一种上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法技术

本发明专利技术涉及一种上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，包括以下施工步骤：S1、在下硬地层的顶管通道预设范围内进行预破碎；S2、在始发井结构内进行顶管管节的拼装，并通过顶管设备在始发井结构内顶进顶管管节，并由顶管设备的切削刀盘切削地层，实现通道贯通。通过在下硬地层的顶管通道预设范围内先进行预破碎，使得地铁顶管通道下部位于的较硬的地层失去其原有完整性与强度，使得顶管设备的切削刀盘能够更加容易的切削下硬地层，且地铁顶管通道上部的地层和下部地层的强度更加均衡，故顶管设备对顶管管节的顶进更加稳定和安全，使得顶管在上软下硬复杂地层顶进更加容易。顶管在上软下硬复杂地层顶进更加容易。顶管在上软下硬复杂地层顶进更加容易。

【技术实现步骤摘要】
一种上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法


[0001]本专利技术涉及地铁顶管施工
，特别是一种上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法。

技术介绍

[0002]国内地铁矩形顶管通道在1999年应用于上海地铁三号线，开创了国内矩形隧道研究和设备推广应用的先河，随着城市建设的快速发展，对城市地下空间建设的需求和要求也在不断提高。为了保证城市地面交通顺畅，在尽量减少开挖城市地表的大背景下，传统地铁出入口通道和地下管道施工技术越来越无法满足工程建设的需求，取而代之的是飞速发展的非开挖技术，其中矩形顶管技术是一个重要方向。机械式矩形顶管技术在我国还处于发展推广阶段，传统顶管工艺适用于第四系土层，特别是粘土、粉质粘土、砂层等软弱地层，当遇到强风化岩层等较硬的复合地层时，由于矩形顶管的顶管设备的刀盘切削存在盲区，难以切削顶管通道预设范围内的四个角部区域；且顶管机功率不足，无法将顶管通道预设范围的掌子面所有较硬地层进行有效开挖，由于地层较为密实，矩形顶管设备的前盾铲刀也无法对此复合地层进行掘削。严重影响矩形顶管在复合地层中的应用，甚至造成应用失败，导致巨大的经济损失和较差的社会影响。因此，解决矩形顶管在“上软下硬”复杂地层中的顶进是不得不解决的首要问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在顶管在“上软下硬”复杂地层中难以顶进，进而导致施工困难的问题，提供一种上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，包括以下施工步骤：
[0006]S1、在下硬地层的顶管通道预设范围内进行预破碎；
[0007]S2、在始发井结构内进行顶管管节的拼装，并通过顶管设备在始发井结构内顶进顶管管节，并由顶管设备的切削刀盘切削地层，实现通道贯通。
[0008]下硬地层是指地铁顶管通道下部位于的强风化岩层等较硬的地层；上软地层是指地铁顶管通道上部位于的软地层，如粘土、粉质粘土、砂层等。
[0009]其中，除了步骤S1和S2外，还包括围护结构、出洞范围止水帷幕、桩顶冠梁及内支撑、基坑开挖、始发井结构、预埋止水帘布螺栓以及出洞钢环的施工，以及在通道贯通，进站接收时，施工后浇环梁与始发井结构后浇板、车站主体结构后浇板同期浇筑等；这些的施工均可以和现有顶管施工相同。
[0010]本方案所述上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，通过在下硬地层的顶管通道预设范围内先进行预破碎，使得地铁顶管通道下部位于的较硬的地层失去其原有完整性与强度，使得顶管设备的切削刀盘能够更加容易的切削下硬地层，且地铁顶管通道上部的地层和下部地层的强度更加均衡，故顶管设备对顶管管节的顶进更加稳定和安全，使得
顶管在上软下硬复杂地层顶进更加容易。
[0011]优选的，在步骤S1中，预破碎的方式是：在下硬地层的顶管通道预设范围内施工超前预破碎钻孔贯穿至车站主体围护结构。
[0012]在施工始发井结构后，在始发井结构内采用超前预破碎钻孔贯穿至车站主体围护结构的方式对下硬地层的顶管通道预设范围进行预破碎，操作简单，横向破碎效果更好。
[0013]优选的，大部分或全部的超前预破碎钻孔位于切削刀盘的切削盲区。
[0014]对下硬地层切削刀盘无法切削的切削盲区进行预破碎，切削刀盘能够切削下硬地层的对应范围减小预破碎或不进行预破碎，能够减小施工工序，节约施工成本；且能够保证对顶管通道预设范围的掌子面所有较硬地层进行有效开挖。
[0015]优选的，先施工横向两侧的超前预破碎钻孔，再施工横向中部的超前预破碎钻孔，且超前预破碎钻孔采用跳孔施工，能够避免塌孔，降低对岩土连续扰动的影响。
[0016]优选的，位于外侧的超前预破碎钻孔沿顶管设备的外轮廓布设，能够更好的对切削刀盘无法切削的切削盲区进行顶进，提高顶管管节的顶进速率。
[0017]优选的，在步骤S1和步骤S2之间，对超前预破碎钻孔回填，减小超前预破碎钻孔范围空洞过多造成磕损切削刀盘。
[0018]优选的，在步骤S1之前，对始发井结构的背部加固形成靠背加固区，为顶管设备的主顶油缸克服机头迎面阻力和摩擦力提供更高限度的反作用力，能够提高顶进能力，使后续顶管管节相继进入地层，形成贯通的通道。
[0019]优选的，顶管管节为矩形管节；
[0020]在步骤S1之前，增大顶管管节角部外径，根据顶管管节角部外径增大顶管设备的角部半径，能够减小切削刀盘在下硬地层的切削盲区，使得能够更好的对矩形顶管通道预设范围的掌子面所有较硬地层进行有效开挖。
[0021]优选的，在步骤S1之前，在下硬地层的顶管通道预设范围内施工取芯钻孔，判别下硬地层的地质属性，以便确定超前预破碎钻孔的设置具体数量、具体位置以及具体顺序，能够为后续施工提供参考，使得后续施工更加安全和快速。
[0022]优选的，顶管设备顶进同时，通过顶管设备的减摩注浆系统，向顶管设备的壳体外注入膨润土浆液，填充顶管管节与下硬地层的间隙形成泥膜，能够减小顶管管节顶进的摩擦力，使得顶进更加容易，且能够减小地面沉降。
[0023]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0024]1、本专利技术所述上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，通过在下硬地层的顶管通道预设范围内先进行预破碎，使得地铁顶管通道下部位于的较硬的地层失去其原有完整性与强度，使得顶管设备的切削刀盘能够更加容易的切削下硬地层，且地铁顶管通道上部的地层和下部地层的强度更加均衡，故顶管设备对顶管管节的顶进更加稳定和安全，使得顶管在上软下硬复杂地层顶进更加容易。
[0025]2、本专利技术所述上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，在施工始发井结构后，在始发井结构内采用超前预破碎钻孔贯穿至车站主体围护结构的方式对下硬地层的顶管通道预设范围进行预破碎，操作简单，横向破碎效果更好。且在顶进顶管管节前，对超前预破碎钻孔回填，减小超前预破碎钻孔范围空洞过多造成磕损切削刀盘。
[0026]3、本专利技术所述上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，对始发井结构的背部
加固形成靠背加固区，为顶管设备的主顶油缸克服机头迎面阻力和摩擦力提供更高限度的反作用力，能够提高顶进能力，使后续顶管管节相继进入地层，形成贯通的通道。
[0027]4、本专利技术所述上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，增大矩形顶管的顶管管节角部外径，根据顶管管节角部外径增大顶管设备的角部半径，能够减小切削刀盘在下硬地层的切削盲区，使得能够更好的对矩形顶管通道预设范围的掌子面所有较硬地层进行有效开挖。
[0028]5、本专利技术所述上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，通过复合式顶管法施工车站通道，施工工效、机械化程度和安全性高；顶管管节外轮廓优化角部半径，增加了切削刀盘覆盖率，减少盲区；强化切削刀盘，加强切削刀具，提高岩体切削效率；中、下部强风化地层范围，采用超前钻孔进行预破碎，同时探明前方地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，其特征在于，包括以下施工步骤：S1、在下硬地层的顶管通道预设范围内进行预破碎；S2、在始发井结构(14)内进行顶管管节(30)的拼装，并通过顶管设备(21)在始发井结构(14)内顶进顶管管节(30)，并由顶管设备(21)的切削刀盘(24)切削地层，实现通道贯通。2.根据权利要求1所述的上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，其特征在于，在步骤S1中，预破碎的方式是：在下硬地层的顶管通道预设范围内施工超前预破碎钻孔(61)贯穿至车站主体围护结构(40)。3.根据权利要求2所述的上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，其特征在于，大部分或全部的超前预破碎钻孔(61)位于切削刀盘(24)的切削盲区(23)。4.根据权利要求2所述的上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，其特征在于，先施工横向两侧的超前预破碎钻孔(61)，再施工横向中部的超前预破碎钻孔(61)，且超前预破碎钻孔(61)采用跳孔施工。5.根据权利要求2所述的上软下硬复杂地层地铁顶管通道的修建方法，其特征在于，位于外侧的超前预破碎钻孔(61)沿顶管设备(21)的外轮廓布设。6.根据权利要求2所述的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙飞，李兴龙，李光杰，郭申，王兰国，蔺文帅，刘建明，吴志祥，杨杨，宋波，陈洪展，
申请(专利权)人：中铁二院北方勘察设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：