一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法，首先在上穿运营隧道两侧设置锚桩，然后通过工作井在运营隧道上方和下方分别开挖工作空间，之后在运营隧道上下的锚桩之间分别设置锚梁，形成反力支架，在运营隧道外上下分别设置承力平台，然后在承力平台和反力支架之间设置千斤顶，并在运营隧道内顶部设置监测系统监测隧道变形，在下层隧道施工过程中，通过监测到的变形量利用控制系统反馈信号调整千斤顶的加载力，以维持运营隧道的稳定性，下层隧道施工完毕后，进行土方回填，然后逐步拆除千斤顶和监测系统，即完成工作施工。本发明专利技术能有效地自动化控制下层隧道施工所引起的上穿运营隧道变形，确保上穿运营隧道的安全工作运行。道的安全工作运行。道的安全工作运行。

【技术实现步骤摘要】
一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法


[0001]本专利技术属于土木
，涉及市政工程中的城市轨道施工技术，具体涉及一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法。

技术介绍

[0002]地铁是现阶段我国城市交通运输的重要组成部分，承载了大量的通勤客流，肩负着城市平稳运行的重要使命。伴随着城市轨道交通快速发展，加之土地资源的极度紧缺，地铁交叉工程日益增多，而其交叉地铁施工方法也多以明挖顺作法、盾构施工为主。众所周知，深基坑明挖施工、盾构施工往往伴随着极强的环境效应，会对地层中原有的应力场和水压场造成扰动，打破原本隧道和土体间静态平衡状态，不可避免地会对既有运营隧道造成不均匀变形。若不对既有运营隧道变形进行严格控制，其运营隧道可能会因局部变形较大而造成结构破裂，影响其正常使用，严重时甚至引发工程事故，所造成的经济损失和社会影响是不可估量的。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术设计了一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法，能有效地自动化控制下层隧道施工所引起的上穿运营隧道在竖直方向上的不均匀变形，确保既有运营隧道结构物的安全工作运行。
[0004]本专利技术的基础原理为：通过在原有上穿运营隧道上下两侧施工设置反力锚固装置，配合千斤顶装置进行主动施压补偿既有运营隧道在垂直方向上的内力变化，进而控制既有运营隧道在垂直方向的变形，将下层隧道施工对上穿运营隧道的变形减小至安全范围，确保上穿既有运营隧道的安全工作运行。
[0005]如图2和图3所示，本专利技术的下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形补偿装置包括反力锚固装置、千斤顶和监测控制系统，其中，所述反力锚固装置包括设于上穿运营隧道两侧的锚桩和连接于锚桩上的锚梁所形成的反力支架，所述上穿运营隧道上下两侧分别设有承力平台，千斤顶安装在承力平台和相应侧的反力支架之间。
[0006]所述的锚桩由多根钢筋混凝土锚桩沿原有运营隧道两侧对称均匀布置，具体施工根数和施工范围根据数值仿真分析并保证一定的安全富余条件下确定。其中位于下层隧道施工空间正上方处的锚桩施工范围较小，以便不增加下层隧道施工时水平钻孔难度。
[0007]所述的锚梁为钢锚梁，其截面形状多为钢箱梁截面，也可为多根工字钢或H型钢截面拼装而成的组合截面。作为一种改进，也可以是预应力混凝土现浇或预制梁。布设施工于运营隧道上下两侧并与其正交，两端与锚桩紧密连接形成井字形框架结构，以增加其反力锚固装置整体结构的稳定性。
[0008]所述的千斤顶多为普通液压大吨位千斤顶，其油泵带有控制器，可通过无线或有线传输信息接入监测控制系统，根据反馈变形信息进行动态控制千斤顶施加作用的顶力，进而控制原有运营隧道的变形。
[0009]所述的承力平台主要是钢筋混凝土结构，为带有一定厚度的具有调平和应力扩散功能的钢筋混凝土块，可通过特制的矩形或圆形模具进行现浇混凝土施工，保证承力平台底部弯曲面与运营隧道外侧表面相匹配。
[0010]所述的监测控制系统由应力、变形传感器、信号传输模块、控制系统以及数据存储系统组成，应力、变形传感器布置在运营隧道内壁四周影响范围，较优的，应力传感器沿环形布置在内壁四周，变形传感线沿隧道内壁表面纵轴方向进行布置。信号传输模块可选择有线或者无线模块，较优的，信息传输多选择wifi传输。控制系统多为成熟的PCL控制系统，较优的，控制系统内设置有PID算法(比例积分微分组合控制算法)，可以较好地解决隧道变形与千斤顶反馈力之间因误差干扰所引用的滞后问题。数据存储系统主要是实时记录具体施工情况下，原有运营隧道应力、变形情况及对应千斤顶施加顶力荷载控制情况等数据信息，较优的，数据存储系统可采用云存储。
[0011]为达到上述目的，本专利技术采用如下施工技术方案：
[0012]一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]步骤1、在上穿运营隧道两侧分别施工若干锚桩，其中位于下层隧道正上方锚桩为中间锚桩，中间锚桩的底部高程位于下层隧道顶部和上穿运营隧道之间；
[0014]步骤2、在上穿运营隧道一侧施工工作井，直达该侧中间锚桩底部高程处；
[0015]步骤3、从工作井底部横向开挖，分别从上方和下方横向越过上穿运营隧道至另一侧的锚桩处，边开挖边支护，形成工作空间；
[0016]步骤4、通过工作空间，在上穿运营隧道的上侧和下侧分别施工横跨的锚梁作为反力支架，分别为上反力支架和下反力支架；
[0017]步骤5、开挖并清理上、下反力支架与上穿运营隧道之间的岩土，并在上穿运营隧道外侧顶部和底部分别设置承力平台，所述承力平台一侧与上穿运营隧道外侧面贴合，另一侧与相应的反力支架平行；
[0018]步骤6、在承力平台和相应侧反力支架之间设置若干千斤顶，千斤顶以上穿运营隧道轴线对称设置，形成千斤顶补偿加载装置；
[0019]步骤7、在上穿运营隧道内侧顶部安装监测系统，用于监测在上穿运营隧道的变形情况；
[0020]步骤8、进行下层隧道开挖施工，通过监测系统实时监测上穿运营隧道的变形和应力效应，当上穿运营隧道的变形和应力效应超过报警阈值时，启动千斤顶补偿加载装置，对上穿运营隧道进行补偿与变形方向相反的荷载，直至在上穿运营隧道的变形和应力效应在安全范围内；
[0021]步骤9、下层隧道施工完毕后，对工作空间和工作井进行回填，边回填边回收千斤顶，完成下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工。
[0022]本专利技术锚桩和上穿运营隧道上下两侧的反力支架分别构成反力锚固装置。
[0023]进一步地，步骤1中锚桩施工方法如下：
[0024]步骤1.1、锚桩方案设计：根据地质资料和下层隧道开挖预计尺寸计算或者通过模型试验得出锚桩的施工数量和深度，保证锚桩能产生的锚固力大于对上穿运营隧道所需地应力补偿的最大值，并预留安全余量；
[0025]步骤1.2、锚桩桩孔施工：在上穿运营隧道两侧，利用工程钻机进行桩孔施工至设计深度并完成清槽工作；
[0026]步骤1.3、锚桩浇筑施工：绑扎锚桩钢筋笼，下放至桩孔中，然后浇注混凝土至设计高度，养护一段时间，完成单个锚桩施工；
[0027]步骤1.4、重复步骤1.2至步骤1.3，完成所有锚桩施工。
[0028]同时，值得说明的有：上述的一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法同样也适用于上层隧道施工的情况。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]本专利技术所设计的一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法，具有显著的优势和社会经济效益，尤其适用于交通繁忙的城市道路下交叉地铁网的设计施工。
[0031]以下列举了五点其主要的有益效果：
[0032](1)施工工艺简单，可操作性强，容易组织实施。
[0033](2)千斤顶等装置安置过程中，实际开挖土方较小，不污染环境，不影响交通。(其土方和装置运输主要依靠工作井内部进行工作，对地层地面破本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在上穿运营隧道两侧分别施工若干锚桩，其中位于下层隧道正上方锚桩为中间锚桩，中间锚桩的底部高程位于下层隧道顶部和上穿运营隧道之间；步骤2、在上穿运营隧道一侧施工工作井，直达该侧中间锚桩底部高程处；步骤3、从工作井底部横向开挖，分别从上方和下方横向越过上穿运营隧道至另一侧的锚桩处，边开挖边支护，形成工作空间；步骤4、通过工作空间，在上穿运营隧道的上侧和下侧分别施工横跨的锚梁作为反力支架，分别为上反力支架和下反力支架；步骤5、开挖并清理上、下反力支架与上穿运营隧道之间的岩土，并在上穿运营隧道外顶部和底部分别设置承力平台，所述承力平台一侧与在上穿运营隧道外侧面贴合，另一侧与相应的反力支架平行；步骤6、在承力平台和相应侧的反力支架之间设置若干千斤顶，千斤顶以上穿运营隧道轴线对称设置，形成千斤顶补偿加载装置；步骤7、在上穿运营隧道内侧顶部和底部安装监测系统，用于监测在上穿运营隧道的变形情况；步骤8、进行下层隧道开挖施工，通过监测系统实时监测上穿运营隧道的变形和应力效应，当上穿运营隧道的变形和应力效应超过报警阈值时，启动千斤顶补偿加载装置，对上穿运营隧道进行补偿与变形方向相反的荷载，直至在上穿运营隧道的变形和应力效应在安全范围内；步骤9、下层隧道施工完毕后，对工作空间和工作井进行回填，边回填边回收千斤顶，完成下层隧道施工主动补偿上穿运营隧道变形的施工。2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：步骤1中锚桩施工方法如下：步骤1.1、锚桩方案设计：根据地质资料和下层隧道开挖预计尺寸计算或者通过实验模型得出锚桩的施工数量和深度，保证锚桩能产生的锚固力大于对上穿运营隧道所需地应力补偿的最大值，并预留安全余量；步骤1.2、锚桩桩孔施工：在上穿运营隧道两侧，利用工程钻机进行桩孔施工至设计深...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永莉，刘志杰，马强，徐静，薛田甜，席铭洋，陶高梁，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：