管節(jié)外壁的摩擦力來確定；垂直法蘭6其一側形狀與網(wǎng)格狀正面切土裝置8的內(nèi)弧面相合并與之焊接，焊縫應滿足水密性要求，其另一側為平整的矩形法蘭面且與中繼間5連接；導軌7由兩根可自由拆卸的平行的18#工字鋼組成，沿聯(lián)絡通道10的設計軸線設置；導軌使復合鋼管節(jié)4有較穩(wěn)定的導向而順利頂入土中。
頂管設備還包括一些輔助設備①垂直運輸系統(tǒng)采用一臺15t行車進行吊裝，土箱體積為3m3；
②水平運輸系統(tǒng)采用一臺14t電機車運輸，考慮到裝卸鋼管片的空間限制和鋼管節(jié)的安裝吊位，將平板車寬度加工至1m；③安裝吊位利用4只10t的液壓千斤頂頂起卸車和就位；④測量儀器、動力和照明設備、電焊機及割刀等。
6、制造用以拼裝聯(lián)絡通道10的復合鋼管節(jié)4本實施例根據(jù)聯(lián)絡通道10的長度確定，聯(lián)絡通道10由6節(jié)預制的復合鋼管節(jié)4所組成，其中2節(jié)進出洞鋼管節(jié)GGJ2的尺寸為長1.2m、寬1.58m、高2.7m，4節(jié)標準鋼管節(jié)GGJ1的尺寸為長1.5m、寬1.5m、高2.7m。該復合鋼管節(jié)4的截面為矩形，與聯(lián)絡通道10的內(nèi)壁相一致，其由外層的鋼殼和內(nèi)層的混凝土內(nèi)襯組成，鋼殼背板涂有環(huán)氧瀝青漆二度，混凝土內(nèi)襯澆注的混凝土等級為C30，抗?jié)B等級為0.8Mpa，混凝土保護層為25mm，澆注的混凝土內(nèi)襯具有設計規(guī)定的平整度和密實量，并設置有注漿孔。
7、安裝網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機將按步驟5所完成的頂管設備吊運至下行隧道11中聯(lián)絡通道10起始的位置上，按照步驟5所述結構(參見圖2)進行安裝，并將其與按步驟4所完成的網(wǎng)格狀正面切土裝置8相固接，形成網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機。
8、頂管機出洞施工為了正確地選擇工藝參數(shù)，首先要根據(jù)土體的條件進行網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機頂力和頂管設備后靠穩(wěn)定條件的理論計算，具體計算過程如下a.頂力計算頂力P＝P正+P摩其中，正面阻力P正＝[γh tg2(45°+Φ/2)+2c tg(45°+Φ/2)]×F正式中γ土體的平均重度(取各層土體的加權平均)h聯(lián)絡通道的計算深度c土體的內(nèi)聚力(取各層土體的加權平均)Φ內(nèi)摩擦角F正頂管正面面積在本實施例中，計算得P正＝2614.4kN。
周邊摩阻力P摩＝P單×F周式中，P單頂管機及管節(jié)外表面單位面積摩擦力(平均值)F周頂管機及管節(jié)外表面周邊面積在本實施例中，計算得P摩＝2080kN。
因此，本實施例的頂力P＝P正+P摩＝2614.4+2080＝4694.4kN。
b.后靠土體穩(wěn)定條件計算聯(lián)絡通道10頂進施工時，頂力通過后靠1傳至隧道管片上，所以后靠1的穩(wěn)定是由管片的穩(wěn)定(不產(chǎn)生位移)來保證的；而管片的另一側是土體，土體起到支撐管片的作用，因此只要作用于管片上的單位壓力小于被動土壓力，就能達到穩(wěn)定后靠1的目的。
通過計算，頂進時管片單位面積所受到最大壓力為86.3kN，管片外產(chǎn)生的被動土壓力為544.7kN/m2，此處安全系數(shù)K＝544.7÷86.3＝6.312。
完成計算后即可依照下列步驟進行頂管出洞的施工①將第一節(jié)進出洞鋼管節(jié)GGJ2與頂管機連接，開啟出洞門，打開中間兩列網(wǎng)格通孔，啟動頂管機的主頂進裝置向前推進。
②控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)考慮到出洞段的土體已經(jīng)加固，同時開始頂進時還須摸索一下規(guī)律，因此頂進速度開始不易過快，一般控制在10～15mm/分鐘；出土量取理論值的95％～98％，以嚴格控制地面的沉降量，出洞鋼管節(jié)GGJ2的出土量控制在5.75m3。
③綜合運用調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置、主頂進裝置2和中繼間5內(nèi)的糾偏千斤頂，來控制施工參數(shù)和頂管機的姿態(tài)，以保證頂管機沿規(guī)定軸線推進如果主頂進裝胃2的頂力過大，可以把網(wǎng)格適當放大(即將上下兩排網(wǎng)格通孔連通)，反之，用胸板把其中一些網(wǎng)格通孔堵??；當頂管產(chǎn)生向上的趨勢時，及時調(diào)整主頂千斤頂?shù)暮狭ξ恢?，讓下部的主頂千斤頂向上移動，反之，讓上部的主頂千斤頂向下移動；將糾偏千斤頂與前兩節(jié)復合鋼管節(jié)4緊密連接，并隨時調(diào)節(jié)保持相鄰復合鋼管節(jié)4外形的平整。
9、正常頂進施工①當前一進出洞鋼管節(jié)GGJ2頂進結束后，即吊放下一節(jié)標準鋼管節(jié)GGJ1進入頂管設備中頂鐵3與中繼間5之間，然后操縱頂管機繼續(xù)向前推進，并在各復合鋼管節(jié)4之間粘封止水密封橡膠帶，同時保證止水密封橡膠帶充分與復合鋼管節(jié)4密貼且受力均勻；之后隨頂管推進逐段接入標準鋼管節(jié)。
②控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)，同時連續(xù)地將擠入頂管機內(nèi)的土體傳輸出去頂進速度一般控制在20～30mm/分鐘；如果發(fā)現(xiàn)正面土體擠入很慢，且頂進的壓力變得越來越大，就須放慢頂進速度，控制在10～15mm/分鐘，如果此時不放慢頂進速度，頂管極易造成上拋，趨勢難于控制。嚴格控制出土量，防止超挖或欠挖，出土量控制在理論值的97％～100％之間，4節(jié)標準鋼管節(jié)GGJ1的出土量控制在6.48m3，以嚴格控制地面的沉降量；由于頂管頂進過程中磨阻力是不斷變大的，因此勢必造成主頂千斤頂?shù)捻斄σ膊粩嘣龃?，當頂力過大時，可把網(wǎng)格適當放大(即將上下兩排網(wǎng)格通孔連通)和提高開口率。
③綜合運用調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置、主頂進裝置2和中繼間5內(nèi)的糾偏千斤頂，來控制施工參數(shù)和頂管機的姿態(tài)，以保證頂管機沿規(guī)定軸線推進頂管機的姿態(tài)主要依靠主頂千斤頂?shù)膬?yōu)化編組來控制，如果高程有向上的趨勢，可以暫停下面兩個千斤頂，反之，暫停上面兩個千斤頂；此外還可以通過網(wǎng)格釋放的出土量來控制頂進的趨勢，如果頂管有上拋的趨勢，則可通過在網(wǎng)格式切土裝置8的下部提高開口率和網(wǎng)格通孔的有效高度，使下部的進土量增加，反之，如果頂管有磕頭的趨勢，則通過在網(wǎng)格式切土裝置8的上部提高開口率和網(wǎng)格通孔的有效高度，使上部的進土量增加；在增加進土量的同時一定要提高頂進的速度，以防止超挖引起地面沉降。在主頂進裝置2能控制的情況下，盡量不用糾偏裝置，因為糾偏千斤頂一旦應用，對后面整體鋼管節(jié)的姿態(tài)和成形以及測量都產(chǎn)生影響，所以要慎重使用；如果在進洞段姿態(tài)不理想、主頂進裝置2基本上起不到作用的情況下，再使用糾偏千斤頂來控制機頭的姿態(tài)。在本實施例中，由于主頂千斤頂?shù)膬?yōu)化編組滿足了頂進要求，故未使用糾偏千斤頂。
④頂管引起地層變形的主要因素有網(wǎng)格狀正面切土裝置8的開挖面引起的地層損失、頂管在頂進過程中與地層的摩擦引起的土體擾動、糾偏千斤頂與復合鋼管節(jié)4連接處的泥水流失而引起的地層損。因此在頂管施工過程中，須密切觀察并根據(jù)監(jiān)測的地表沉降、土質變化、覆土厚度及地面建筑物，及時調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置以及施工參數(shù)出土量。
10、頂管機進洞施工①鋪設導軌7頂管機進洞前在上行隧道12的開口環(huán)節(jié)[KR1]內(nèi)，按照坡度與聯(lián)絡通道10一致的要求鋪設安裝導軌7；如果導軌7的位置差異過大，極容易造成頂管機的軌跡變化，而且易啃住導軌面，造成導軌7變形或整體扭曲等。
②布置應力釋放孔為了避免頂管機靠近洞門時由于正面頂力過大而造成封門變形或正面的土體涌入隧道內(nèi)等嚴重后果，在上行隧道12的進洞門附近的鋼管片上，利用兩旁的壓漿孔開設若干應力釋放孔并安裝球閥，當頂管機接近進洞門時打開球閥釋放應力。
③控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)由于頂管機已經(jīng)進入洞門區(qū)域，為控制頂進軸線、保護網(wǎng)格及鋼管片成形質量，頂進速度一定要放慢，一般控制在10～15mm/分鐘；為了降低對洞門的壓力，防止土體涌入隧道內(nèi)，出土量必須達到盡量挖空正面土體。
④頂管進洞封門拆除前必須了解施工現(xiàn)場的情況和封門結構，布置好最佳的吊點，且有專門人員指揮。鋼管片封門拆除順序如下
同時頂管機須保持良好的狀態(tài)，一旦封門拆除后就馬上頂出土體，盡量縮短進洞的時間。拆除進洞門后，頂管機進入上行隧道12，洞門邊緣和復合鋼管節(jié)4之間必然出現(xiàn)有建筑空隙，這極易造成水土流失，因此第二節(jié)進出洞鋼管節(jié)GGJ2安裝完畢后，沿上、下行隧道12和11內(nèi)徑割除兩節(jié)進出洞鋼管節(jié)GGJ1和GGJ2凸出聯(lián)絡通道10的部分，隨后用鋼板將洞門邊緣與復合鋼管節(jié)之間的空隙焊封牢固，不允許留有空隙，以確保防止水土流失。
⑤壓注漿液聯(lián)絡通道10貫通后，為了防止地面沉降和鋼管節(jié)滲水，必須通過復合鋼管節(jié)4上的注漿孔壓注足量的漿液以填充復合鋼管節(jié)4壁外的建筑空隙，從而對土體加固；壓注完成后對注漿孔進行焊接封堵。
11、施工監(jiān)測在施工的全過程中，通過地面設置的測量點對施工狀況進行監(jiān)測，并將結果用以指導施工，具體監(jiān)測步驟如下①地表變形監(jiān)測頂進期間對整個工程影響區(qū)域都須進行地表變形的監(jiān)測。在聯(lián)絡通道10上方的地面上布置若干測量點，監(jiān)測范圍為邊長30m的正方形區(qū)域，測點間距取2～5m；測量點在靠近聯(lián)絡通道10正上方的布置加密，取1～2m的間距；聯(lián)絡通道10上方鄰近的建筑物和管線也應當布置測點，其間距可作適當調(diào)整。地表的隆起或沉降采用水準測量法監(jiān)測，應用自動安平水準儀和線條式銦瓦水準標尺等儀器，測量精度在±0.3～0.4mm。監(jiān)測時間自頂進開始到地表變形基本穩(wěn)定為止。測量頻度視地表變形速度及施工對地面結構造成影響的程度而定，當?shù)乇碜冃卧龃蠡蚴┕び绊憞乐貢r，測量頻度加大，監(jiān)測時間間隔縮短；監(jiān)測頻率一般為1天3～5次。
②隧道管片變形監(jiān)測在上、下行隧道12和11上方以及其與聯(lián)絡通道10連接處的上方地面上布置若干測量點，監(jiān)測范圍為沿上、下行隧道12和11的40m，測點間距按2～5m布置，在聯(lián)絡通道10附近測點布置應加密，取1～2m的間距；變形通過量測上、下行隧道12和11隧道管片的水平和垂直位移來測定；測量儀器、方法與上述地表變形監(jiān)測相同，依然采用水準測量法，監(jiān)測時間自頂進開始到變形基本穩(wěn)定為止，測量頻度視變形速度及施工對結構造成影響的程度而定，一般監(jiān)測頻率為1天1～2次。
本實施例最后達到的施工效果如下①頂進施工從出洞到進洞僅歷時40小時；②地面和建筑物最大累計變形為-6.12mm，24小時最大變化量為-1.2mm；③已成型上、下行隧道12和11最大累計變形為-2.1mm，24小時最大變化量為-1mm；④聯(lián)絡通道10施工完成后7天內(nèi)，鄰近地面和建筑物就達到了穩(wěn)定(沉降量為0.1mm/天)。
由上述施工效果可以看出，運用本發(fā)明所述的地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法進行工程施工，縮短了聯(lián)絡通道施工周期、減少了施工對周邊環(huán)境的不利影響、降低了施工成本、提高了施工的安全性，同時保證了聯(lián)絡通道工程的后期穩(wěn)定性，因而避免了凍結法無法克服的固有缺點，達到了明顯的有益效果。本發(fā)明可廣泛用于各類軟土層隧道的聯(lián)絡通道的施工。
權利要求
1.一種地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法，其特征在于利用下行隧道中段的鋼管片加工成網(wǎng)格狀正面切土裝置，與頂管設備相連接組成網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機，應用該頂管機從下行隧道頂進至上行隧道，采用預制的矩形復合鋼管節(jié)進行拼裝，從而形成聯(lián)絡通道，其具體施工步驟如下(1)出進洞區(qū)域土體加固對頂管機出入上、下行隧道鋼管片聯(lián)絡通道區(qū)域附近的混凝土管片外的土體進行地基注漿加固，經(jīng)加固的土體應有很好的自立性能、均質性，無側限抗壓強度達0.2～0.3Mpa；(2)頂進軸線測量放樣根據(jù)上、下行隧道開口環(huán)節(jié)上進出洞門的中心連線，采用地面控制網(wǎng)將控制點的地面坐標放樣到地下，定出頂進的軸線和導軌面標高及頂管設備的中心位置；(3)設置隧道內(nèi)的管片支撐在上、下行隧道內(nèi)與鋼管片相鄰的若干環(huán)管片范圍內(nèi)，設置柱狀管片桁架支撐，如果支撐點正好在管片開口位置，開口處必須填充混凝土；(4)加工網(wǎng)格狀正面切土裝置利用下行隧道中設計建造聯(lián)絡通道相應位置的鋼管片的中段部分作為網(wǎng)格狀正面切土裝置，拆除中段鋼管片與上端、下端鋼管片的縱向螺栓，拆除中段鋼管片與旁側相鄰管片之間的橫向螺栓，在中段鋼管片對應設計聯(lián)絡通道洞門位置上開設若干網(wǎng)格通孔，且每個網(wǎng)絡通孔均相應配置可堵封該網(wǎng)格通孔的胸板，胸板通過螺栓連接可方便拆卸、安裝；(5)制造頂管設備制造一套頂管設備，頂管設備由后靠、主頂進裝置、頂鐵、設有糾偏千斤頂?shù)闹欣^間、垂直法蘭及導軌構成；(6)制造用以拼裝聯(lián)絡通道的復合鋼管節(jié)該復合鋼管節(jié)截面為矩形，截面與聯(lián)絡通道的內(nèi)壁相一致，其由外層的鋼殼和內(nèi)層的混凝土內(nèi)襯組成，并設置有注漿孔，其結構形式可分為兩塊進出洞鋼管節(jié)與若干塊標準鋼管節(jié)構成，該標準鋼管節(jié)的數(shù)量由聯(lián)絡通道的長度所決定；(7)安裝網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機將按步驟(5)所完成的頂管設備吊運至下行隧道中聯(lián)絡通道起始的位置上，并將其與按步驟(4)所完成的網(wǎng)格狀正面切土裝置相固接，形成網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機；(8)頂管機出洞施工①將第一節(jié)進出洞鋼管節(jié)與頂管機連接，開啟出洞門，打開網(wǎng)格通孔，啟動頂管機的主頂進裝置向前推進；②控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)；③綜合運用調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置、主頂進裝置和中繼間內(nèi)的糾偏千斤頂，來控制施工參數(shù)和頂管機的姿態(tài)，以保證頂管機沿規(guī)定軸線推進；(9)正常頂進施工①逐段接入標準鋼管節(jié)，操縱頂管機繼續(xù)向前推進，并在各復合鋼管節(jié)之間粘封止水密封橡膠帶；②控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)，同時連續(xù)地將擠入頂管機內(nèi)的土體傳輸出去；③綜合運用調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置、主頂進裝置和中繼間內(nèi)的糾偏千斤頂，來控制施工參數(shù)和頂管機的姿態(tài)，以保證頂管機沿規(guī)定軸線推進；④根據(jù)監(jiān)測的地表沉降、土質變化、覆土厚度及地面建筑物，及時調(diào)整網(wǎng)格通孔開口的數(shù)量和位置以及施工參數(shù)；(10)頂管機進洞施工①鋪設導軌頂管機進洞前在上行隧道的開口環(huán)節(jié)內(nèi)，按照坡度與聯(lián)絡通道一致的要求鋪設安裝導軌；②布置應力釋放孔在上行隧道的進洞門附近的鋼管片上開設若干應力釋放孔并安裝球閥，當頂管機接近進洞門時打開球閥釋放應力；③控制包括頂進速度、出土量的施工參數(shù)；④頂管進洞拆除進洞門，頂管機進入上行隧道，第二節(jié)進出洞鋼管節(jié)安裝完畢后，沿上、下行隧道內(nèi)徑割除兩節(jié)進出洞鋼管節(jié)凸出聯(lián)絡通道的部分，隨后用鋼板將洞門邊緣與復合鋼管節(jié)之間的空隙焊封牢固；⑤壓注漿液聯(lián)絡通道貫通后通過復合鋼管節(jié)上的注漿孔壓注足量的漿液以填充復合鋼管節(jié)壁外的建筑空隙，完成后對注漿孔進行焊接封堵；(11)施工監(jiān)測在施工的全過程中，通過地面設置的測量點對施工狀況進行監(jiān)測，并將結果用以指導施工，具體監(jiān)測步驟如下①地表變形監(jiān)測在聯(lián)絡通道上方的地面上布置若干測量點，采用水準測量法監(jiān)測地表的隆起或沉降，監(jiān)測時間自頂進開始到地表變形基本穩(wěn)定為止，測量頻度視地表變形速度及施工對地面結構造成影響的程度而定；②隧道管片變形監(jiān)測在聯(lián)絡通道與上、下行隧道連接處的上方地面上布置若干測量點，采用水準測量法監(jiān)測上、下行隧道管片的變形，監(jiān)測時間自頂進開始到變形基本穩(wěn)定為止，測量頻度視變形速度及施工對結構造成影響的程度而定。
2.根據(jù)權利要求1所述的地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法，其特征在于所述步驟(5)中頂管設備的最后部為后靠，該后靠的前方為主頂進裝置，主頂進裝置的前方依次為頂鐵、中繼間和垂直法蘭，后靠頂靠在下行隧道的內(nèi)壁上，構成聯(lián)絡通道的復合鋼管節(jié)在頂鐵與中繼間之間加入，垂直法蘭與網(wǎng)格狀正面切土裝置相連接，導軌鋪設于網(wǎng)格擠壓式矩形頂管機的底部，其中后靠由若干外輪廓弧面與下行隧道內(nèi)壁弧面吻合的船底板加強肋板構成，其后部均勻緊密地貼合在下行隧道管片的內(nèi)壁上；主頂進裝置包括有若干行程同步的主頂千斤頂，該主頂千斤頂沿聯(lián)絡通道中心左右對稱分布，其旁側設置有千斤頂支架；頂鐵為矩形鋼制構件，與復合鋼管節(jié)連接的一側為法蘭面，其另一側為平鋼板，主頂進千斤頂可直接頂在其上；中繼間具有矩形鋼制外殼，其內(nèi)部四角設置有可分別單獨控制的4組糾偏千斤頂；垂直法蘭其一側形狀與網(wǎng)格狀正面切土裝置的內(nèi)弧面相合并與之焊接，焊縫應滿足水密性要求，其另一側為平整的矩形法蘭面且與中繼間連接；導軌由兩根可自由拆卸的型鋼組成，沿聯(lián)絡通道的設計軸線設置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法，其特征在于所述步驟(3)中的管片支撐由型鋼構成，其包括在聯(lián)絡通道兩端各6環(huán)混凝土管片內(nèi)分設的8根支撐能力不小于500KN/點的柱狀鋼支撐，從而構成隧道縱向設置的鋼桁架梁，在各鋼支撐頂端設置10t的液壓千斤頂，采用三角狀墊塊與混凝土管片密貼的方式給該鋼支撐施加預應力。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法，其特征在于所述步驟(8)中的施工參數(shù)范圍是，頂進速度為10～15mm/分鐘，出土量為理論值的95％～98％；所述步驟(9)中的施工參數(shù)范圍是，頂進速度為20～30mm/分鐘，出土量為理論值的97％～100％；所述步驟(10)中的施工參數(shù)范圍是，頂進速度為10～15mm/分鐘，出土量必須達到盡量挖空正面土體。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法，其特征在于所述步驟(11)中的測量點在聯(lián)絡通道和聯(lián)絡通道與上、下行隧道連接處的上方地面上的布置加密；當?shù)乇碜冃卧龃蠡蚴┕び绊憞乐貢r，測量頻度加大。
全文摘要
一種地鐵盾構區(qū)間隧道聯(lián)絡通道的施工方法，利用下行隧道的鋼管片制成網(wǎng)格狀正面切土裝置，與頂管設備相連接組成網(wǎng)格擠壓式頂管機，從下行隧道頂進至上行隧道，采用預制的復合鋼管節(jié)拼裝成聯(lián)絡通道。在施工中完成出進洞區(qū)域土體加固、頂進軸線測量放樣、建立混凝土管片支撐體系、頂管出洞、止水密封橡膠帶設置、導軌鋪設、應力釋放孔布置、封門拆除、洞門封堵、壓注漿液等工藝流程，做好頂進速度、出土量等參數(shù)和頂管姿態(tài)控制，同時進行地層和隧道管片變形監(jiān)測，并用以實時指導調(diào)整施工參數(shù)。本發(fā)明達到了縮短工期、降低成本、安全性高、對周邊環(huán)境影響小和工程后期穩(wěn)定性高的有益效果，可廣泛用于各類軟土層隧道的聯(lián)絡通道的施工。
文檔編號E21D9/04GK1916362SQ20061003078
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權日2006年9月4日
發(fā)明者吳惠明, 李慕涵, 戴海蛟 申請人:上海隧道工程股份有限公司