一種下穿既有線的暗挖隧道結構及其施工方法與流程

2023-05-09 15:39:46 1

本發明涉及巖土工程領域，尤其涉及一種下穿既有線的暗挖隧道結構及其施工方法。

背景技術：

目前隧道下穿既有軌道交通線路時，下穿施工往往會引起周邊土層以及既有軌道交通結構的變形，影響既有線路軌道交通的運營安全和運營舒適性，下穿風險較大，下穿施工速度慢，成本高。

因此，為了保證隧道在較長時間內的穩定，達到安全、舒適行車的目的，有必要提供一種結構穩定、成本和風險低的下穿既有軌道交通線的暗挖隧道結構及其施工方法。

技術實現要素：

本發明針對現有技術的上述缺陷，提供一種下穿既有軌道交通線的暗挖隧道結構及其施工方法，其主要通過設置超前支護、初期支護、二次襯砌、混凝土管片層以及填充層，並且對初期支護、二次襯砌進行背後注漿，以此來保證隧道主體結構穩定，降低施工風險，保證運行安全，且同時降低成本。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一方面，提供了一種下穿既有線的暗挖隧道結構，其包括：

隧道主體，其下穿所述既有線；

初期支護，其沿所述隧道主體的內壁面環向設置；

以及二次襯砌，其環向設置在所述初期支護內側，且與所述初期支護之間保持密實。

優選的，所述暗挖隧道結構還包括：

混凝土管片層，其環向設置在所述二次襯砌內側；以及填充層，其設置在所述二次襯砌以及混凝土管片層之間。

優選的，所述暗挖隧道結構還包括：超前支護結構，其沿所述隧道主體的拱部環向設置，用於對所述隧道主體的拱部進行加固；所述超前支護結構包括：

沿所述隧道主體的上半斷面的外沿均勻間隔設置的長管；以及設置在相鄰的兩長管之間的、且均勻間隔設置的超前小導管，通過所述長管和/或超前小導管進行超前注漿；

所述長管以及超前小導管的橫截面均朝向所述所述隧道主體的上半斷面。

優選的，所述超前小導管外插角為10°-15°；所述長管的設置角度為開挖角度上仰1°。

優選的，所述初期支護內壁面設有混凝土層，且所述混凝土層上鋪設有防水層，所述二次襯砌設置在所述防水層上。

優選的，所述二次襯砌的拱部預留有若干壓漿孔，通過所述壓漿孔在所述二次襯砌背後進行注漿。

另一方面，還提供一種下穿既有線的暗挖隧道結構的施工方法，其包括如下步驟：

s1、對所述暗挖隧道結構的隧道主體進行拱部超前支護；

s2、開挖斷面，沿所述隧道主體的內壁面環向設置初期支護，並對所述初期支護背後進行注漿；

s3、在所述初期支護內側施工二次襯砌，並使得所述初期支護與二次襯砌之間保持密實；

s4、在所述二次襯砌內側環向設置混凝土管片層，並在所述二次襯砌以及混凝土管片層之間設置填充層。

優選的，所述步驟s1包括：

s11、設置長管和超前小導管：沿所述隧道主體的上半斷面的外沿均勻間隔設置的長管；以及在相鄰的兩長管之間、均勻間隔設置超前小導管；

s12、超前注漿：預備註漿材料，通過所述長管和/或超前小導管進行超前注漿，且注漿擴散半徑不小於0.25m，以此完成對所述隧道主體拱部的超前支護。

優選的，所述步驟s2包括：

s21、開挖斷面，在所述隧道主體內壁環向初噴混凝土，形成第一混凝土層；

s22、沿所述隧道主體內壁設置環形初支格柵鋼架，在所述隧道主體內部設置橫向初支格柵鋼架，以及在所述隧道主體內部設置縱向臨時中隔壁；

s23、在所述第一混凝土層上復噴第二混凝土層，所述第一混凝土層以及第二混凝土層構成所述初期支護；

s24、在所述初期支護的拱部以及邊牆上布置若干注漿孔；並在所述注漿孔中伸入注漿管，通過所述注漿管對所述初支結構的背後進行注漿，保證所述初支結構背後密實。

優選的，所述步驟s3包括：

s31、在所述初期支護的內壁面設置混凝土層，在所述混凝土層表面進行找平，並在找平後在所述混凝土上鋪設防水層，進一步在所述防水層上、自下而上施工所述二次襯砌；

s32、待所述二次襯砌的混凝土強度達到設計強度的75％以上後，在所述二次襯砌的拱部預留壓漿孔，並在所述壓漿孔中預埋注漿管，通過所述注漿管對所述二次襯砌背後進行注漿，使得所述初期支護與二次襯砌之間保持密實。

本發明技術方案的有益效果在於：

本發明為後期軌道線路下穿既有運營軌道交通提供了一種安全可靠的隧道結構，能夠確保既有線路的運營安全，降低下穿工程的施工風險以及施工成本。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明的實施例一中下穿既有線的暗挖隧道結構的結構示意圖；

圖2是本發明的實施例一中超前小導管與隧道主體的夾角示意圖；

圖3是本發明的實施例二中下穿既有線的暗挖隧道結構的施工流程圖；

圖4是本發明的實施例二中長管以及超前小導管的結構示意圖；

圖5是本發明的實施例二中隔柵鋼架的結構示意圖；

圖6是本發明的實施例二中破除隔柵鋼架以及臨時中隔壁後的結構示意圖

圖7是本發明的實施例二中填充層以及混凝土管片層的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案以及優點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施例僅用於解釋本發明，並不用於限定本發明。

實施例一：

圖1示出了本發明的下穿既有線的暗挖隧道結構，其包括：

隧道主體100，其下穿所述既有線；

初期支護1，其沿所述隧道主體100的內壁面環向設置；

以及二次襯砌2，其環向設置在所述初期支護1內側，且與所述初期支護1之間保持密實，所述二次襯砌2採用c35、p10模築鋼筋混凝土製成。

此外，所述暗挖隧道結構還包括：

混凝土管片層3，其環向設置在所述二次襯砌2內側；以及填充層4，其設置在所述二次襯砌2以及混凝土管片層3之間。本實施例中，所述混凝土管片層3可優選為鋼筋混凝土管片層，所述填充層4包括豆礫石以及水泥漿，具體的，先在所述二次襯砌2以及混凝土管片層3之間填充豆礫石，然後壓注水泥漿形成所述填充層4。所述混凝土管片層3以及填充層4的設置可極大的增強結構的穩定性，降低施工風險。

同時，沿所述隧道主體100的拱部還環向設置有超前支護結構，其用於對所述隧道主體100的拱部進行加固；具體的，所述超前支護結構包括：

沿所述隧道主體100的上半斷面的外沿均勻間隔設置的長管5；以及設置在相鄰的兩長管5之間的、且均勻間隔設置的超前小導管6，通過所述長管5和/或超前小導管6進行超前注漿，且所述長管5以及超前小導管6的橫截面均朝向所述所述隧道主體100的上半斷面。在進行上述超前注漿時，注漿量、配比、注漿壓力根據現場試驗確定，要求超前注漿時的注漿擴散半徑不小於0.25m。注漿結束後，必須對注漿效果進行檢查，並對注漿的薄弱部位，重新補充注漿。同時，注漿材料採用水泥漿或水泥砂漿，具體材料及配比由現場試驗確定，在此不做具體限定，通過上述超前注漿，可對隧道主體100周圍巖體進行進一步的加固，增強支護效果。

此外，如圖1所示，為增強防水效果，所述初期支護1內壁面設有混凝土層11，所述混凝土層11採用50mm細石混凝土製成，且所述混凝土層11上鋪設有防水層(未示出)，所述二次襯砌2設置在所述防水層上。

進一步的，為增強對二次襯砌的加固作用，所述二次襯砌2的拱部預留有若干壓漿孔(未示出)，通過所述壓漿孔在所述二次襯砌2背後進行注漿，保證初期支護1與二次襯砌2之間保持密實狀態。

優選的，所述超前小導管6直徑為42mm，長度為3000mm，外插角為10°-15°(可優選為12°)，且如圖2所示，超前小導管6的豎直中心線y』與隧道主體100的隧道中線y的夾角θ可為120-170°(可優選為150°)；所述長管5直徑為108mm，沿既有的車站段間隔設置，且所述長管5的設置角度為開挖角度上仰1°。

實施例二：

如圖3所示，本發明還示出了一種下穿既有線的暗挖隧道結構的施工方法，其包括如下步驟：

s1、對所述暗挖隧道結構的隧道主體進行拱部超前支護；

s2、開挖斷面，沿所述隧道主體的內壁面環向設置初期支護，並對所述初期支護背後進行注漿；

s3、在所述初期支護內側施工二次襯砌，並使得所述初期支護與二次襯砌之間保持密實；

s4、在所述二次襯砌內側環向設置混凝土管片層，並在所述二次襯砌以及混凝土管片層之間設置填充層。

優選的，如圖4所示，所述步驟s1包括：

s11、設置長管5和超前小導管6：沿所述隧道主體100的上半斷面的外沿均勻間隔設置的長管5；以及在相鄰的兩長管5之間、均勻間隔設置超前小導管6；

s12、超前注漿：預備註漿材料(所述注漿材料可為水泥漿或水泥砂漿)，通過所述長管5和/或超前小導管6進行超前注漿，且注漿擴散半徑不小於0.25m，以此完成對所述隧道主體100拱部的超前支護。

優選的，如圖5所示，所述步驟s2包括：

s21、開挖斷面，在所述隧道主體100內壁環向初噴混凝土，形成第一混凝土層110；

s22、沿所述隧道主體100內壁設置環形初支格柵鋼架12，在所述隧道主體100內部設置橫向初支格柵鋼架13，以及在所述隧道主體100內部設置縱向臨時中隔壁14；優選的，所述環形初支格柵鋼架12有2榀以上，且相互平行設置，和/或橫向初支格柵鋼架13有2榀以上，且相互平行設置；

每兩榀環形初支格柵鋼架12之間通過若干固定環121進行固定，和/或，每兩榀橫向初支格柵鋼架13之間通過若干固定環131進行固定；且所述環形初支格柵鋼架12於各分塊側牆節點處各設一根鎖腳錨管，和/或橫向初支格柵鋼架13於各分塊側牆節點處各設一根鎖腳錨管；

s23、在所述第一混凝土層110上復噴第二混凝土層120，所述第一混凝土層110以及第二混凝土層120構成所述初期支護1；

s24、在所述初期支護1的拱部以及邊牆上布置若干注漿孔；並在所述注漿孔中伸入注漿管；所述注漿管為直徑32mm的鋼焊管，所述注漿孔呈梅花型布置，其環向間距為：拱部為1.5-2.5m(優選為2.0m)，邊牆為2-3.5m(優選3.0m)；其縱向間距為2-3.5m(優選3.0m)；且所述注漿管的注漿深度為0.4-0.8m(優選為0.5m)；

通過所述注漿管對所述初期支護1的背後進行注漿(注漿可在所述隧道主體100開挖工作面的5m處進行)，保證所述初期支護1背後密實，該步驟s24中，注漿用的漿液為水泥砂漿，注漿壓力及具體配比可根據現場試驗確定。

進一步的，所述步驟s3包括：

s31、在所述初期支護1的內壁面設置混凝土層11，在所述混凝土層11表面進行找平，並在找平後在所述混凝土層11上鋪設防水層，進一步在所述防水層上、自下而上施工所述二次襯砌2；

s32、待所述二次襯砌2的混凝土強度達到設計強度的75％以上後，在所述二次襯砌2的拱部預留壓漿孔，並在所述壓漿孔中預埋注漿管，所述注漿管為直徑32mm的鋼焊管，所述壓漿孔呈梅花型布置，其環向間距為2-3.5m(優選2.5m)；其縱向間距為2-5m(優選4.0m)；

通過所述注漿管對所述二次襯砌2背後進行注漿，使得所述初期支護1與二次襯砌2之間保持密實，該步驟s32中，注漿用的漿液為微膨脹水泥漿，注漿壓力及具體配比可根據現場試驗確定。

進一步的，如圖6-7所示，所述步驟s4包括：

s41、待所述二次襯砌2強度達到設計要求後，破除所述環形初支格柵鋼架12、橫向初支格柵鋼架13以及縱向臨時中隔壁14，同時加強監控量測；

s42、暗挖區間端頭處遠期為盾構接收，盾構掘進至本區間終點時，人工破除堵頭牆再進行盾構空推；在所述二次襯砌2內側環向設置混凝土管片層3，並在所述二次襯砌2以及混凝土管片層3之間之間填充豆礫石，然後壓注水泥漿形成所述填充層4。

需要說明的是，上述實施例一、二中的技術特徵可進行任意組合，組合而成的技術方案均屬於本發明的保護範圍。

綜上所述，本發明的下穿既有軌道交通線的暗挖隧道結構及其施工方法，其主要通過設置超前支護、初期支護、二次襯砌、混凝土管片層以及填充層，並且對初期支護、二次襯砌進行背後注漿，以此來保證隧道主體結構穩定，降低施工風險，保證運行安全，且同時降低成本。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。