一种市政管线群跨越隧道的地下结构及其施工方法
【专利说明】一种市政管线群跨越隧道的地下结构及其施工方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及市政工程地下空间技术领域，具体地说是一种用于软土地区市政管线群跨越隧道的地下结构及其施工方法。
【背景技术】
[0003]随着城市地下空间的快速发展和轨道交通网络化的完善，已建地铁隧道与新建工程之间的冲突日益突出，在运营地铁隧道上方进行基坑开挖的情况不断出现，给地下工程的设计、施工带来了新的问题。基坑土体的卸荷隆起会引起下方地层移动，严重时将导致下卧隧道隆起并威胁地铁运营安全。地铁盾构隧道正常运营的变形保护要求非常严格，要求其最终绝对位移不能超过10mm，变形曲率半径不小于15000m，相对弯曲不大于1/2500，这就给工程建设提出了巨大挑战。目前，为减小隧道上方土体卸荷引起隧道的隆起变形，一般在隧道周边采用门式地基加固，同时在隧道两侧设置抗隆粧，并通过现浇梁板结构形成整体的抗浮体系，对地铁隧道的隆起进行控制。
[0004]现有技术存在着施工周期长，工程进度慢，同时在进行地基加固及粧基施工时，施工本身对隧道造成较大的影响。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种市政管线群跨越隧道的地下结构及其施工方法，采用间隔且分条、分块的跳仓开挖和快速吊装预制的U型槽或底板与盖板共同组成的地下管沟结构，并利用地下管沟结构上的砂袋压载，补偿因土方开挖所造成的卸荷，达到施工期间的基本零卸荷，从而较好的控制下方地铁隧道的隆起变形，同时，建立变形预警、报警控制及每块和单条隧道的双控标准来指导信息化施工，保证地下管线群安装期间的地铁隧道运行安全，对周围环境影响小，工作效率高，工程风险低，尤其适用于软土地区，使基坑开挖带来的环境不利影响降低到最低限度，有效控制土体卸荷引起的隧道隆起变形。
[0006]实现本发明目的的具体技术方案是:一种跨越地铁隧道的市政管线群地下结构，其特点是该市政管线地下结构由若干U型槽、底板和盖板拼装而成，所述U型槽、底板和盖板为钢筋混凝土预制构件，U型槽为间隔设置且各U型槽之间的底部由底板连接，盖板搁置在U型槽上组成若干个箱型结构的地下管沟。
[0007]一种跨越地铁隧道的市政管线群地下结构施工方法，其特点是该市政管线群地下结构采用间隔且分条、分块的跳仓开挖以及吊装由钢筋混凝土预制的U型槽或底板与盖板共同组成箱型结构的管段，并以袋装砂堆载在管段结构上，补偿土方开挖所造成的卸荷，实现管线安装施工期间的零卸荷，控制下方地铁隧道的隆起变形，具体施工按下述步骤进行:
(一)、基坑围护按设计要求确定跨越隧道的埋管区域，根据确定的埋管区域进行基坑围护，与地铁隧道垂直的基坑两侧采用重力坝围护，与地铁隧道平行的基坑两侧采用灌注粧套打三轴搅拌粧围护。
[0008](二)、槽段划分
在围护的基坑内沿地铁隧道纵向且与埋管垂直的断面按设计要求划分为若干个槽段，所述若干个槽段内分别吊装预制的U型槽和底板，U型槽与底板为间隔设置且两侧槽段为U型槽;所述各U型槽之间的底部由底板连接后盖上盖板组成若干个箱型结构的地下管沟；
(三)、土方开挖
将上述若干个槽段按沿埋管方向划分为若干个施工分段，每一施工分段又分成若干个预制管段，采用间隔且分条、分块的跳仓开挖土方，然后快速吊装预制的U型槽或底板与盖板共同组成管段结构，并尽快在管段结构的盖板上堆载袋装砂，每个槽段的管段结构吊装完毕后，在各箱型结构的管沟内进行市政管线群的安装，管线群安装后，分段卸载袋装砂并移除盖板，完成管沟内的回填。
[0009]本发明与现有技术相比具有施工进度快，控制隧道隆起变形好，管线安装方便，加快各施工工序之间的衔接以及缩短整个施工工期，间隔分条及分块开挖及地下管线结构的吊装施工，有效控制坑底及地铁隧道的隆起变形，对周围环境影响小，工作效率高，工程风险低，尤其适用于软土地区，使基坑开挖带来的环境不利影响降低到最低限度，有效控制土体卸荷引起的險道隆起变形。
【附图说明】
[0010]图1为本发明平面布置示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明施工顺序图；
图4为管线群安装示意图；
图5为图4的A-A剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面以某跨越地铁隧道的市政管线群工程为例对本发明作进一步阐述:
实施例1
该市政管线工程的基坑正下方为运行中的地铁隧道，其距离跨越地铁隧道市政管线的箱型结构不到6m，具体施工步骤如下:
(一)、基坑围护
参阅附图1，按设计要求确定跨越隧道的埋管区域，根据确定的埋管区域进行基坑围护，基坑面积为804m2，管线分布宽度为20m，开挖深度为2.875?3.10m，基坑南、北两侧为工井的灌注粧套打三轴搅拌粧8围护，基坑东、西两侧为重力坝7围护，跨越地铁隧道2的市政管线群地下结构为若干U型槽4、底板5和盖板6拼装而成的箱型结构。
[0012](二)、槽段划分
参阅附图2，该跨越地铁隧道2的市政管线群地下结构由若干U型槽4、底板5和盖板6拼装而成，所述U型槽4、底板5和盖板6为钢筋混凝土预制构件，U型槽4为间隔设置且各U型槽4之间的底部由底板5连接，盖板6搁置在U型槽4上组成若干个箱型结构的地下管沟。
[0013]在围护的基坑内沿地铁隧道2纵向且与埋管垂直的断面按设计要求划分为5个槽段，其中两侧和中间的槽段为钢筋混凝土预制的U型槽4，另外两槽段为钢筋混凝土预制的底板5，预制的盖板6搁置在U型槽4上拼装成五条箱型结构的地下管沟。
[0014](三)、土方开挖
参阅附图3，为减小基坑的土方开挖卸载对下方地铁隧道2的不利影响，将上述5个槽段按沿埋管方向划分为8个施工分段，8个施工分段又分成17个预制管段，其预制管段的长度为1.8?2.4m，该结构尺寸应根据市政管线群的排布以及起吊设备的能力确定，各预制管段的宽度及长度考虑了现有吊装设备能力，并能够保证土方开挖以及U型槽4、底板5、盖板6和袋装砂3堆载等一系列施工工序在地铁停运期间内完成。每个预制管段采用间隔且分条、分块的跳仓开挖土方，当地铁隧道2上方的最后一层土体开挖完毕后，快速吊装钢筋混凝土预制的U型槽4或底板5以及盖板6组成每个预制管段的箱型结构，并在箱型结构的盖板6上堆载袋装砂3，袋装砂3的堆载高度按照“零卸荷”原则进行计算确定。
[0015]所述间隔且分条、分块的跳仓开挖土方按附图3标注的顺序进行:S卩1-1—1-2—1-
3—1-4—Π -1— Π -2— Π -3— Π -4—ΙΠ-1 —ΙΠ-2—ΙΠ-3—ΙΠ-4—IV—l—IV-2—IV-3—IV-
4—V-l—V-2—V-3—V-4。
[0016]参阅附图4?附图5，每个槽段的管段结构吊装完毕后，在箱型结构的地下管沟内进行管线群I的安装，安装完毕后分段卸载袋装砂3并移除盖板6，最后完成管沟内的回填。
[0017]本发明由钢筋混凝土预制的U型槽4、底板5和盖板6拼成箱型结构的管段，并以袋装砂3进行堆载组成“零卸荷”的结构体系，补偿因土方开挖所造成的卸荷，实现管线施工期间的零卸荷，从而达到控制地铁隧道2的隆起变形，同时，配合建立变形预警、报警控制及每块和每一条隧道的双控标准来指导信息化施工，保证市政管线群在地下安装期间的地铁运行安全。
[0018]以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种跨越地铁隧道的市政管线群地下结构，其特征在于该市政管线群地下结构由若干U型槽、底板和盖板拼装而成，所述U型槽、底板和盖板为钢筋混凝土预制构件，U型槽为间隔设置且各U型槽之间的底部由底板连接，盖板搁置在U型槽上，组成若干个箱型结构的地下管沟。2.—种权利要求1所述跨越地铁隧道的市政管线群地下结构施工方法，其特征在于采用间隔且分条、分块的跳仓开挖以及吊装由钢筋混凝土预制的U型槽或底板与盖板共同组成箱型结构的管段，并以袋装砂堆载在管段结构上，补偿土方开挖所造成的卸荷，实现管线群安装施工期间的零卸荷，控制下方地铁隧道的隆起变形，具体施工按下述步骤进行: (一)、基坑围护 按设计要求确定跨越隧道的埋管区域，根据确定的埋管区域进行基坑围护，与地铁隧道垂直的基坑两侧采用重力坝围护，与地铁隧道平行的基坑两侧采用灌注粧套打三轴搅拌粧围护； (二)、槽段划分 在围护的基坑内沿地铁隧道纵向且与埋管垂直的断面按设计要求划分为若干个槽段，所述若干个槽段内分别吊装预制的U型槽和底板，U型槽与底板为间隔设置且两侧槽段为U型槽;所述各U型槽之间的底部由底板连接后盖上盖板组成若干个箱型结构的地下管沟； (三)、土方开挖 将上述若干个槽段按沿埋管方向划分为若干个施工分段，每一施工分段又分成若干个预制管段，采用间隔且分条、分块的跳仓开挖土方，然后快速吊装预制的U型槽或底板与盖板共同组成管段结构，并尽快在管段结构的盖板上堆载袋装砂，每个槽段的管段结构吊装完毕后，在各箱型结构的地下管沟内进行市政管线群的安装，管线群安装后，分段卸载袋装砂并移除盖板，完成管沟内的回填。
【专利摘要】本发明公开了一种市政管线群跨越隧道的地下结构及其施工方法，其特点是采用间隔且分条、分块的跳仓开挖，并快速吊装由钢筋混凝土预制的U型槽或底板与盖板拼装成箱型结构的管段，并以袋装砂堆载在管段结构上，补偿土方开挖所造成的卸荷，实现管线安装群施工期间的零卸荷，控制下方地铁隧道的隆起变形，具体施工包括：基坑围护、土方开挖和管线安装等步骤。本发明与现有技术相比具有控制坑底及地铁隧道的隆起变形，对周围环境影响小，工作效率高，工程风险低，尤其适用于软土地区，使基坑开挖带来的环境不利影响降低到最低限度，有效控制土体卸荷引起的隧道隆起变形。
【IPC分类】E02D29/045
【公开号】CN105672356
【申请号】CN201610175052
【发明人】王鑫, 周竝, 李昀, 金国龙, 王勇, 顾开云, 汪贵平, 林靖
【申请人】中船第九设计研究院工程有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月25日