一种盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法与流程

本发明涉及隧道盾构施工，具体涉及一种盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法。

背景技术：

1、地铁线路设计时，受制于城市规划影响，地铁隧道经常会面临下穿市政道路的情况，实际施工时，由于隧道坡度与地面高程变化，隧道在浅埋覆土区域往往距离市政路较近，甚至密贴，在该类环境盾构穿越施工时，沉降控制难度极大，容易造成建构物倾斜等重大事故，而在盾构施工穿越后，成型盾构隧道抗浮也无法满足相关规定的要求。

2、在盾构隧道区间遭遇上述特殊环境时，目前采用的施工方法为：在穿越前的区间采用盾构法掘进通过，而在穿越段则采用沉降和上浮更易控制的矿山法施工，但由于地铁隧道断面较大且距离建构物过近，矿山法一般需对地面进行长时间占道，分多个导洞开挖、并且采用更强的临时型钢支撑和更厚的二次衬砌。根据实际施工经验，该方法综合施工进度仅为7米/月，甚至更低。而在矿山法隧道最终成型后，盾构机还需在隧道内空推或修筑混凝土岛台步进出洞。因此，前述的施工方法虽满足抗浮和安全的要求，但工序极其繁琐，造价高，工效低，难以满足地铁建造施工的工期要求。并且若是采用盾构机空推通过矿山隧道，存在较大安全风险，同时管片与暗挖隧道衬砌之间存在空隙的不易处理，易产生渗漏，错位等情况，在地铁后期运营中，存在较大安全隐患。

技术实现思路

1、针对采用现有的施工方法对盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的工程进行施工，存在的工期长和存在安全隐患的技术问题，本发明提供了一种盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法，在能够确保成型管片的质量以及永久性抗浮的受力验算满足设计和规范要求的同时，规避了地面沉降、建构筑物塌陷等施工风险，以确保隧道后期运行的安全，且避免了隧道二衬施工工序的转换，施工效率高，能够缩短施工工期，满足地铁建造施工的工期要求。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明提供了一种盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法，包括以下步骤：

4、s10、将下穿区域分隔为一期施工范围和二期施工范围，并在不断道的情况下，暂停一期开挖范围内地面车辆的通行，将车流引导至二期范围内地面双向通行；

5、s20、在一期施工范围内筑设压顶帽盖和底板，包括步骤：

6、s21、采用台阶法进行一半幅压顶帽洞身开挖，在开挖过程中按顺序分别安装型钢骨架、打设导管并注浆，同时安装锁脚锚杆，在两榀骨架之间安装钢筋主筋与钢筋网片，并喷射混凝土和浇筑底板；

7、s22、按照设定的纵向步距完成帽盖施工后，进行下一循环开挖及支护；

8、s23、重复步骤s21和s22，采用两半幅压顶帽洞身交替开挖的方式至一期施工范围的终点；

9、s30、暂停二期施工范围内地面车辆的通行，将车流引导至一期施工范围内地面双向通行；

10、s40、采用与s20相同的方法，在二期施工范围内筑设压顶帽盖和底板至终点；

11、s50、恢复交通，并回填帽身；

12、s60、设定盾构掘进参数，按照设定掘进姿态进行掘进，并根据施工情况及时进行补充注浆加固稳定地层。

13、本发明提供的盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法，先将下穿区域分隔为一期施工范围和二期施工范围，并在不断道的情况下，暂停一期开挖范围内地面车辆的通行，将车流引导至二期范围内地面双向通行，在一期施工范围内筑设压顶帽盖和底板，然后暂停二期施工范围内地面车辆的通行，将车流引导至一期施工范围内地面双向通行，再在二期施工范围内筑设压顶帽盖和底板至终点，以恢复交通，并回填帽身，最后设定盾构掘进参数，按照设定掘进姿态进行掘进，并根据施工情况及时进行补充注浆加固稳定地层，从而完成穿越。

14、相对比传统矿山法施工和盾构再接收的方式，本发明简化了多导洞开挖、衬砌模版、衬砌浇筑以及盾构机接收平移等多道工序，仅需帽顶施工、帽身回填和盾构穿越3步，且减少了暗挖隧道开挖工程量，避免了隧道二衬施工工序的转换，并且开挖面积小一倍，使得施工效率更高，大幅缩短了施工工期。

15、其中，筑设压顶帽盖和底板时，采用台阶法进行一半幅压顶帽洞身开挖，在开挖过程中按顺序分别安装型钢骨架、打设导管并注浆，同时安装锁脚锚杆，在两榀骨架之间安装钢筋主筋与钢筋网片，并喷射混凝土和浇筑底板，再按照设定的纵向步距完成帽盖施工后，进行下一循环开挖及支护，然后重复前述的步骤，采用两半幅压顶帽洞身交替开挖的方式至一期施工范围的终点，使得帽身与周围地层形成整体，竖向位移控制更好，在帽身重力的加持下，抗浮能力大大提升，保证了成型管片的质量以及永久性抗浮的受力验算满足设计和规范要求。而且最终形成的u形压帽结构，相比传统板式抗浮压板混凝土用量更少。

16、同时，回填帽身后再盾构穿越，以通过盾构直接切削帽身形成压顶帽，不仅确保了盾构掘进的安全可控，也使得上部道路混凝土沉降得到了有效控制。

17、另外，将下穿区域分隔为一期施工范围和二期施工范围，以分别施工一、二期暗挖隧道，保证主干道车辆正常运行，减小了对交通的影响。相比传统款山法，仅需在帽盖施时打围，且帽身断面小，对车道占用时间更小。

18、具体而言，所述型钢骨架采用h型钢，并在连接处采用钢板焊接在连接端，再通过螺栓连接形成拱形骨架。

19、具体而言，s21中，所述型钢骨架沿线路方向下穿建构物区域每榀按照设定间距布置，且两相邻榀骨架之间采用主筋及钢筋网连接，所述主筋设置两层。

20、具体而言，s21中，所述导管斜沿h型钢竖向等距布设，所述导管的打设角度为朝向土体45°、打设长度大于2.5m，所述导管朝向土体一侧钻设花管、背向土体一侧焊接在h型钢上。

21、具体而言，所述缩脚锚杆打设在型钢骨架底部与门架型钢连接点处，所述缩脚锚杆的打设长度大于4m，且所述缩脚锚杆端部与型钢骨架的型钢焊接固定。

22、具体而言，在开挖前，根据线路走向及压顶帽埋，打设水井以使得帽洞达到无水作业标准。

23、具体而言，在进行半幅开挖施工时，在帽身中部设置可拆除的临时支撑。

24、具体而言，所述临时支撑由型钢骨架与素混凝土浇注而成。

25、具体而言，s50中，帽身的回填步骤包括：

26、s51、沿线路方向将帽身分为多段施工；

27、s52、在单个区段中进行半幅帽身钢筋绑扎，并在顶部中间交界处预留钢筋接头；

28、s53、在单个区段内分别回填高等级混凝土与低等级混凝土，且每段沿断面竖向分为3层浇注，直至一半幅帽身全部施工完毕；

29、s54、将钢筋接头延伸至另一半幅导洞，并重复步骤s52和s53分段进行钢筋与混凝土施工，直至全部施工完毕。

30、具体而言，s60中盾构机刀盘选用复合式结构形式，开口率为30％～40％，掘进速度为20～30mm/min，总推力为800～1200t，扭矩为3000～4500kn·m，螺旋机转速为5～10r/min，刀盘转速为1.2～1.3r/min，盾构机刀盘垂直姿态在-10mm范围内，盾尾垂直姿态在-15mm范围内。

31、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

32、1、本发明提供的盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法，先将下穿区域分隔为一期施工范围和二期施工范围，并在不断道的情况下，暂停一期开挖范围内地面车辆的通行，将车流引导至二期范围内地面双向通行，在一期施工范围内筑设压顶帽盖和底板，然后暂停二期施工范围内地面车辆的通行，将车流引导至一期施工范围内地面双向通行，再在二期施工范围内筑设压顶帽盖和底板至终点，以恢复交通，并回填帽身，最后设定盾构掘进参数，按照设定掘进姿态进行掘进，并根据施工情况及时进行补充注浆加固稳定地层，从而完成穿越，简化了多导洞开挖、衬砌模版、衬砌浇筑以及盾构机接收平移等多道工序，仅需帽顶施工、帽身回填和盾构穿越3步，且减少了暗挖隧道开挖工程量，避免了隧道二衬施工工序的转换，并且开挖面积小一倍，使得施工效率更高，大幅缩短了施工工期。

33、2、本发明提供的盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法，筑设压顶帽盖和底板时，采用台阶法进行一半幅压顶帽洞身开挖，在开挖过程中按顺序分别安装型钢骨架、打设导管并注浆，同时安装锁脚锚杆，在两榀骨架之间安装钢筋主筋与钢筋网片，并喷射混凝土和浇筑底板，再按照设定的纵向步距完成帽盖施工后，进行下一循环开挖及支护，然后重复前述的步骤，采用两半幅压顶帽洞身交替开挖的方式至一期施工范围的终点，使得帽身与周围地层形成整体，竖向位移控制更好，在帽身重力的加持下，抗浮能力大大提升，保证了成型管片的质量以及永久性抗浮的受力验算满足设计和规范要求，而且最终形成的u形压帽结构，相比传统板式抗浮压板混凝土用量更少。

34、3、本发明提供的盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法，回填帽身后再盾构穿越，以通过盾构直接切削帽身形成压顶帽，不仅确保了盾构掘进的安全可控，也使得上部道路混凝土沉降得到了有效控制。

35、4、本发明提供的盾构隧道垂直密贴下穿市政道路的施工方法，将下穿区域分隔为一期施工范围和二期施工范围，以分别施工一、二期暗挖隧道，保证主干道车辆正常运行，减小了对交通的影响，相比传统款山法，仅需在帽盖施时打围，且帽身断面小，对车道占用时间更小。