一种地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，包括盾构段、硬岩段以及设置在盾构段与硬岩段之间的竖井；竖井底部设置有型钢钢架支撑以及设置在型钢钢架支撑上的网碰混凝土填充层；竖井的井壁上设置有旋喷加固桩；盾构段包括盾构段洞口；硬岩段包括硬岩段洞口；盾构段洞口以及硬岩段洞口均设置有钢洞门；钢洞门包括圆环板、帘布板、连接螺栓、钢洞门钢环以及加固锚筋；钢洞门钢环的截面呈U型；连接螺栓通过圆环板、帘布板以及钢洞门钢环固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中；加固锚筋通过钢洞门钢环固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中。本实用新型降低过渡段处施工难度和节约施工成本，避免盾构机在硬岩区段进退两难和提高隧道掘进速度。
【专利说明】
一种地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构
技术领域
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[0001]本实用新型属于地铁施工技术领域，涉及一种隧道开挖结构，具体涉及一种地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构。
【背景技术】
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[0002]随着城市轨道交通的发展，我国进入了地下铁道建设的高峰期。地铁工程大多采用盾构段施工，但在复杂的地层环境中，经常碰到长距离硬岩地层，此时，若继续采用盾构掘进存在速度慢和刀具磨损快等缺点。尤其在城市地铁下穿既有线或其他建筑物的情况下，不具备开舱换刀条件，盾构机将无法正常掘进。综合考虑地铁隧道穿越硬岩浸入段的环境条件、施工安全及技术经济因素，过渡段采用矿山法开挖，初期支护后盾构机拼装管片通过。
【实用新型内容】:
[0003]本实用新型的目的在于提供一种地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，旨在降低过渡段处施工难度和节约施工成本，避免盾构机在硬岩区段进退两难和提高隧道掘进速度。
[0004]为达到上述目的，本实实用新型采用如下技术方案予以实现:
[0005]—种地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，包括盾构段、硬岩段以及设置在盾构段与硬岩段之间的竖井;其中，
[0006]所述竖井底部设置有型钢钢架支撑以及设置在型钢钢架支撑上的网碰混凝土填充层;所述竖井的井壁上设置有旋喷加固粧;所述盾构段包括盾构段洞口 ；所述硬岩段包括硬岩段洞口 ；所述盾构段洞口以及硬岩段洞口均设置有钢洞门；所述钢洞门包括圆环板、帘布板、连接螺栓、钢洞门钢环以及加固锚筋;所述钢洞门钢环的截面呈U型;所述连接螺栓通过圆环板、帘布板以及钢洞门钢环固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中；所述加固锚筋通过钢洞门钢环固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中。
[0007]本实用新型进一步的改进在于:所述钢洞门钢环包括伸入筒以及与伸入筒端部相连并设置在伸入筒两端部的连接臂;所述连接臂以及伸入筒整体呈U型;所述设置在伸入筒两端部的连接臂上分别设置有第一连接螺栓以及第二连接螺栓;所述第一连接螺栓通过连接臂直接固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中；所述第二连接螺栓通过圆环板、帘布板以及连接臂固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中；所述加固锚筋通过伸入筒和/或连接臂固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中。
[0008]本实用新型进一步的改进在于:所述加固锚筋包括竖向加固锚筋，所述竖向加固锚筋通过伸入筒固定设置在待稳固的盾构洞中；所述竖向加固锚筋是一根或多根，所述竖向加固锚筋是多根时，所述多根竖向加固锚筋并行设置;所述竖向加固锚筋的直径不低于16mm ο
[0009]本实用新型进一步的改进在于:所述加固锚筋还包括斜向加固锚筋，所述斜向加固锚筋连接臂斜向固定设置在待稳固的盾构洞中；所述斜向加固锚筋的直径不低于12_。
[0010]本实用新型进一步的改进在于:所述连接臂上设置有螺栓盒，所述螺栓盒内设置有螺帽，所述连接螺栓通过圆环板、帘布板以及连接臂与螺栓盒内的螺帽相连;所述连接螺检是双头螺检。
[0011]本实用新型进一步的改进在于:所述钢洞门还包括与圆环板通过销套相连的可拆卸式翻板。
[0012]本实用新型进一步的改进在于:所述钢洞门是分体结构;所述钢洞门包括形状相同的至少两个部件;形状相同的至少两个部件对拼形成钢洞门。
[0013]本实用新型进一步的改进在于:所述硬岩段洞口的横断面为马蹄形;所述盾构段洞口的横断面为圆形;所述马蹄形内部净空最小尺寸大于圆形;所述马蹄形断面中心与圆形断面中心重合。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果:
[0015]本实用新型利用竖井作为地铁矿山法施工的进出口，能够减少施工场地面积，竖井将盾构段和硬岩段连接成一个整体，使盾构段结合矿山法的地铁施工成为可能，竖井的尺寸比盾构断面、硬岩段断面大，能够有效快速地安装钢洞门；竖井周边用旋喷粧加固，能够承受盾构段掌子面的气压力，保障结合部位的结构安全。在盾构段与硬岩段结合部位安装钢洞门，以及在硬岩段端头安装钢洞门，能够保障先行完成施工硬岩段的稳定。同时，钢洞门整体性好，避免盾构机过渡矿山段时结合部位失稳，造成盾构推进方向的偏差。钢洞门上帘布板的安装，提高了盾构机推进的效率。在两钢洞门间铺设导向平台，提高了盾构机过渡的平顺性。使硬岩段断面中心与盾构断面中心重合，硬岩段断面大于盾构段，有利于盾构机快速的过渡硬岩段，并利于施工控制。
【附图说明】
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[0016]图1是本实用新型所提供的开挖结构的整体示意图；
[0017]图2是本实用新型所采用的钢洞门的截面钢筋布置图；
[0018]图3是本实用新型所采用的钢洞门的局部结构示意图；
[0019]图4是钢洞门中加固锚筋的位置示意图；
[0020]图5是硬岩段断面结构示意图；
[0021 ]图6是盾构段断面结构示意图；
[0022]图中:1-伸入筒;2-连接臂;3-螺栓盒;4-连接螺栓;5-圆环板;6_可拆卸式翻板;7_帘布板;8-竖向加固锚筋;9-斜向加固锚筋；10-销套；11 -硬岩段;12-竖井；13-旋喷加固粧；14-盾构段;15-硬岩段洞口 ； 16-盾构段洞口。
【具体实施方式】
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[0023]以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
[0024]参见图1、图3以及图4，本实用新型提供了一种地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，包括盾构段14、硬岩段11以及设置在盾构段14与硬岩段11之间的竖井12;其中，竖井12底部设置有型钢钢架支撑以及设置在型钢钢架支撑上的网碰混凝土填充层;竖井12的井壁上设置有旋喷加固粧13;盾构段14包括盾构段洞口 16;硬岩段11包括硬岩段洞口 15;盾构段洞口 16以及硬岩段洞口 15均设置有钢洞门；钢洞门包括圆环板5、帘布板7、连接螺栓4、钢洞门钢环以及加固锚筋;钢洞门钢环的截面呈U型;连接螺栓4通过圆环板5、帘布板7以及钢洞门钢环固定设置在待稳固的盾构段14或硬岩段11中；加固锚筋通过钢洞门钢环固定设置在待稳固的盾构段14或硬岩段11中。
[0025]钢洞门钢环包括伸入筒I以及与伸入筒I端部相连并设置在伸入筒I两端部的连接臂2;连接臂2以及伸入筒I整体呈U型；设置在伸入筒I两端部的连接臂2上分别设置有第一连接螺栓以及第二连接螺栓;第一连接螺栓通过连接臂2直接固定设置在待稳固的盾构段14或硬岩段11中；第二连接螺栓通过圆环板5、帘布板7以及连接臂2固定设置在待稳固的盾构段14或硬岩段11中；加固锚筋通过伸入筒I和/或连接臂2固定设置在待稳固的盾构段14或硬岩段11中。
[0026]参见图2以及图4，加固锚筋包括竖向加固锚筋8，竖向加固锚筋8通过伸入筒I固定设置在待稳固的盾构洞中；竖向加固锚筋8是一根或多根，竖向加固锚筋8是多根时，多根竖向加固销筋8并行设置;竖向加固销筋8的直径不低于16_。
[0027]加固锚筋还包括斜向加固锚筋9，斜向加固锚筋9连接臂2斜向固定设置在待稳固的盾构洞中；斜向加固锚筋9的直径不低于12mm。
[0028]连接臂2上设置有螺栓盒3，螺栓盒3内设置有螺帽，连接螺栓4通过圆环板5、帘布板7以及连接臂2与螺栓盒3内的螺帽相连;连接螺栓4是双头螺栓。
[0029 ] 钢洞门还包括与圆环板5通过销套1相连的可拆卸式翻板6。
[0030]钢洞门是分体结构；钢洞门包括形状相同的至少两个部件；形状相同的至少两个部件对拼形成钢洞门。
[0031]参见图5以及图6，硬岩段洞口15的横断面为马蹄形；盾构段洞口 16的横断面为圆形;马蹄形内部净空最小尺寸大于圆形;马蹄形断面中心与圆形断面中心重合。
[0032]本实用新型在具体施工时，从距离硬岩段起始里程3.3m处避开硬岩由地表向下施作竖井，竖井长-宽-高为7.5m-8.6m-24m，隧道走向为竖井长度方向。竖井周边采用旋喷粧进行加固，加固范围为上下左右各3m，隧道轴线方向5m。井底设置型钢钢架支撑及C25、厚400mm的网碰混凝土。
[0033]在盾构施工方向用矿山法开挖钢洞门长度里程，在这段里程安装钢洞门和帘布板，钢洞门端头和掌子面紧贴。安装时首先测量放样，定出洞中心标高和位置，钢洞门安装加工时分成4个1/4圆，上下对拼，先安装下半部半圆，然后再拼装上半部半圆，拼缝全部电焊焊接，并对掌子面喷射喷射混凝土支护。
[0034]硬岩段用矿山法完成施工，对掌子面喷射混凝土，并用C25素混凝土对端头施行全断面封堵;安装导向平台，导向平台起点从竖井钢洞门开始一直延伸至硬岩段钢洞门；盾构段施工接近竖井钢洞门时，掌子面所受压力传递给钢洞门，再由钢洞门传递给竖井，由竖井结构承受。盾构机降低推进速度，低速切割掌子面，直至落入钢洞门；盾构机在导向平台支撑及引导下空载推进并拼装管片，从而通过硬岩侵入段;盾构机减速进入硬岩段钢洞门，在距离掌子面Im以外停住，确保盾构机刀盘顺利旋转并切入掌子面。竖井从地表向下施作而成，且深度大于盾构段和硬岩段底部的深度，所述的竖井与隧道行进方向垂直的宽度大于盾构段和硬岩段的宽度，其作为矿山法向前施工的进出口以及盾构机进入硬岩段时的受力结构;安装钢洞门时，先用矿山法开挖，再定位安装钢洞门。
【主权项】
1.一种地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，其特征在于:包括盾构段、硬岩段以及设置在盾构段与硬岩段之间的竖井;其中， 所述竖井底部设置有型钢钢架支撑以及设置在型钢钢架支撑上的网碰混凝土填充层；所述竖井的井壁上设置有旋喷加固粧;所述盾构段包括盾构段洞口；所述硬岩段包括硬岩段洞口；所述盾构段洞口以及硬岩段洞口均设置有钢洞门；所述钢洞门包括圆环板、帘布板、连接螺栓、钢洞门钢环以及加固锚筋;所述钢洞门钢环的截面呈U型;所述连接螺栓通过圆环板、帘布板以及钢洞门钢环固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中；所述加固锚筋通过钢洞门钢环固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中。2.根据权利要求1所述的地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，其特征在于:所述钢洞门钢环包括伸入筒以及与伸入筒端部相连并设置在伸入筒两端部的连接臂;所述连接臂以及伸入筒整体呈U型;所述设置在伸入筒两端部的连接臂上分别设置有第一连接螺栓以及第二连接螺栓;所述第一连接螺栓通过连接臂直接固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中；所述第二连接螺栓通过圆环板、帘布板以及连接臂固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中；所述加固锚筋通过伸入筒和/或连接臂固定设置在待稳固的盾构段或硬岩段中。3.根据权利要求2所述的地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，其特征在于:所述加固锚筋包括竖向加固锚筋，所述竖向加固锚筋通过伸入筒固定设置在待稳固的盾构洞中；所述竖向加固锚筋是一根或多根，所述竖向加固锚筋是多根时，所述多根竖向加固锚筋并行设置;所述竖向加固销筋的直径不低于16mm。4.根据权利要求3所述的地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，其特征在于:所述加固锚筋还包括斜向加固锚筋，所述斜向加固锚筋连接臂斜向固定设置在待稳固的盾构洞中；所述斜向加固锚筋的直径不低于12_。5.根据权利要求4所述的地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，其特征在于:所述连接臂上设置有螺栓盒，所述螺栓盒内设置有螺帽，所述连接螺栓通过圆环板、帘布板以及连接臂与螺栓盒内的螺帽相连;所述连接螺栓是双头螺栓。6.根据权利要求5所述的地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，其特征在于:所述钢洞门还包括与圆环板通过销套相连的可拆卸式翻板。7.根据权利要求1-6中任一项所述的地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，其特征在于:所述钢洞门是分体结构;所述钢洞门包括形状相同的至少两个部件;形状相同的至少两个部件对拼形成钢洞门。8.根据权利要求7所述的地铁盾构区间硬岩过渡段的开挖结构，其特征在于:所述硬岩段洞口的横断面为马蹄形;所述盾构段洞口的横断面为圆形;所述马蹄形内部净空最小尺寸大于圆形;所述马蹄形断面中心与圆形断面中心重合。
【文档编号】E21D5/11GK205422731SQ201620217927
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】毛升, 赖金星, 侯城, 陈斌, 王开运, 牛方园, 刘厚全, 秦海洋, 程飞, 熊必云, 田翼阔, 唐绪辉
【申请人】长安大学