一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法.pdf

本发明涉及一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法，其特征在于：在基坑处设置围护墙2和围护墙1，围护墙将隧道上方的土体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区；接着对隧道周围土体进行加固；在Ⅰ区、Ⅲ区挖土至底板位置并设置钢支撑，然后施工底板、中板、顶板和侧墙并保留钢支撑；Ⅱ区挖土至底板位置并设置钢支撑，施工Ⅱ区底板并与Ⅰ、Ⅲ区底板连通；拆除II区第一道支撑，凿除部分围护墙1，施工Ⅱ区顶板；拆除Ⅱ区第二道支撑，凿除部分围护墙1，施工Ⅱ区中板；拆除第三道支撑，凿除其余部分围护墙1，回填土至地面。这种施工方法，可以保证已建隧道正常运营的情况下，在已建隧道上方安全快速施工新的箱形结构。

1、  一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法，它主要包括设置在隧道上方的箱形结构的基坑，其特征在于：所述的施工方法包括如下的步骤：a、所要开挖的箱形结构由底板、中板、顶板和侧墙构成，先在基坑边设置平行于隧道的围护墙(2)，在基坑内设置垂直于隧道的围护墙(1)，围护墙(2)和围护墙(1)垂直相交并将隧道上方的土体分成I区、II区和III区；b、对隧道周围土体进行加固；c、在I区、III区挖土至底板位置并按层设置钢支撑，然后施工底板，底板钢筋采用同截面断开，并预埋在底板中，接着施工完成I、III区中板、顶板和侧墙结构并保留钢支撑；d、II区挖土至底板位置并按层设置钢支撑，施工II区底板并与I、III区底板连通；e、拆除II区第一道支撑，凿除部分围护墙(1)，施工II区顶板；拆除II区第二道支撑，凿除部分围护墙(1)，施工II区中板；拆除第三道支撑，凿除其余部分围护墙(1)，回填土至地面。

2、  根据权利要求1所述的一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法，其特征在于：a步骤中，所述的围护墙(2)由与隧道边的距离为4米的地下连续墙构成，围护墙(1)由钻孔灌注桩构成，围护墙(2)和围护墙(1)在墙顶位置通过混凝土压顶梁连接在一起，围护墙(1)和围护墙(2)的底部距离隧道顶部700-800mm。

3、  根据权利要求1所述的一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法，其特征在于：b步骤中，先在基坑内底板和中板位置的范围内插入200×200H型钢，b步骤中所述的对隧道周围土体进行加固是指利用水泥搅拌桩对已建隧道周围土体进行加固，加固材料选用C20的水泥砂浆，土体加固的施工顺序应按照距隧道先近后远的顺序进行，基坑内底板位置以上部分的土体加固时采用8％水泥掺量，底板位置以下至隧道底部部分的土体加固时采用20％水泥掺量，基坑外土体加固采用13％水泥掺量。

4、  根据权利要求1所述的一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法，其特征在于：c步骤中，施工底板后，底板钢筋接头采用机械连接方式与相邻底板之间进行连接，钢筋接头采用同截面断开，并预埋在此底板中，并对钢筋接头进行保护，待混凝土浇捣完毕后即混凝土初凝之前，立即用夹板满铺在底板面上，后在夹板上施加荷载，I、III区底板挖土、底板及施加荷载总的施工时间控制在24小时内。

5、  根据权利要求1或3所述的一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法，其特征在于：d步骤中II区底板施工前，需将坑内底板施工范围内的围护墙(1)部分凿除、钢筋割断，使200×200H型钢外露，利用H型钢直接上顶灌注桩，工字钢在底板平面上焊止水钢板，底板的中间钢筋与I、III区内预埋的钢筋机械接头相连，并在底板中间采用一道搭接形式予以钢筋连接。

6、  根据权利要求1所述的一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法，其特征在于：c和d步骤中，在挖土安装钢支撑外，再加装玻璃纤维锚索。

一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法
技术领域：
本发明涉及地下工程施工技术领域，具体地说是一种在运营中的隧道上方通过分段开挖的方式施工箱形结构的施工方法。
背景技术：
近年来，随着上海对地下空间资源的日益关注，修建隧道成为利用地下空间改善地面交通的一种有效形式。它对于提高土地利用效率、缓解地面交通、改善人类居住环境、实现人车立体分流、减少环境污染、保持城市历史文化景观等都具有十分显著的作用。但是城市的地下空间是有限的。由于以往上海市对地下空间的开发缺乏综合性的规划，使得繁华中心区的地下空间非常拥挤，实际可供开发利用的地下空间十分有限。随着城市地下空间的发展，经常会遇到新建的地下结构需要穿越已建好的运营中隧道的情况。目前将要实施的外滩、徐家汇、静安寺等综合改造项目均存在穿越已建地下隧道的问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种在运营中的隧道上方通过分段开挖的方式施工新的箱形结构的施工方法，它可克服现有技术中无法保证施工新箱形结构期间已建隧道的正常运营的不足。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种在运营中的隧道上方开挖箱形结构的施工方法，它主要包括设置在隧道上方的箱形结构的基坑，其特征在于：所述的施工方法包括如下的步骤：a、所要开挖的箱形结构由底板、中板、顶板和侧墙构成，先在基坑边设置平行于隧道的围护墙2，在基坑内设置垂直于隧道的围护墙1，围护墙2和围护墙1垂直相交并将隧道上方的土体分成I区、II区和III区；b、对隧道周围土体进行加固；c、在I区、III区挖土至底板位置并设置钢支撑，然后施工底板，底板钢筋采用同截面断开，并预埋在底板中，接着施工完成I、III区中板、顶板和侧墙结构并保留钢支撑；d、II区挖土至底板位置并设置钢支撑，施工II区底板并与I、III区底板连通；e、拆除II区第一道支撑，凿除部分围护墙(1)，施工II区顶板；拆除II区第二道支撑，凿除部分，施工II区中板；拆除第三道支撑，凿除其余部分围护墙(1)，回填土至地面。
本发明的公开了一种在运营中的隧道上方通过分段开挖的方式施工新的箱形结构的施工方法，可以保证已建隧道正常运营的情况下，在已建隧道上方安全快速施工新的箱形结构。
附图说明：
图1为本发明围护结构平面布置图
图2为本发明土体加固平面布置图
图3为图2中A-A断面示意图
图4为本发明施工布置示意图
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明主要包括设置在隧道上方的箱形结构的基坑，其特征在于：所述的施工方法包括如下的步骤：a、所要开挖的箱形结构由底板、中板、顶板和侧墙构成，先在基坑边设置平行于隧道3的围护墙2，在基坑内设置垂直于隧道的围护墙1，围护墙2和围护墙1垂直相交并将隧道上方的土体分成I区、II区和III区；b、对隧道3周围土体进行加固；c、在I区、III区挖土至底板位置并设置钢支撑，然后施工底板，底板钢筋采用同截面断开，并预埋在底板中，接着施工完成I、III区中板、顶板和侧墙结构并保留钢支撑；d、II区挖土至底板位置并设置钢支撑，施工II区底板并与I、III区底板连通；e、拆除II区第一道支撑，凿除部分围护墙1，施工II区顶板；拆除II区第二道支撑，凿除部分围护墙1，施工II区中板；拆除第三道支撑，凿除其余部分围护墙1，回填土至地面。
如图1所示，本发明的开挖围护体系由基坑边垂直于已建隧道3的钻孔灌注桩、基坑内垂直于隧道3的钻孔灌注桩(围护墙1)和平行于隧道坑边(与隧道边的距离为4米)的地下连续墙(围护墙2)组成，钻孔灌注桩、地下连续墙的顶部设置混凝土压顶梁9；将隧道上方土体分成3个区(I区、II区和III区)“分块、对称、分层”施工。
为了保证基坑的稳定性及运营隧道的安全性，在隧道正上方的围护桩(围护结构1)深度为隧道顶标高上方750mm。坑内钻孔灌注桩在新建箱形结构底板～中板的高度范围内插入200×200H型钢以便II区底板施工时使用。
如图2所示，基坑开挖前基坑内外均以SMW工法桩(即水泥土搅拌桩)进行加固，加固的范围为整个基坑内及围护外侧7米内。隧道上半圆周的两个角区必须进行土体加固，加固的具体竖向范围见图3中的A-A断面图。水泥土搅拌桩呈格栅布置。为了保证隧道的安全运营，严格控制SMW的施工速度，减小施工时产生的土压力对隧道的影响。土体加固的施工顺序应按照对隧道影响最小的原则进行，即距隧道“先近后远”的顺序进行。加固材料选用C20的水泥砂浆，坑内底板8以上部分的土体加固时采用8％水泥掺量，底板8以下至已建隧道底部部分地土体加固时采用20％水泥掺量，基坑外土体加固采用13％水泥掺量，如图3所示。
图中标号5表示I区，标号6表示II区，标号7表示III区。
具体施工工序为：
在隧道上方分区分块开挖，如图4所示。首先在I区、III区挖土。由于已建隧道埋深的限制，围护结构1的插入深度可能不足，可在挖土至一定深度后，除施加钢支撑外，再施工玻璃纤维锚索4维持围护结构的稳定。玻璃纤维锚索4是一种抗拉能力很强但抗剪能力不足的新型材料，既可以保证围护的稳定性，在施工完毕后留在土中可以轻易被铲断而不影响后续施工和开发。
I区、III区土体挖除至底板位置后施工底板，底板钢筋接头采用机械连接方式与相邻底板之间进行连接，钢筋接头采用同截面断开，并预埋在此底板中，接头必须保护到位。待混凝土浇捣完毕后(混凝土初凝之前)，立即用夹板满铺在底板面上，后在夹板上施加荷载(砂袋)。I、III区底板挖土、底板及施加荷载总的施工时间控制在24小时内。之后采用常规方法进行中板、顶板和侧墙结构的施工。结构形成后，支撑不予以拆除(作为II区施工时的支撑传力带)。
I区、III区施工完成后，开挖II区。II区土体开挖及支撑施工方法同I、III区。II区底板施工前，需将坑内钻孔灌注桩底板施工范围内的混凝土凿除、钢筋割断，使200×200H型钢外露，利用H型钢直接上顶灌注桩，工字钢在底板平面上焊止水钢板。底板的中间钢筋与I、III区内预埋的钢筋机械接头相连，由于存在I、III区预埋钢筋接头为同一旋转方向及无法采用双向机械连接接头，故此底板中间必须采用一道搭接形式予以钢筋连接。II区底板与相邻底板之间存在竖向施工缝。在II区底板施工时，将遇水膨胀橡胶止水条固定I、III三区底板施工缝的中间部位。
II区底板施工较I、III多施工内容，因此，此块底板挖土、底板及施加荷载总的施工时间控制在48小时内。
II区底板结构施工完成后，拆除II区第一道支撑，凿除分隔钻孔灌注桩至顶板底，施工II区顶板；拆除II区第二道支撑，凿除分隔钻孔灌注桩至中板底，施工II区中板；拆除第三道支撑，凿除其余分隔钻孔灌注桩。
施工期间对已建隧道及其复线要有严格的保护并制订抢险应急预案，主要措施如下：加强监测，一方面加强该段地面变形和沉降的监测，增加频率，另一方面组织对于延安东路越江隧道进行变形和沉降的监测，及时获取隧道变形信息。优化施工组织和工艺，从施工技术上减小对于延安东路越江隧道的影响。并且预先打好注浆孔，作为保护延安东路越江隧道的应急救援措施。一旦发生险情，立即组织进行抢险救援。