[发明专利]一种新建隧道零距离下穿既有地铁结构控制变形的方法无效
申请号: | 201010181756.2 | 申请日: | 2010-05-25 |
公开(公告)号: | CN101858222A | 公开(公告)日: | 2010-10-13 |
发明(设计)人: | 杨广武;刘运亮;李玲;王佳妮 | 申请(专利权)人: | 北京城建设计研究总院有限责任公司;北京市交通委路政局 |
主分类号: | E21D9/14 | 分类号: | E21D9/14;E21D11/10 |
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地址: | 100037 北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 新建 隧道 零距离 既有 地铁 结构 控制 变形 方法 | ||
技术领域
本发明涉及地下工程领域,尤其涉及一种新建隧道零距离下穿地铁结构控制变形的方法。
背景技术
随着城市轨道交通的日益网络化、规模化,轨道交通和市政设施同步快速发展,轨道交通之间、市政隧道(如电力、热力隧道)与既有运营地铁之间的空间交叉不可避免,周围环境或者设施等方面的限制又不得不使二者采用近距离或紧贴的交叉穿越方式,随着轨道交通网络化的发展,轨道交通的运力在不断提高,为了保证安全运营,对结构及轨道变形提出了越来越严格的要求。近距离穿越地铁工程如果设计或施工处理不当,轻则降低地铁结构的耐久性,重则影响地铁的正常运营甚至行车安全。例如北京地铁5号线崇文门站下穿地铁2号线的施工导致既有2号线洞体结构和轨道线路产生了较大的沉降,迫使2号线在北京站至崇文门站区间采取了严格的限速措施等,极大地影响了地铁的服务质量和运营能力。
隧道下穿既有地铁结构常采用浅埋暗挖法施工,浅埋暗挖法是一种在覆土较小的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的常用方法,施工中采用多种辅助措施和围岩加固技术,充分调动围岩的自承能力。开挖后及时支护,封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系,是一种抑制围岩过大变形的综合配套施工技术,目前广泛应用于城市地下工程的施工中。该工法多在城市地区的松软地层中修建,围岩自身承载能力比较差,因此,控制围岩变形是浅埋暗挖法设计施工的核心问题。除了保证浅埋暗挖的十八字方针“管超前,严注浆,短进尺,强支护,快封闭,勤量测”之外,为控制地层变形而采取的措施还有增加注浆量,增加或加强临时支撑等。
但是,采用浅埋暗挖法或其它施工方法使新建隧道近距离下穿运营轨道交通线路时,开挖引起的地层应力释放、地层失水引起的二次沉降会对地表建筑物和地下构筑物的正常使用或其结构安全造成影响,就地铁结构而言,严重时会影响地铁列车运行的平稳性和安全性。因此很有必要对这种近距离的下穿地铁结构的隧道施工方法进行深入研究和优化,力求尽量减小隧道施工的既有地铁结构的变形,从而既能使新建工程顺利进行,又使其对地铁结构影响和运营影响降到最低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新建隧道零距离下穿既有地铁结构的变形控制方法,该方法充分利用隧道开挖的时空效应,布设千斤顶施加顶升力,及时发挥初期支护的作用,预先使新建隧道的地基土发生固结,从而减少后期土体沉降以达到控制变形的目的。该方法在传统的浅埋暗挖法施工的基础上,预先对隧道开挖断面两侧及底部一定范围内的土体进行超前注浆加固,在新建隧道初衬侧墙上对应上部地铁结构的若干位置布置千斤顶,该处初衬钢格栅改为型钢,立柱型钢与顶部型钢采用螺栓连接。施加一定的预顶力压实初衬下方土体,使千斤顶与型钢顶梁、顶梁与既有地铁结构顶紧,在顶升过程中实时监测地铁结构的变形以实时调整顶升力,控制既有结构的变形。待变形稳定后,紧固立柱型钢与顶部型钢的螺栓,闭合初衬,进行壁后回填注浆,施作隧道防水和二衬结构。在本发明的方法中,预顶技术不仅可使初期支护尽早的发挥作用,提高围岩的承载能力,更主要的是压实新建隧道下方土体使土体预先沉降从而减小了后期沉降引起的地铁结构的变形。
此种方法能有效减小施工过程中因土体沉降引起的地铁结构的变形,提高既有地铁结构安全的可靠度,作为一种有效的控制变形的方法应用于零距离下穿既有地铁结构的工程实际中。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为一种新建隧道零距离下穿地铁结构控制变形的方法,包括以下步骤:
步骤一:在新建隧道开挖面临近既有地铁结构时,对开挖断面两侧及底部一定范围内的土体进行全断面超前注浆预加固;注浆区域各侧距隧道断面不小于2m。
步骤二:开挖新建隧道内的土体,及时施作初衬结构,初衬结构主要采用间隔布置钢格栅,并在其表面喷射混凝土的形式,初衬结构在布置千斤顶的位置采用型钢立柱、型钢顶梁和底钢梁的形式;新建隧道的开挖采用台阶法开挖,并保留核心土,台阶长度≤3m。
步骤三:在新建隧道初衬结构的侧墙上对应上部既有地铁结构的若干位置布置千斤顶,并在千斤顶与既有地铁结构底板之间设置型钢立柱和型钢顶梁,使千斤顶的顶升力均匀地传给既有地铁结构;布置千斤顶的具体过程为:在待开挖到预设千斤顶位置时,将此处的钢格栅用型钢替换,底钢梁应采用宽翼板的型钢,以加大与地基的接触面积。
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