新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法技术

本发明专利技术公开了一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法，其加固体系包括既有隧道，所述既有隧道上设置有新建隧道超前小导管和大管棚施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架，所述导向架中沿地铁区间隧道打设有导向管，所述导向架中还设置有沿着导向管方向打设的大管棚；其加固方法包括如下步骤：开挖管棚施工工作室、做好初期支护、施工拱顶部超前小导管、架设导向架，施作导向管，施工大管棚，注浆加固拱底下注浆范围内的土层、施作拱顶和边墙初期支护，仰拱初期支护封闭成环、施作仰拱二次衬砌、二次衬砌封闭成环。本发明专利技术加固效果好，施工效率高，严格控制既有隧道变形，不影响结构安全和正常运营。

Anti uplift reinforcement system and reinforcement method for newly built tunnel crossing the existing tunnel at short distance

The present invention discloses an anti floating reinforcement system and strengthening method of a new tunnel across an existing tunnel. The reinforcement system includes an existing tunnel. The existing tunnel is provided with a supporting system with a new tunnel and a large pipe shed for space. The supporting system is provided with a guide for a pipe shed. The guide rack is provided with a guide tube along the subway interval tunnel, and the guide rack is also provided with a large pipe shed along the direction of the guide tube, and the strengthening method comprises the following steps: the excavation of the pipe shed construction studio, the initial support, the construction of the top small ducts on the top of the arch, the erection guide frame, and the guiding pipe for application. The work big pipe shed, grouting reinforce the soil layer under the grouting range under the arch, the initial support of the vault and side wall, the initial support of the arch is closed to the ring, two lining of the inverted arch and the closed ring of the two lining. The invention has good reinforcement effect and high construction efficiency, strictly controls the deformation of existing tunnels, and does not affect structural safety and normal operation.

【技术实现步骤摘要】
新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法
本专利技术属于地铁工程领域，具体涉及一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法。
技术介绍
随着城市建设的急速发展及交通线网的不断加密，新建地铁隧道小净距上跨既有地铁隧道、市政交通隧道等类似工程越来越多。在小净距上跨工程中，由于上部隧道开挖施工、破除既有隧道结构物、土体卸荷等因素，常使下部隧道上浮，影响下部结构正常使用，更甚者导致既有隧道结构破坏，造成安全事故。在既有小净距上跨隧道工程中，一般采用锚杆结合注浆法、地层搅拌加固等方式进行施工处理，然而由于锚杆注浆进尺短、土层搅拌加固受地面制约条件多等原因，实际作用很难满足工程需求。因此，工程中急需一种加固效果好、施工效率高、变形控制能力高的加固方法来满足现实工程的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系及其加固方法。本专利技术的技术方案是：一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，包括既有隧道，其加固体系包括既有隧道，所述既有隧道上设置有新建隧道超前小导管和大管棚施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架，所述导向架中沿地铁区间隧道打设有导向管，所述导向架中还设置有沿着导向管方向打设的大管棚。所述大管棚上形成连接用丝扣和注浆用注浆孔。所述支护体系包括工作室拱架、锁脚锚杆、超前小导管、混凝土等构筑的初期支护。所述初期支护内设置有二次衬砌。所述既有隧道中设置有既有隧道锚杆，所述既有隧道上方的既有隧道锚杆侵入到新建隧道中。所述隧道锚杆探出新建隧道的部分为静力切割掉的静力割除段锚杆。一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系的加固方法，包括如下步骤：（ⅰ）开挖管棚施工工作室，做好管棚工作室初期支护。（ⅱ）喷射混凝土封闭工作面，施工拱顶部超前小导管。（ⅲ）架设导向架，施作导向管，在仰拱施工大管棚，注浆加固拱底下注浆范围内的土层。（ⅳ）台阶法开挖上半断面土体a，施作初期支护，台阶处打设两根锁脚锚杆；然后开挖核心土体b。（ⅴ）开挖c部土体，静力割除既有隧道的既有隧道锚杆，并施作边墙初期支护，仰拱初期支护封闭成环。（ⅵ）敷设仰拱防水板，施作仰拱二次衬砌。（ⅶ）敷设边墙、拱部防水板，施作边墙、拱部二次衬砌，二次衬砌封闭成环。所述管棚施工工作室较正洞标准拱架大850mm。所述工作面后6m为开挖管棚施工工作室。所述注浆范围为拱底下3m。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用大管棚一次施作成型加固效果好，施工效率高，能严格控制既有隧道的变形，不影响其结构安全和正常运营。本专利技术管棚自身大孔径及注浆孔可以有效的保证注浆效果。本专利技术注浆加固体系硬化后形成的类梁板加固体系可以有效的控制既有隧道上浮变形。本专利技术采用暗挖法，对周边环境影响和交通影响小。本专利技术克服了以往上跨隧道工程中注浆效果差、加固效果不显著、控制变形差及多次施工加固等不良问题，本专利技术施作大管棚速度快、注浆效率高、施工工期少、控制变形能力强、避免多次加固节省投资，可以有效的应用在人工填土、砂土、粉土、粘性土以及岩层中。附图说明图1是本专利技术中新建隧道的横断面图；图2是本专利技术中小净距上跨既有隧道的纵断面图；图3是本专利技术中大管棚的结构示意图；图4~9是本专利技术中加固方法的施工工序图；其中：1工作室拱架2超前小导管3初期支护4二次衬砌5导向架6导向管7大管棚8轨面线9既有隧道锚杆10静力割除段锚杆11注浆范围12锁脚锚杆13既有隧道14丝扣15注浆孔。具体实施方式以下，参照附图和实施例对本专利技术进行详细说明：如图1~9所示，一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，包括既有隧道13，所述既有隧道13上设置有新建隧道超前小导管2和大管棚7施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架5，所述导向架5中沿地铁区间隧道打设有导向管6，所述导向架5中还设置有沿着导向管6方向打设的大管棚7。所述大管棚7上形成连接用丝扣14和注浆用注浆孔15。所述支护体系包括工作室拱架1、锁脚锚杆12、超前小导管2、混凝土等构筑的初期支护3。所述初期支护3内设置有二次衬砌4。所述既有隧道13中设置有既有隧道锚杆9，所述既有隧道13上方的既有隧道锚杆9侵入到新建隧道中。所述隧道锚杆9探出新建隧道的部分为静力切割掉的静力割除段锚杆10。本专利技术在新建隧道拱底施作大管棚7，之后通过大管棚7自身注浆孔15注浆加固新建地铁隧道，最后及时施作初期支护3和二衬结构4，使加固土体、大管棚7、初期支护3、二衬结构4等加固体系形成类似钢筋混凝土梁板。如图4~9所示，一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系的加固方法，包括如下步骤：ⅰ开挖管棚施工工作室，做好管棚工作室初期支护。ⅱ喷射混凝土封闭工作面，施工拱顶部超前小导管2，如图4。ⅲ架设导向架5，施作导向管6，在仰拱施工大管棚7，注浆加固拱底下注浆范围11内的土层。ⅳ台阶法开挖上半断面土体a，施作初期支护3，台阶处打设两根锁脚锚杆12；然后开挖核心土体b，如图5。ⅴ开挖c部土体，静力割除既有隧道的既有隧道锚杆10，并施作边墙初期支护，仰拱初期支护封闭成环，如图6。ⅵ敷设仰拱防水板，施作仰拱二次衬砌4，如图7。ⅶ敷设边墙、拱部防水板，施作边墙、拱部二次衬砌，二次衬砌封闭成环，如图8、9。所述管棚施工工作室较正洞标准拱架大850mm。所述工作面后6m为开挖管棚施工工作室。所述注浆范围11为拱底下3m。实施案例利用于某地铁4号线上跨既有公路隧道的设计施工中。主要技术难点为：①新建地铁4号线区间隧道与既有已运营公路隧道结构之间净距小，如采取直接开挖隧道则对既有公路隧道结构会有不利影响。②需要破除部分既有隧道系统支护锚杆将对既有隧道结构及运营产生一定的影响，因此怎样细化解决新建地铁4号线区间隧道开挖时对既有公路隧道产生影响，两者之间的加固设计和改造将对增加社会经济效益、降低风险、既有隧道运营的影响程度等至关重要。经过多番论证设计后，设计施工采用本文所示专利技术方法。保护形式采用预注浆、超前小导管和大管棚的支护加固形式。现场施工经验、监测数据及既有隧道的运营监测数据充分证明：采用大管棚加固新建地铁隧道底部土体技术可以严格控制既有隧道的结构的位移变形，确保隧道的安全正常运营；利用管棚补强夹层土体，避免了结构的破坏；利用静力切割方案噪声小，有利环境保护及文明施工。本专利技术可广泛推广到新建隧道的上下穿越工程中，尤其适用小净距上跨既有市政隧道工程，可使工程更加安全、经济。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，包括既有隧道（13），其特征在于：所述既有隧道（13）上设置有新建隧道的超前小导管（2）和大管棚（7）施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架（5），所述导向架（5）中沿地铁区间隧道打设有导向管（6），所述导向架（5）中还设置有沿着导向管（6）方向打设的大管棚（7）。

【技术特征摘要】
1.一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，包括既有隧道（13），其特征在于：所述既有隧道（13）上设置有新建隧道的超前小导管（2）和大管棚（7）施作空间的支护体系，所述支护体系中设置有管棚施作用的导向架（5），所述导向架（5）中沿地铁区间隧道打设有导向管（6），所述导向架（5）中还设置有沿着导向管（6）方向打设的大管棚（7）。2.根据权利要求1所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，其特征在于：所述大管棚（7）上形成连接用丝扣（14）和注浆用注浆孔（15）。3.根据权利要求1所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，其特征在于：所述支护体系包括工作室拱架（1）、锁脚锚杆（12）、超前小导管（2）、混凝土等构筑的初期支护（3）。4.根据权利要求3所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，其特征在于：所述初期支护（3）内设置有二次衬砌（4）。5.根据权利要求1所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，其特征在于：所述既有隧道（13）中设置有既有隧道锚杆（9），所述既有隧道（13）上方的既有隧道锚杆（9）侵入到新建隧道中。6.根据权利要求1所述的一种新建隧道近距离上跨既有隧道的抗上浮加固体系，其特征在于：所述隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凤涛，王国光，阮剑辉，赵月，周文涛，吕宝伟，杨立新，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12