一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构及其施工方法技术

本发明专利技术提供了一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构及其施工方法，其中保护结构包括：若干抗拔桩，若干抗拔桩形成两排，两排抗拔桩分别竖直设置在既有隧道的两侧，每排内抗拔桩的排列方向与隧道的长度方向一致，每排内相邻的两个抗拔桩之间具有间隔；两个冠梁，在每排抗拔桩的顶部均设置有一个冠梁，一个冠梁与一排内的所有抗拔桩均连接；若干支护钢管，若干支护钢管均横向设置于既有隧道的上方，每根支护钢管的两端分别与两个冠梁连接，若干支护钢管依次排列，每相邻的两根支护钢管均相连接以使若干支护钢管形成整体加固结构。本发明专利技术提出的技术方案，适用各种地层的上跨基坑施工；能有效控制轨道交通、市政管道的变形，降低工程造价。

【技术实现步骤摘要】
一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构及其施工方法
本专利技术属于地铁隧道、市政管道变形的地基加固结构及施工领域，特别涉及一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构及其施工方法。
技术介绍
随着轨道交通的发展及市政管网的辐射既有轨道交通隧道或大直径市政管道。由于轨道交通隧道及有压市政管道对变形敏感，允许变形小。目前对于开挖基坑上跨轨道交通及市政管道的保护通常采用袖阀管注浆加固、旋喷桩加固、门式加固等，袖阀管注浆加固工艺简单，但施工过程中容易泡浆、漏浆，加固效果无法保证，适用范围有限；旋喷桩加固过程对既有轨道交通、市政管道扰动较大，容易引起轨道交通、市政管道的变形，且旋喷桩压力不宜控制，工程造价高；门式加固对轨道交通、市政管道扰动较小，但是其无法实现基坑开挖至基底到控制竖向变形结构板施工完成阶段对轨道交通、市政管道的变形的限制。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构。本专利技术的另一个目的在于提供一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构的施工方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构，包括：若干抗拔桩，若干抗拔桩形成两排，两排抗拔桩分别竖直设置在既有隧道的两侧，每排内抗拔桩的排列方向与隧道的长度方向一致，每排内相邻的两个抗拔桩之间具有间隔；两个冠梁，在每排抗拔桩的顶部均设置有一个冠梁，一个冠梁与一排内的所有抗拔桩均连接；若干支护钢管，若干支护钢管均横向设置于既有隧道的上方，每根支护钢管的两端分别与两个冠梁连接，若干支护钢管依次排列，每相邻的两根支护钢管均相连接以使若干支护钢管形成整体加固结构。进一步地，每相邻的两根支护钢管之间通过连接件连接，连接件为设于支护钢管外周面上的第一连接部、第二连接部，第一连接部为凸起，第二连接部设有与凸起配合的凹槽，一个支护钢管上设置的凸起能够插入与另一个支护钢管上设置的凹槽内，优选地，在凹槽内的凸起的尺寸大于凹槽的开口处的尺寸；优选地，在同一根所述支护钢管上，所述第一连接部和所述第二连接部相对设置。进一步地，第一连接部为导轨，导轨沿支护钢管的长度方向延伸；第二连接部上设有与导轨配合的燕尾槽；优选地，导轨的纵截面为梯形，梯形的上底为弧面并与支护钢管连接，梯形的下底能够进入燕尾槽内。进一步地，第一连接部包括横板和立板，横板的一端与支护钢管相连、另一端与立板相连，立板用于插入凹槽内；第二连接部包括相互平行的上折板、下折板，上折板、下折板均与支护钢管相连，且上折板远离支护钢管的一端朝向下折板弯折、述下折板远离支护钢管的一端朝向上折板弯折，所述上折板和所述下折板之间的空间形成所述凹槽。进一步地，还包括：扁钢扣板，扣设于钢管的两端，通过膨胀螺栓和扁钢扣板将钢管固定在冠梁上。进一步地，还包括：垫层，铺设于支护钢管上；防水层，铺设于垫层上；结构底板，浇筑于防水层上；支护钢管与结构底板形成叠合结构。进一步地，抗拔桩为灌注桩。进一步地，第一连接部的中线与第二连接部的中线之间的夹角取值范围为80°～180°。一种施工方法，用于开挖基坑上跨既有隧道的保护结构，包括以下步骤：步骤1：在既有隧道的两侧钻孔并施做灌注桩，灌注桩浇筑混凝土至开挖基坑的底部，在开挖基坑的坑底以上的部分的灌注桩采用空桩，用细砂回填；步骤2：在既有隧道的两侧对应灌注桩的位置开挖侧部基坑，并在灌注桩顶部浇筑冠梁；步骤3：从既有隧道一侧的侧部基坑沿水平方向向既有隧道另一侧的侧部基坑打入第一个支护钢管，将第二个支护钢管的第一连接部对应插入第一个支护钢管的第二连接部后打入第二个支护钢管，依次打入多个支护钢管连接成整体；步骤4：将钢管的两端通过扁钢扣板及膨胀螺丝固定在冠梁上，由灌注桩、冠梁及支护钢管形成一个嵌固在地层中的箱型结构；步骤5：分段开挖既有隧道上方土体，开挖至支护钢管顶面时，施做垫层及防水层、浇筑结构底板，待结构底板浇筑完成后，覆土回填，恢复路面。进一步地，在步骤4之前，还包括：在任意相邻两个支护钢管的第一连接部、第二连接部之间插入若干导管，通过导管进行注浆加固。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：适用各种地层的上跨基坑施工；能有效控制轨道交通、市政管道的变形，确保其安全；加固结构可作为施工结构的初期支护，降低工程造价。附图说明图1示出了本专利技术的一个实施例的保护结构与既有隧道正视视角的剖面结构示意图；图2示出了本专利技术的一个实施例的保护结构与既有隧道左视视角的剖面结构示意图；图3示出了本专利技术的一个实施例的支护钢管的横截面示意图；图4示出了本专利技术的一个实施例的钢管、扁钢扣板与冠梁的连接结构示意图；图5示出了本专利技术的一个实施例的支护钢管的横截面示意图；图6示出了本专利技术的一个实施例的支护钢管的横截面示意图；图7示出了本专利技术的一个实施例的支护钢管的结构示意图；图8示出了本专利技术的一个实施例的支护钢管的结构示意图；图9示出了本专利技术的一个实施例的支护钢管的横截面示意图；图10示出了本专利技术的一个实施例的支护钢管的横截面示意图；图中符号说明如下：10抗拔桩、20冠梁、30支护钢管、32第一连接部、321横板、322立板、33第二连接部、331上折板、332下折板、34导管、40扁钢扣板、41膨胀螺栓、50垫层及防水层、60结构底板、70既有隧道。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式及其有益效果作进一步地详细描述。如图1和图2所示，本专利技术的一个实施例提供了一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构。保护结构包括：若干抗拔桩10，若干抗拔桩10形成两排，两排抗拔桩10分别竖直设置在既有隧道70的两侧，每排内抗拔桩10的排列方向与隧道的长度方向一致，每排内相邻的两个抗拔桩10之间具有间隔；两个冠梁20，在每排抗拔桩10的顶部均设置有一个冠梁20，一个冠梁20与一排内的所有抗拔桩10均连接；若干支护钢管30，若干支护钢管30均横向设置于既有隧道70的上方，每根支护钢管30的两端分别与两个冠梁20连接，若干支护钢管30依次排列，每相邻的两根支护钢管30均相连接以使若干支护钢管30形成整体加固结构。在本实施例中，抗拔桩10竖直设置在既有隧道70的两侧，抗拔桩10是通过在既有隧道70两侧钻孔，并灌注混凝土或先在孔中吊放钢筋笼再浇灌混凝土而制成的桩，使既有隧道70两侧的每一侧都设有一排抗拔桩10，在抗拔桩10顶部浇筑的冠梁20将每排的多个抗拔桩10连接成整体，并结合固定在冠梁20上且横向设置于隧道上方的支护钢管30，使抗拔桩10、冠梁20和支护钢管30形成一个嵌固在地层中的箱型结构将既有隧道70罩在箱型结构的内部，减小在既有隧道70上方施工对以既有隧道70的影响。详细地，多个横向设置在既有隧道70上方的支护钢管30通过依次相邻排列且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构，其特征在于，包括：/n若干抗拔桩，若干所述抗拔桩形成两排，两排所述抗拔桩分别竖直设置在既有隧道的两侧，每排内所述抗拔桩的排列方向与所述隧道的长度方向一致，每排内相邻的两个所述抗拔桩之间具有间隔；/n两个冠梁，在每排所述抗拔桩的顶部均设置有一个所述冠梁，一个所述冠梁与一排内的所有所述抗拔桩均连接；/n若干支护钢管，若干所述支护钢管均横向设置于所述既有隧道的上方，每根所述支护钢管的两端分别与两个所述冠梁连接，若干所述支护钢管依次排列，每相邻的两根所述支护钢管均相连接以使若干所述支护钢管形成整体加固结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种开挖基坑上跨既有隧道的保护结构，其特征在于，包括：
若干抗拔桩，若干所述抗拔桩形成两排，两排所述抗拔桩分别竖直设置在既有隧道的两侧，每排内所述抗拔桩的排列方向与所述隧道的长度方向一致，每排内相邻的两个所述抗拔桩之间具有间隔；
两个冠梁，在每排所述抗拔桩的顶部均设置有一个所述冠梁，一个所述冠梁与一排内的所有所述抗拔桩均连接；
若干支护钢管，若干所述支护钢管均横向设置于所述既有隧道的上方，每根所述支护钢管的两端分别与两个所述冠梁连接，若干所述支护钢管依次排列，每相邻的两根所述支护钢管均相连接以使若干所述支护钢管形成整体加固结构。


2.根据权利要求1所述的开挖基坑上跨既有隧道的保护结构，其特征在于，
每相邻的两根所述支护钢管之间通过连接件连接，
所述连接件为设于所述支护钢管外周面上的第一连接部、第二连接部，所述第一连接部为凸起，所述第二连接部设有与所述凸起配合的凹槽，一个所述支护钢管上设置的所述凸起能够插入与另一个所述支护钢管上设置的所述凹槽内，
优选地，在所述凹槽内的所述凸起的尺寸大于所述凹槽的开口处的尺寸；
优选地，在同一根所述支护钢管上，所述第一连接部和所述第二连接部相对设置。


3.根据权利要求2所述的开挖基坑上跨既有隧道的保护结构，其特征在于，
所述第一连接部为导轨，所述导轨沿所述支护钢管的长度方向延伸；
所述第二连接部上设有与所述导轨配合的燕尾槽；
优选地，所述导轨的纵截面为梯形，所述梯形的上底为弧面并与所述支护钢管连接，所述梯形的下底能够进入所述燕尾槽内。


4.根据权利要求2所述的开挖基坑上跨既有隧道的保护结构，其特征在于，
所述第一连接部包括横板和立板，所述横板的一端与所述支护钢管相连、另一端与所述立板相连，所述立板用于插入所述凹槽内；
所述第二连接部包括相互平行的上折板、下折板，所述上折板、所述下折板均与所述支护钢管相连，且所述上折板远离所述支护钢管的一端朝向所述下折板弯折、所述述下折板远离所述支护钢管的一端朝向所述上折板弯折，所述上折板和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田帅，蔺云宏，常瑞成，马东，郭晓东，于文龙，李志军，陈鹏飞，王光超，冯辉，王海龙，张巍，伍东，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44