CN104727343A - 潜移式围堰明挖法 - Google Patents
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Abstract
本发明是潜移式围堰明挖法,包括如下步骤:1)围成潜移式围堰体,使用倒扣的盒体11依次围成施工体1、拆除体2和建造体3;2)挖去施工体1内的泥土,建造隧道;3)移走拆除体2;4)建造建造体3;5)重复步骤2)至4),直至完成隧道施工;步骤3)移走拆除体2的步骤中,脱离后的拆除体2可作为新的建造体3重复使用。优点:本发明可缩短施工周期;在宽水域不影响航路通行;可以实现长距离、超长距离的隧道施工,对环境影响小。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种可用于中、深水下隧道施工的潜移式围堰明挖法,属于隧道施工技术领域。
背景技术
现有隧道施工通常建造周期长,投入设备多,且对环境的影响巨大。因此,缩短施工周期,改善施工环境,减少环境影响一直是隧道行业的亟待解决的问题。
现有隧道的施工方法有:围堰明挖法、顶管法、新奥法、沉管法、盾构法等。
围堰明挖法,如图1所示,仅适用于浅水条件。
顶管法是一种暗挖式施工方法。这种方法的缺点在于大直径、超长顶进、纠偏困难,且仅适宜于小型直线型隧道。
新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下,采用***技术,进行全断面开挖的施工方法,新奥法仅适宜于在岩石内建造隧道。
沉管法是将一段隧道整体经水面运送到安装处,并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内,沉管法是在水上平台进行水底操作,施工困难,受环境影响大,成本高昂。
盾构法的缺点在于盾构机投资大。
发明内容
本发明提出的是一种可用于隧道施工的移动式围堰明挖法,其目的旨在克服现有技术所存在的缺陷,解决如何在中、深水条件下建造隧道的技术难题。
本发明的技术解决方案:潜移式围堰明挖法,包括如下步骤:
1)围成潜移式围堰体,使用倒扣的盒体依次围成施工体、拆除体和建造体;
2)挖去施工体内的泥土,建造隧道;
3)移走拆除体;
4)建造建造体;
5)重复步骤2)至4),直至完成隧道施工;
步骤3)移走拆除体的步骤中,脱离后的拆除体可作为新的建造体重复使用。
本发明的优点:本发明可缩短施工周期;在宽水域不影响航路通行;可以实现长距离、超长距离的隧道施工,对环境影响小。
附图说明
图1是现有围堰明挖法的堰体截面图。
图2是盒体11的主视图。
图3是盒体11的俯视图。
图4是潜移式围堰明挖法中所围成的堰体俯视图。
图5是图4中B-B截面视图。
图6是潜移式围堰明挖法中所围成的堰体主视图。
图7是潜移式围堰明挖法中移走拆除体2的初始状态示意图。
图8是潜移式围堰明挖法中施工体1和拆除体2隔离的状态示意图。
图9是潜移式围堰明挖法中放下拆除体2两侧的A全端面隔断8a和B全端面隔断8b,提升拆除体2左侧的仿形端面隔断9的状态示意图。
图10是潜移式围堰明挖法中拆除体2逐渐拔出的状态示意图。
图11是拆除体2上浮过程中的受力图。
图12是潜移式围堰体中拆除体2拔出后的状态示意图。
图13是建造建造体3的初始状态示意图。
图14是建造体3初步***土壤后的示意图。
图15是图14的截面视图。
图16是建造体3所受的压力示意图。
图17是建造体3压入土壤后的示意图。
图18是建造体3变为新的施工体1示意图。
图19是全端面隔断8的主视图。
图20是全端面隔断8的轴侧视图。
图21是仿形端面隔断9的主视图。
图22是全端面隔断8或仿形端面隔断9的仰视图。
图中1是施工体、2是拆除体、3是建造体、4是舱体、5是左端隔断、6是右端隔断、7是侧隔断、8是全端面隔断、8-1是隔断、8-2是矩形体、9是仿形端面隔断、9-1是隔断、9-2是矩形体、9-3是仿形边、10是拼接单元、11是盒体、12是密闭腔、13是隔断升降装置。
具体实施方式
如图2~图22所示,适用中、深水条件的潜移式围堰明挖法,包括如下步骤:
1)围成潜移式围堰体:使用倒扣的盒体11(如图2、图3所示)依次围成施工体1、拆除体2和建造体3;
2)挖去施工体1内的泥土,建造隧道;
3)移走拆除体2:如图4所示,拆除体2和施工体1贯通,隧道已完成拆除体2处的施工,拆除体2内的全端面隔断8和仿形端面隔断9的状态如图7所示;步骤包括:
①隔离施工体1和拆除体2;
如图8所示,压入施工体1左侧的仿形端面隔断9,对仿形端面隔断9周围进行填充,使施工体1和拆除体2隔离;
②拔出拆除体2;包括
a放下拆除体2两侧的A全端面隔断8a和B全端面隔断8b,如图9所示;
b提升拆除体2左侧的仿形端面隔断9,如图9所示;
c排出舱体4内水,向拆除体2下部通入气体,使拆除体2所受向上的力大于向下的力,从而使拆除体2上浮,如图11所示;
d拆除体2上浮过程中,两侧的A全端面隔断8a和B全端面隔断8b也随之不断放下,直至拔出拆除体2,如图12所示;
4)建造建造体3:包括
①建造体3与施工体1对接:将建造体3运送到施工体1的右侧,并使建造体3和施工体1的拼接单元对接,如图13所示;
②下沉建造体3:放下建造体3左右两侧的A全端面隔断8a和B全端面隔断8b;排出舱体4内的空气,并向舱体4内充水,建造体3逐渐下沉并初步***土壤,使舱体4、侧隔断7、左端隔断5、右端隔断6和土壤形成密闭腔12,如图14、图15所示;
③建造体3压入土层:排出建造体3下部密闭腔12内的水,使密闭腔12内局部形成负压,由于建造体3向下的合力远大于建造体3向上的合力,受力图如图16所示,因此,排水的过程中,建造体3在向下的合力作用下逐步压入土层,直至设定位置,如图17所示;
④建造体3与施工体1贯通:继续排出密闭腔及盒体11连接处的水,提升建造体3左侧的A全端面隔断8a和施工体1右侧的B全端面隔断8b,建造体3与施工体1贯通,此时,建造体3变为新的施工体1,如图18所示。
5)重复步骤2)至4),直至完成隧道施工。
步骤3)移走拆除体的步骤中,脱离后的拆除体2可作为新的建造体3重复使用。
如图2~图5所示,倒扣的盒体11,其结构包括舱体4、侧隔断7、左端隔断5、右端隔断6和密封装置,所述舱体4安装在侧隔断7的上方,左端隔断5和右端隔断6分别安装在所述舱体4的两端,所述舱体4、侧隔断7、左端隔断5和右端隔断6之间密封,所述左端隔断5内安装有A全端面隔断8a和仿形端面隔断9,右端隔断6内安装有B全端面隔断8b,所述A全端面隔断8a、B全端面隔断8b和仿形端面隔断9的上部各安装有一套隔断升降装置13,所述盒体11的两端还安装有用于盒体11之间对接的拼接单元,所述拼接单元上安装有密封装置,当盒体11两端的全端面隔断8放下时,舱体4、侧隔断7、左端隔断5和右端隔断6共同围成所述倒扣的盒体11。
盒体11的作用是为了形成隧道建造的施工空间。
舱体4的作用是通过充气增加盒体11的浮力或通过注水增加盒体11的重力。
左端隔断5的作用是用于隔离盒体11后端的水和土壤。
右端隔断6的作用是用于隔离盒体11前端的水和土壤。
隔断升降装置13的作用是提升或放下A全端面隔断8a、B全端面隔断8b和仿形端面隔断9。
密封装置的作用是使盒体13与盒体13之间密封。
所述侧隔断7是板桩,用于隔离侧隔断7两侧的水和土壤,以便进行土壤挖掘和隧道的施工。
所述拼接单元用于盒体13与盒体13之间的拼接,拼接单元内可安装密封装置。
所述全端面隔断8与仿形端面隔断9,如图19~图22所示,全端面隔断8用于隔离盒体11前端或后端的水和土壤;仿形端面隔断9用于隔离盒体后端的水和土壤。
所述全端面隔断8,其结构包括隔断8-1、矩形体8-2,所述隔断8-1安装在矩形体8-2的下部。
所述仿形端面隔断9与全端面隔断8的结构大致相同,如图21所示,包括隔断9-1、矩形体9-2,区别在于所述仿形端面隔断9的下部有仿形边9-3,所述仿形边9-3紧贴隧道外轮廓的两侧和顶部。
隔断8-1或隔断9-1的作用是隔离盒体11前端或后端的水和土壤。
矩形体8-2或矩形体9-2的作用是:为便于隔断8-1或隔断9-1的拔出或压入,即在拔出或压入时,提供均匀的拔出力或压入力。
仿形边9-3的作用是为了仿形端面隔断9在隔离施工体后端的水和土壤时,避免与隧道产生干涉。
Claims (4)
1.潜移式围堰明挖法,其特征是包括如下步骤:
1)围成潜移式围堰体,使用倒扣的盒体(11)依次围成施工体(1)、拆除体(2)和建造体(3);
2)挖去施工体(1)内的泥土,建造隧道;
3)移走拆除体(2);
4)建造建造体(3);
5)重复步骤2)至4),直至完成隧道施工;
步骤3)移走拆除体的步骤中,脱离后的拆除体(2)可作为新的建造体(3)重复使用。
2.如权利要求1所述的潜移式围堰明挖法,其特征在于所述步骤3)移走拆除体(2),具体包括:
①隔离施工体(1)和拆除体(2);
当拆除体(2)和施工体(1)贯通,隧道已完成拆除体(2)处的施工后,压入施工体(1)左侧的仿形端面隔断(9),对仿形端面隔断(9)周围进行填充,使施工体(1)和拆除体(2)隔离;
②拔出拆除体(2),包括:
a放下拆除体(2)两侧的A全端面隔断(8a)和B全端面隔断(8b),
b提升拆除体(2)左侧的仿形端面隔断(9);
c排出舱体(4)内水,向拆除体(2)下部通入气体,使拆除体(2)所受向上的力大于向下的力,从而使拆除体(2)上浮;
d拆除体(2)上浮过程中,两侧的A全端面隔断(8a)和B全端面隔断(8b)也随之不断放下,直至拔出拆除体(2)。
3.如权利要求1所述的潜移式围堰明挖法,其特征所述步骤4)建造建造体(3):包括:
①建造体(3)与施工体(1)对接:将建造体(3)运送到施工体(1)的右侧,并使建造体(3)和施工体(1)的拼接单元对接;
②下沉建造体(3):放下建造体(3)左右两侧的A全端面隔断(8a)和B全端面隔断(8b);排出舱体(4)内的空气,并向舱体(4)内充水,建造体(3)逐渐下沉并初步***土壤,使舱体(4)、侧隔断(7)、左端隔断(5)、右端隔断(6)和土壤形成密闭腔(12);
③建造体(3)压入土层:排出建造体(3)下部密闭腔(12)内的水,使密闭腔(12)内局部形成负压,由于建造体(3)向下的合力远大于建造体(3)向上的合力,因此,排水的过程中,建造体(3)在水压的作用下逐步压入土层,直至设定位置;
④建造体(3)与施工体(1)贯通:继续排出密闭腔及盒体(11)连接处的水,提升建造体(3)左侧的A全端面隔断(8a)和施工体(1)右侧的B全端面隔断(8b),建造体(3)与施工体(1)贯通,此时,建造体(3)变为新的施工体(1)。
4.如权利要求1所述的潜移式围堰明挖法,其特征是所述倒扣的盒体(11),其结构包括舱体(4)、侧隔断(7)、左端隔断(5)、右端隔断(6)和密封装置,所述舱体(4)安装在侧隔断(7)的上方,左端隔断(5)和右端隔断(6)分别安装在所述舱体(4)的两端,所述舱体(4)、侧隔断(7)、左端隔断(5)和右端隔断(6)之间密封,所述左端隔断(5)内安装有A全端面隔断(8a)和仿形端面隔断(9),右端隔断(6)内安装有B全端面隔断(8b),所述A全端面隔断(8a)、B全端面隔断(8b)和仿形端面隔断(9)的上部各安装有一套隔断升降装置(13),所述盒体(11)的两端还安装有用于盒体(11)之间对接的拼接单元,所述拼接单元上安装有密封装置,当盒体(11)两端的全端面隔断(8)放下时,舱体(4)、侧隔断(7)、左端隔断(5)和右端隔断(6)共同围成所述倒扣的盒体(11)。
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