阅读说明：本技术 地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法 (Excavation support reinforcing method for underground excavation section of subway to penetrate existing street crossing channel ) 是由 魏永亮 帅建兵 叶东昊 曾伟 *** 杨尚震 张佳男 刘畅 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法,包括步骤：S1)待地铁隧道挖掘至距离下穿既有过街通道区间预定距离时,以预定开挖轮廓线扩挖地铁隧道预定距离以形成管棚工作段；S2)沿着管棚工作段的掌子面架设两榀拱形工字钢,在两榀工字钢与管棚工作段的拱顶之间,沿着两榀工字钢的拱形方向以预定间隔并与隧道挖掘方向呈预定角度布设多根导向管,沿着管棚工作段的拱顶浇筑预定厚度的弧形导向墙,使得工字钢和导向管被埋设在弧形导向墙内；S3)通过弧形导向墙上的每个导向管进行钻孔操作并埋设预定长度的管棚钢管；S4)对埋设完成的管棚钢管分别进行注浆操作以形成长管棚支护。(The invention provides a method for reinforcing a subway underground excavation region by penetrating an existing street crossing channel downwards to excavate a support, which comprises the following steps: s1) when the subway tunnel is excavated to a preset distance below the existing crossing channel interval, expanding the subway tunnel by the preset excavation contour line to form a pipe shed working section; s2) erecting two H-shaped steel beams along the working face of the pipe shed, arranging a plurality of guide pipes between the two H-shaped steel beams and the vault of the working section of the pipe shed at preset intervals along the arch direction of the two H-shaped steel beams and at preset angles with the tunnel excavation direction, and pouring an arc-shaped guide wall with preset thickness along the vault of the working section of the pipe shed so that the H-shaped steel beams and the guide pipes are buried in the arc-shaped guide wall; s3) drilling through each guide pipe on the arc guide wall and embedding a pipe shed steel pipe with a preset length; and S4) grouting the buried pipe shed steel pipes respectively to form long pipe shed supports.)

地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法

技术领域

本发明涉及浅埋暗挖隧道技术领域，具体涉及一种地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法。

背景技术

在地铁隧道的施工过程中，时常碰到需要下穿既有过街通道的情况，使用传统的支护方法施工中循环次数较多，施工时间长，对围岩的扰动频繁，存在施工的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法，为所述下穿既有过街通道区间的开挖机初期支护作业提供了安全保障，且在安全施工的前提下，加快了施工的进度，避免对围岩频繁扰动，保证了施工的安全。

本发明提供的地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法，包括以下步骤：S1)待地铁隧道挖掘至距离下穿既有过街通道区间预定距离时，以预定开挖轮廓线扩挖所述地铁隧道所述预定距离以形成管棚工作段；S2)沿着所述管棚工作段的掌子面架设两榀拱形工字钢，在所述两榀工字钢与所述管棚工作段的拱顶之间，沿着所述两榀工字钢的拱形方向以预定间隔并与隧道挖掘方向呈预定角度布设多根导向管，沿着所述管棚工作段的拱顶浇筑预定厚度的弧形导向墙，使得所述工字钢和所述导向管被埋设在所述弧形导向墙内；S3)通过所述弧形导向墙上的每个所述导向管进行钻孔操作并埋设预定长度的管棚钢管；S4)对埋设完成的所述管棚钢管分别进行注浆操作以形成长管棚支护。

优选地，所述步骤S1)中，以预定开挖轮廓线扩挖所述地铁隧道所述预定距离以形成管棚工作段，包括：以预定开挖轮廓线采用预留核心土台阶法扩挖所述地铁隧道所述预定距离以形成管棚工作段；对所述管棚工作段采用双排超前小导管进行超前注浆加固支护。

优选地，所述步骤S2)中，沿着所述管棚工作段的掌子面架设两榀拱形工字钢，在所述两榀工字钢与所述管棚工作段的拱顶之间，沿着所述两榀工字钢的拱形方向以预定间隔并与隧道挖掘方向呈预定角度布设多根导向管，包括：采用全站仪按照设计位置对所述多根导向管进行定位布设；将所述多根导向管与相邻的所述两榀工字钢进行焊接固定，并使用钢筋绑扎加固。

优选地，所述步骤S2)中，沿着所述管棚工作段的拱顶浇筑预定厚度的弧形导向墙，使得所述工字钢和所述导向管被埋设在所述弧形导向墙内，包括：沿着所述管棚工作段的拱顶在所述两榀工字钢与所述多根导向管的间隙施作喷射砼，使得沿着所述管棚工作段的掌子面形成预定厚度的弧形导向墙。

优选地，所述步骤S3)中，通过所述弧形导向墙上的每个所述导向管进行钻孔操作并埋设预定长度的管棚钢管，包括：使用导向钻头穿过所述导向管进行导向钻孔以安装管棚钢管，其中利用钻机带动所述管棚钢管按照预定角度边旋转边跟进，直到将所述管棚钢管打设至设计长度。

优选地，所述管棚钢管一端与所述导向钻头的尾部采用丝扣连接，另一端设置有螺丝头并与钻机的动力头相连接，所述导向钻头和所述管棚钢管能够在所述钻机的带动下旋转钻进。

优选地，所述导向钻头为楔型钻头，在所述导向钻头的尾部安装有导向探头，所述导向探头能够对所述导向钻头的钻进方向进行探测，并通过所述楔型钻头进行角度纠偏。

优选地，在所述管棚钢管伸出所述弧形导向墙的一端安装有孔口密封装置。

优选地，所述步骤S4)中，对埋设完成的所述管棚钢管分别进行注浆操作以形成长管棚支护，包括：将按设计配比制作的水泥浆液持续注浆压入所述管棚钢管内；若所述管棚钢管中的水泥浆液注满后水泥浆通过钻机的钻头流出，再经过所述管棚钢管与孔壁的环状间隙返回，从钻孔口处流出，则确定符合注浆要求，完成注浆操作。

优选地，所述水泥浆液的水灰比为W:C＝0.8:1.0，注浆压力为1.0～2.0Mpa。

本发明提供的地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法，在管棚工作段的弧形导向墙区域，向下穿既有过街通道区间的待开挖洞顶轮廓线以外一定角度范围内，环向按照一定的间距超前打入管棚钢管，并在管棚钢管内进行压力注浆，形成长管棚支护，为所述下穿既有过街通道区间的开挖机初期支护作业提供了安全保障，且在安全施工的前提下，加快了施工的进度，避免对围岩频繁扰动，保证了施工的安全。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的

具体实施方式

部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施方式的地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法中的地铁隧道的纵向剖面图；

图2是图1中I部分的放大图；

图3是根据本发明实施方式的地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法的步骤流程图。

附图标记说明

1 下穿既有过街通道区间 2 管棚工作段

3 拱形工字钢 4 导向管

5 弧形导向墙 6 管棚钢管

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

如图1-图3所示，本发明提供一种地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法，包括以下步骤：S1)待地铁隧道挖掘至距离下穿既有过街通道区间1预定距离时，以预定开挖轮廓线扩挖所述地铁隧道所述预定距离以形成管棚工作段2；S2)沿着所述管棚工作段2的掌子面架设两榀拱形工字钢3，在所述两榀工字钢3与所述管棚工作段2的拱顶之间，沿着所述两榀工字钢3的拱形方向以预定间隔并与隧道挖掘方向呈预定角度布设多根导向管4，沿着所述管棚工作段2的拱顶浇筑预定厚度的弧形导向墙5，使得所述工字钢3和所述导向管4被埋设在所述弧形导向墙5内；S3)通过所述弧形导向墙5上的每个所述导向管4进行钻孔操作并埋设预定长度的管棚钢管6；S4)对埋设完成的所述管棚钢管6分别进行注浆操作以形成长管棚支护。

在所述管棚工作段2的所述弧形导向墙5区域(在图1中，I部分示意为弧形导向墙5的纵剖面图)，向所述下穿既有过街通道区间1的待开挖洞顶轮廓线以外一定角度范围内，环向按照一定的间距超前打入所述管棚钢管6，其中优选采用长度较长直径较大的管棚钢管6并在管棚钢管6内进行压力注浆，形成长管棚支护，为所述下穿既有过街通道区间1的开挖机初期支护作业提供了安全保障，且在安全施工的前提下，加快了施工的进度，避免对围岩频繁扰动，保证了施工的安全。

根据本发明的技术方案，下穿既有过街通道开挖支护加固方法包括步骤S1)待地铁隧道挖掘至距离下穿既有过街通道区间1预定距离时，以预定开挖轮廓线扩挖所述地铁隧道所述预定距离以形成管棚工作段2；为后期的管棚施工提供操作环境，使得满足管棚施工的要求。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S1)中，以预定开挖轮廓线扩挖所述地铁隧道所述预定距离以形成管棚工作段2，包括：以预定开挖轮廓线采用预留核心土台阶法扩挖所述地铁隧道所述预定距离以形成管棚工作段2；所述预定距离为3-6m。

对所述管棚工作段2采用双排超前小导管进行超前注浆加固支护。例如，采用双排Ф42超前小导管进行超前注浆加固，所述超前小导管的长度为4m，每排相邻的超前小导管之间的环向间距为0.4m，两排之间的纵向间距为1.0m，其中第一排打设角度为10°～15°，第二排打设角度为20°～30°。

根据本发明的技术方案，如图2所示，步骤S2)沿着所述管棚工作段2的掌子面架设两榀拱形工字钢3，在所述两榀工字钢3与所述管棚工作段2的拱顶之间，沿着所述两榀工字钢3的拱形方向以预定间隔并与隧道挖掘方向呈预定角度布设多根导向管4，沿着所述管棚工作段2的拱顶浇筑预定厚度的弧形导向墙5，使得所述工字钢3和所述导向管4被埋设在所述弧形导向墙5内；设置所述工字钢3增加了所述弧形导向墙5的承载能力，后期的管棚施工在所述弧形导向墙5的范围内进行，所述弧形导向墙5以及所述多根导向管4起到了导向的作用。其中，“榀”作为通用的量词被广泛应用于土建及隧道施工领域；在隧道施工中，“榀”用来代表隧道施工中钢支撑的数量。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S2)中，沿着所述管棚工作段2的掌子面架设两榀拱形工字钢3，在所述两榀工字钢3与所述管棚工作段2的拱顶之间，沿着所述两榀工字钢3的拱形方向以预定间隔并与隧道挖掘方向呈预定角度布设多根导向管4，包括：采用全站仪按照设计位置对所述多根导向管4进行定位布设；将所述多根导向管4与相邻的所述两榀工字钢3进行焊接固定，并使用钢筋绑扎加固。以保证所述多根导向管4的角度符合设计要求，并且固定牢固避免发生移位。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S2)中，沿着所述管棚工作段2的拱顶浇筑预定厚度的弧形导向墙5，使得所述工字钢3和所述导向管4被埋设在所述弧形导向墙5内，包括：沿着所述管棚工作段2的拱顶在所述两榀工字钢3与所述多根导向管4的间隙施作喷射砼，使得沿着所述管棚工作段2的掌子面形成预定厚度的弧形导向墙5。所述预定厚度为1m。

根据本发明的技术方案，步骤S3)通过所述弧形导向墙5上的每个所述导向管4进行钻孔操作并埋设预定长度的管棚钢管6；能够使得钻孔和埋设所述管棚钢管6一次完成，以减少对围岩的频繁扰动，加快施工的进度。

通常在两根所述管棚钢管6的连接端加工连接丝扣，通过丝扣连接将两根所述管棚钢管6加长，形成所述预定长度为4～6m的所述管棚钢管6，可以选取直径为Ф127，以增大支护的承载能力，增强了支护的效果。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S3)中，通过所述弧形导向墙5上的每个所述导向管4进行钻孔操作并埋设预定长度的管棚钢管6，包括：使用导向钻头穿过所述导向管4进行导向钻孔以安装管棚钢管6，其中利用钻机带动所述管棚钢管6按照预定角度边旋转边跟进，直到将所述管棚钢管6打设至设计长度，这种方法称为跟管钻进法，所述管棚钢管6和钻机进尺为同一过程，一般地质采用水循环钻进的方法进行施工，如遇到砂层则需要采用膨润土护壁钻进方法进行施工。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述管棚钢管6一端与所述导向钻头的尾部采用丝扣连接，另一端设置有螺丝头并与钻机的动力头相连接，所述导向钻头和所述管棚钢管6能够在所述钻机的带动下旋转钻进。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述导向钻头为楔型钻头，在所述导向钻头的尾部安装有导向探头，所述导向探头能够对所述导向钻头的钻进方向进行探测，并通过所述楔型钻头进行角度纠偏。所述楔型钻头的楔板回转半径略大于钻管半径，钻头前端有Ф12～15mm的水眼，当钻头正常回转钻进时所述管棚钢管6沿直线前进；当钻头由于某种原因偏离预定轨迹偏向某一方向时，通过所述导向探头探测偏离情况，根据偏移的角度调整钻头楔面，钻机停止回转加力顶进，以此调整钻进的方向。所述导向探头通过导线连接到位于钻机操作台的显示屏，操作人员可以直观的观测到所述钻头的钻进情况，及时发现偏移情况并进行纠偏，使得钻孔和埋设所述管棚钢管6一次完成，减少了对围岩的扰动，加快了施工的进度。

所述管棚钢管的6的倾角根据隧道坡度确定，所述成管角度偏差需要控制在0-0.5°内。

根据本发明的一种实施方式，优选地，在所述管棚钢管6伸出所述弧形导向墙5的一端安装有孔口密封装置；所述孔口密封装置为密封法兰，通过所述密封法兰连接注浆管，能够根据实际施工情况控制所述密封法兰处于打开或关闭状态，灵活的控制注浆操作，注浆完毕后将所述密封法兰关闭进行切断保压，易于控制操作，密封保压效果好。

根据本发明的技术方案，步骤：S4)对埋设完成的所述管棚钢管6分别进行注浆操作以形成长管棚支护。对埋设完成的所述管棚钢管6分别进行注浆操作，注浆液固结后所述管棚钢管6和围岩组成了一个共同的固结圈，从而在隧道的纵向和横向分别形成一个刚度较大的梁结构和拱结构，这个结构能够有效提高围岩的承载力及自稳能力，减小围岩的变形；在所述下穿既有过街通道区间1开挖后，长管棚支护与隧道支护钢架一起共同组成刚度较大的支护结构，以抵挡隧道开挖后产生的围岩压力和变形。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述步骤S4)中，对埋设完成的所述管棚钢管6分别进行注浆操作以形成长管棚支护，包括：将按设计配比制作的水泥浆液持续注浆压入所述管棚钢管6内；若所述管棚钢管6中的水泥浆液注满后水泥浆通过钻机的钻头流出，再经过所述管棚钢管6与孔壁的环状间隙返回，从钻孔口处流出，则确定符合注浆要求，完成注浆操作。钻孔口处有水泥浆流出，证明所述管棚钢管6中以及所述管棚钢管6与孔壁的环状间隙之间已经充满水泥浆，以保证形成的注浆强度符合设计要求。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述水泥浆液的水灰比为W:C＝0.8:1.0，注浆压力为1.0～2.0Mpa。采用单液浆，其具有可灌性好、沉淀析水缓慢、渗透性较好的特点，与一般土层有较好的亲合力，且易与周围土层、所述管棚钢管6形成整体受力的结构体系，以保证形成符合设计要求的长管棚支护。

本发明的目的是提供一种地铁暗挖区间下穿既有过街通道开挖支护加固方法，在所述管棚工作段2的所述弧形导向墙5区域，向所述下穿既有过街通道区间1的待开挖洞顶轮廓线以外一定角度范围内，环向按照一定的间距超前打入所述管棚钢管6，并在管棚钢管6内进行压力注浆，形成长管棚支护，为所述下穿既有过街通道区间1的开挖机初期支护作业提供了安全保障，且在安全施工的前提下，加快了施工的进度，避免对围岩频繁扰动，保证了施工的安全。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。