一种盾构隧道永久抗浮结构及施工方法与流程

本发明涉及地铁盾构隧道工程，具体涉及一种盾构隧道永久抗浮结构及施工方法。

背景技术：

1、现有技术盾构隧道抗浮，常规方法采用气囊、螺杆、覆土、锚杆等方式来抵抗上浮力，这些方式存在复杂、施工困难、影响施工进度与效率的缺陷，目前已逐步淘汰。

2、有些现有技术采用隧道两侧设灌注桩的方式，搭配隧道上方设抗浮压板，桩板结构通过钢筋连接进行抗浮，该种方法可以达到隧道的抗浮目的，但必须赶在隧道施工前实施，而且抗浮压板的施工，需要大范围的土体开挖，如果隧道上方或灌注桩位置存在既有管线，则需先进行管线迁改，如此，增加了工程工期和费用，同时土体开挖对周边环境也造成一定影响，影响道路交通正常运行。

3、还有第二种现有的抗浮技术方案，是在隧道洞内向隧道下方外侧打设若干排抗浮锚杆，以数量实现抗浮，该类方案的不足之处在于，抗浮锚杆直径小，且打设深度较浅，结构的可靠性较低，且需要布置很多抗浮锚杆来满足抗浮要求，隧道结构需打设的孔洞太多，对管片结构受力不利；隧道为百年工程，抗浮锚杆耐久性年限较短，无法满足地铁隧道全生命周期的抗浮需求。

4、目前未发现现有技术中能够在满足抗浮效果的基础上实现缩短施工周期、长久可靠、同时降低对周边影响的抗浮结构及施工方法。

技术实现思路

1、为了达到上述目的，本发明提供了一种盾构隧道永久抗浮结构及施工方法，对管片拼接、使用抗浮桩搭配抗浮纵梁、搭配可拆卸管片等一些列设计，具体技术方案如下：

2、一种盾构隧道永久抗浮结构，使用间隔分布的钢管片与钢筋混凝土管片拼接形成环状包覆，所述环状包覆下部连接处使用第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块拼接，所述环状包覆下方设立抗浮桩，所述抗浮桩通过抗浮桩接桩段连接至所述环状包覆内部的抗浮纵梁，所述抗浮纵梁上方铺设道床。

3、进一步地，所述抗浮桩在同一水平线上间隔分布，由所述抗浮纵梁串接。

4、进一步地，所述抗浮桩设立位置对应所述第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块。

5、进一步地，所述环状包覆下部及所述抗浮桩上部设有地基加固。

6、进一步地，所述第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块通过连接螺栓固定到所述钢管片上。

7、本发明还提供了一种盾构隧道永久抗浮施工方法，使用上述盾构隧道永久抗浮结构，包括如下步骤：

8、s1、地基加固，抗浮桩与管片接口处土体加固；

9、s2、抗浮桩施工；

10、s3、地面临时堆载后，盾构隧道施工；

11、s4、抗浮桩接桩段、抗浮纵梁施工，抗浮桩与抗浮纵梁连接；

12、s5、清除地面临时堆载；

13、s6、道床施工。

14、进一步地，所述步骤s1中，土体加固的范围限制在抗浮桩顶以下2m至管片外壁，以及桩顶外周2m范围，采取水泥土搅拌桩进行加固处理。

15、进一步地，所述步骤s2中，所述抗浮桩设于盾构隧道环状包覆下方，桩顶距离隧道结构底部预留一定安全距离，桩长依据抗浮计算确定。

16、进一步地，所述步骤s3中，在盾构隧道正上方地面进行临时土体堆载，堆载高度h1，堆载平面布置范围为隧道两侧各1倍洞径范围，根据抗浮公式计算获得地面临时堆载高度临界值hcr，实际堆载高度取值h1＞hcr：

17、

18、上述公式中：

19、hcr为地面临时堆载高度临界值；

20、γ1为地面堆载土体天然重度；

21、γw为水的重度；

22、γ'g为管片的浮重度；

23、γ'0为隧道上方原覆土土体浮重度(基于安全角度考虑，抗浮水位标高取地面标高)；

24、h0为拟建隧道上方原有的天然土体厚度；

25、d为隧道管片外径，d为隧道管片内径；

26、1.05为安全系数；

27、所述步骤s3的盾构施工中，盾构掘进施工，抗浮桩上方拼装钢管片，其他区段拼装钢筋混凝土管片，形成间隔分布；钢管片底板与所述抗浮桩的连接处使用第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块拼接。

28、进一步地，所述步骤s4具体为，拆除第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块，提供抗浮桩接桩段、后浇部分管片及抗浮纵梁的实干空间条件，漏出桩头，对桩头混凝土进行凿毛处理，并漏出抗浮桩中的接驳钢筋，绑扎后浇部分管片的钢筋、绑扎抗浮纵梁的钢筋，浇筑混凝土形成抗浮桩接桩段、后浇部分管片和抗浮纵梁结构共同构成的隧道永久抗浮结构体系。

29、本发明的盾构隧道永久抗浮结构，摒弃了从洞外实施抗浮结构的技术方案，采取隧道洞内抗浮纵梁与隧道下方抗浮桩的连接，实现抗浮效果，无需地面开挖施工抗浮压板，不影响地面交通及周边环境，节省了因地面开挖、管线迁改及交通疏解引起的工程费用。

30、相较于现有技术，本发明抗浮结构不需要提前施工，使得盾构工筹安排不受抗浮结构施工工期的限制。在可靠性方面，本发明不使用锚杆等方式，打设深度深，在纵梁与抗浮桩连接结构上设计地基加固、可拆卸钢管片拼接，结构的可靠性较高，布置来抗浮桩数量少即可满足抗浮要求，无需打设孔洞，进而保障了管片结构强度；同时，本发明还在管片上进行优化，间隔设置钢管片与钢筋混凝土管片拼接，加强结构稳定性。隧道为百年工程，抗浮锚杆耐久性年限较短无法满足地铁隧道全生命周期的抗浮需求，本发明的抗浮结构在强度及使用寿命方面具备明显优势。

技术特征：

1.一种盾构隧道永久抗浮结构，其特征在于，使用间隔分布的钢管片与钢筋混凝土管片拼接形成环状包覆，所述环状包覆下部连接处使用第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块拼接，所述环状包覆下方设立抗浮桩，所述抗浮桩通过抗浮桩接桩段连接至所述环状包覆内部的抗浮纵梁，所述抗浮纵梁上方铺设道床。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道永久抗浮结构，其特征在于，所述抗浮桩在同一水平线上间隔分布，由所述抗浮纵梁串接。

3.根据权利要求2所述的盾构隧道永久抗浮结构，其特征在于，所述抗浮桩设立位置对应所述第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块。

4.根据权利要求1所述的盾构隧道永久抗浮结构，其特征在于，所述环状包覆下部及所述抗浮桩上部设有地基加固。

5.根据权利要求3所述的盾构隧道永久抗浮结构，其特征在于，所述第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块通过连接螺栓固定到所述钢管片上。

6.一种盾构隧道永久抗浮施工方法，使用权利要求1-5任一项所述的盾构隧道永久抗浮结构，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的盾构隧道永久抗浮施工方法，其特征在于，所述步骤s1中，土体加固的范围限制在抗浮桩顶以下2m至管片外壁，以及桩顶外周2m范围，采取水泥土搅拌桩进行加固处理。

8.根据权利要求6所述的盾构隧道永久抗浮施工方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述抗浮桩设于盾构隧道环状包覆下方，桩顶距离隧道结构底部预留一定安全距离，桩长依据抗浮计算确定。

9.根据权利要求6所述的盾构隧道永久抗浮施工方法，其特征在于，所述步骤s3中，在盾构隧道正上方地面进行临时土体堆载，堆载高度h1，堆载平面布置范围为隧道两侧各1倍洞径范围，根据抗浮公式计算获得地面临时堆载高度临界值hcr，实际堆载高度取值h1＞hcr：

10.根据权利要求6所述的盾构隧道永久抗浮施工方法，其特征在于，所述步骤s4具体为，拆除第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块，提供抗浮桩接桩段、后浇部分管片及抗浮纵梁的实干空间条件，漏出桩头，对桩头混凝土进行凿毛处理，并漏出抗浮桩中的接驳钢筋，绑扎后浇部分管片的钢筋、绑扎抗浮纵梁的钢筋，浇筑混凝土形成抗浮桩接桩段、后浇部分管片和抗浮纵梁结构共同构成的隧道永久抗浮结构体系。

技术总结
本发明提供了一种盾构隧道永久抗浮结构，使用间隔分布的钢管片与钢筋混凝土管片拼接形成环状包覆，环状包覆下部连接处使用第一可拆卸钢管片分块与第二可拆卸钢管片分块拼接，环状包覆下方设立抗浮桩，抗浮桩通过抗浮桩接桩段连接至环状包覆内部的抗浮纵梁，抗浮纵梁上方铺设道床，本发明采取隧道洞内抗浮纵梁与隧道下方抗浮桩的连接，实现抗浮效果，无需地面开挖施工抗浮压板，不影响地面交通及周边环境，节省了因地面开挖、管线迁改及交通疏解引起的工程费用，在强度及使用寿命方面具备明显优势。

技术研发人员：陈相宇,周灿朗,林湘,韩国俊,潘茜,梁禹,叶新宇,伍伟林,于清平,韦锦呈
受保护的技术使用者：佛山轨道交通设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14