CN108119159A - 盾构进出洞接口处理结构及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构进出洞接口处理结构及其方法，在特殊复杂地质条件下的深基坑内进行盾构始发与接收会存在一定的工程风险，自盾构隧道的内轮廓起环周向外，于管片衬砌和基坑内衬范围内构建后浇外包环梁，代替传统的内置环梁结构。本发明为了尽量少的扰动进出洞接口处及周边，尽量少的拆除接口处已拼装的管片，采用设置“外包环梁”的形式，充分发挥既有拼装管片以及背后注浆的承载和密封能力，利用已经平衡稳定的结构体系，在此基础上设置“外包环梁”，辅助进一步的收口及接口密封处理，确保盾构进出洞处的结构安全与防水可靠。

Description

盾构进出洞接口处理结构及其方法

技术领域

本发明属于地下工程建设技术领域，具体涉及一种盾构进出洞接口处理结构及其方法。

背景技术

随着城市建设和基建工程的不断发展，隧道及地下工程越来越多。采用盾构法实施的隧道工程，盾构利用车站端部和竖井进行始发及接收的情况也越来越多。

当周边环境复杂、盾构工作基坑较深、地下水位较高、地层以粉细颗粒状介质为主时，盾构进出洞处的接口处理也是影响工程质量优劣的重要环节。传统做法采用拆除或凿除进出洞接口处最外侧一环管片，设置“内置环梁”填补接口处的空缺，但是在特殊复杂的外界条件下，拆除进出洞接口处的管片以及扰动周边地层会存在一定的安全风险，容易破坏既有的体系平衡状态，严重时会诱发向基坑内涌水、涌砂等事故，后期接口处若处置不好还会存在渗漏水等病害进而很难根治处理。因此，对于周边环境复杂的深基坑，盾构进出洞接口处的处置需要慎重对待，必要时应考虑特殊的、更加稳妥的处理方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构进出洞接口处理结构及其方法，可尽量少的拆除管片，尽量少的扰动接口周边，整体更为稳妥和安全，后期防水功效也更加可靠。

本发明所采用的技术方案为：

盾构进出洞接口处理结构，其特征在于：

自盾构隧道的内轮廓起环周向外，于管片衬砌和基坑内衬范围内构建后浇外包环梁。

管片衬砌和基坑内衬之间存在缝隙，后浇外包环梁在该缝隙处设置有环凸，环凸端面紧抵基坑内衬旁侧的围护结构。

后浇外包环梁下方与主体结构底板之间设置有承托基座。

后浇外包环梁与管片衬砌的接触面处通过管片衬砌内预埋的连接螺栓、预留螺栓接头和螺母实现固定连接。

后浇外包环梁与管片衬砌的接触面处通过管片后期植筋实现固定连接；

后浇外包环梁与基坑内衬的接触面处通过内衬后期植筋实现固定连接。

后浇外包环梁与管片衬砌的接触面处通过管片衬砌内的管片预留钢筋和管片端部先期预埋钢板以及后浇外包环梁内的焊接锚固钢筋实现焊接连接；

后浇外包环梁与基坑内衬的接触面处通过基坑内衬内的内衬预留钢筋和内衬预留钢板以及后浇外包环梁内的焊接锚固钢筋实现焊接连接。

后浇外包环梁与管片衬砌的接触面以及后浇外包环梁与基坑内衬的接触面处均设置有防水/止水措施。

盾构进出洞接口处理方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：根据实施过程中盾构进出洞接口处的管片排布情况，判断洞口处管片是否拆除：

当接口处管片位于基坑内衬墙体的范围大于或等于墙体厚度的一半时，该环管片不拆除；当接口处管片位于基坑内衬墙体的范围小于墙体厚度的一半时，该环管片拆除；

步骤二：确定外包环梁的结构型式：

外包环梁截面为四边形，沿墙体上先期预留盾构进出孔洞的外周布置，一圈闭合设置；环梁最小边的厚度不小于400mm，梁体总高度不小于800mm；

步骤三：外包环梁与接口处管片以及基坑内衬主体结构通过预留螺栓接头、植入钢筋、钢筋焊接的方式实现有效可靠连接；同时在环梁与管片结构之间、环梁与基坑内衬主体结构之间设置防水/止水措施；

步骤四：绑扎环梁钢筋，有效设置环梁结构模板，浇筑环梁本体以及环梁下部的承托基座。

本发明具有以下优点：

1、对于特殊复杂地质条件下的深基坑工程，当地下水位较高、地层为粉细颗粒状且受限于周边环境要求而无法有效实施降水时，盾构进出洞接口处后期在拆除管片过程中会存在一定的安全风险。本发明以尽量少拆除接口处管片、尽量少扰动接口周边为原则，辅助“外包环梁”的接口处理方式，替代传统的拆除接口处管片后在空缺处设“内置环梁”的方式，更加安全可靠。

2、在尽量少扰动既有结构的基础上，充分利用接口处已经平衡稳定的结构体系，通过“外包环梁”的方式，进一步实现接口处的收口处理，对于结构的整体性和防水效果更加有利。

3、在不影响基坑内设备摆放空间和结构使用功能的前提下，本发明所提出的方式可减少因拆除接口处管片所带来的安全风险以及所耗费的工时和物力，同时在设置“外包环梁”所增加投资不大的情况下，很好的解决了接口处的实施安全性和结构整体性，对于后期接口处渗漏水的防治以及确保结构耐久性也有着积极的作用。

附图说明

图1为常规的拆除接口处管片设“内置环梁”示意图（围护结构由人工先期凿除并压浆回填）。

图2为常规的拆除接口处管片设“内置环梁”示意图（围护结构由盾构掘进破除并压浆回填）。

图3为尽量少拆除接口处管片设“外包环梁”示意图（两种围护结构处的处理方式均涵盖）。

图4为设置外包环梁的情况示意图（接口处外侧管片不拆除）。

图5为设置外包环梁的情况示意图（接口处外侧管片要拆除）。

图6为接口处外侧管片拆除并设置外包环梁结构图。

图7为接口处外侧管片不拆除并设置外包环梁结构图。

图8为外包环梁正面图。

图9为外包环梁预留螺栓接头锚固连接示意图。

图10为外包环梁后期植筋锚固连接示意图。

图11为外包环梁后期焊接锚固连接示意图。

图中，1-端头加固土体，2-围护结构，3-基坑内衬，4-防水/止水结构，5-先期预埋钢环，6-先期预埋钢环固定钢筋，7-所拆除的管片，8-内置环梁配筋，9-后浇内置环梁，10-管片端部先期预埋钢板，11-管片衬砌，12-连接螺栓，13-管片背后空隙同步注浆填充，14-后浇外包环梁混凝土，15-外包环梁配筋，16-后浇外包环梁，17-盾构隧道，18-隧道内轮廓，19-承托基座，20-主体结构底板，21-预留螺栓接头，22-螺母，23-内衬后期植筋，24-管片后期植筋，25-管片预留钢筋，26-焊接锚固钢筋，27-内衬预留钢筋，28-内衬预留钢板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种盾构进出洞接口处理结构及其方法，该接口处理方式适用于特殊复杂地质条件下盾构进出车站/竖井等深基坑工程。当深基坑位于富水粉细颗粒状介质地层，地下水位较高，水头压力较大，且受限于周边建（构）筑物及地层条件影响实施降水困难时，盾构始发、接收进出洞处的接口处理对于确保工程安全和运营可靠显得尤为重要。

该接口处理方式适用的基坑一般由围护结构和主体结构组成，可采用复合墙或叠合墙体系。围护结构一般为钻孔排桩或地下连续墙，主体结构为钢筋混凝土内衬墙。

盾构法隧道采用预制管片衬砌，管片之间通过螺栓连接，在基坑主体内衬墙上预留的盾构进出洞四周先期预埋钢环，并在钢环上设置扇形压板和橡胶帘布等密封装置。待盾构完成区段掘进后，需对进出洞接口进行妥善处理，以形成结构整体，起到更好的密闭及防水作用。

本发明涉及的处理结构具有以下特征：

自盾构隧道17的内轮廓起环周向外，于管片衬砌11和基坑内衬3范围内构建后浇外包环梁16。后浇外包环梁16为钢筋混凝土结构。

管片衬砌11和基坑内衬3之间存在缝隙，后浇外包环梁16在该缝隙处设置有环凸，环凸端面紧抵基坑内衬3旁侧的围护结构2

后浇外包环梁16下方与主体结构底板20之间设置有承托基座19。

后浇外包环梁16通过以下方式与管片以及基坑主体内衬结构实现有效连接：

1、后浇外包环梁16与管片衬砌11的接触面处通过管片衬砌11内预埋的连接螺栓12、预留螺栓接头21和螺母22实现锚固连接。

2、后浇外包环梁16与管片衬砌11的接触面处通过管片后期植筋24实现锚固连接；后浇外包环梁16与基坑内衬3的接触面处通过内衬后期植筋23实现锚固连接。

3、后浇外包环梁16与管片衬砌11的接触面处通过管片衬砌11内的管片预留钢筋25和管片预留钢板26以及后浇外包环梁16内的焊接锚固钢筋29实现锚固连接；后浇外包环梁16与基坑内衬3的接触面处通过基坑内衬3内的内衬预留钢筋27和内衬预留钢板28以及后浇外包环梁16内的焊接锚固钢筋29实现锚固连接。

后浇外包环梁16与管片衬砌11的接触面以及后浇外包环梁16与基坑内衬3的接触面均设置有防水/止水措施。

当基坑地质情况特殊，周边环境复杂，地下水位较高时，在条件许可情况下，盾构进出洞接口处后期应以尽可能少的拆除管片、尽量少的扰动管片为原则，辅助必要的接口处理，从而保证盾构进出洞接口处的安全，减少该处后期渗漏水等病害发生。为更好的确保接口处的结构安全与防水可靠，当接口处最外侧一环管片位于基坑主体内衬墙的范围不足墙体厚度（H）的一半时，可将这环管片拆除，再进行接口处理；当接口处最外侧一环管片位于基坑主体内衬墙的范围大于或等于墙体厚度（H）的一半时，这环管片不拆除，直接进行接口处理。

该接口处理方式为设置成管片“外包环梁”或基坑“外凸环梁”的型式，同时结合需要，在“外包环梁”的底部设置混凝土承托基座，防止外包环梁在自身重力的作用下，随着时间推移而产生位移或变形等，由此引发结构裂痕、缝隙以及渗漏水等病害。

基坑主体结构对应盾构进出洞位置先期预留可供盾构进出基坑的孔洞。基坑围护结构可同主体结构，先期预留盾构进出孔洞；也可部分预留孔洞、部分由盾构自行掘进切除；也可先期不预留孔洞，完全由盾构自行切除。无论采用哪种方式，盾构管片背后与地层/结构之间的空隙，都要求采用同步注浆的方式尽量充填密实，使其不成为渗漏水的通道。

本发明涉及的处理方法具体包括以下步骤：

步骤一：首先结合基坑周边具体的地层、地下水及建（构）筑物等情况进行初步判定，在有必要的情况下，采用本发明专利所提出的“外包环梁”作为盾构进出洞接口的处理方式。

步骤二：根据实施过程中盾构进出洞接口处的管片排布情况，判断洞口处管片是否拆除。当接口处管片位于基坑内衬墙体的范围大于或等于墙体厚度（H）的一半时，该环管片不拆除；当接口处管片位于基坑内衬墙体的范围小于墙体厚度（H）的一半时，该环管片拆除。

步骤三：确定外包环梁的结构型式。外包环梁截面为四边形，沿墙体上先期预留盾构进出孔洞的外周布置，一圈闭合设置。环梁最小边的厚度（b）不小于400mm，梁体总高度（a）不小于800mm，由此灵活确定环梁的具体参数，从而确保外包环梁的刚度及密封性。

步骤四：外包环梁与接口处管片以及基坑内衬主体结构通过预留螺栓接头、植入钢筋、钢筋焊接等方式实现有效可靠的连接；同时在环梁与管片结构之间、环梁与基坑内衬主体结构之间设置一定的防水/止水措施，从而实现外包环梁与基坑主体以及隧道管片之间的结构整体性和接口防水的可靠性。

步骤五：绑扎环梁钢筋，有效设置环梁结构模板，浇筑环梁本体以及环梁下部的承托基座，形成最终稳定的“外包环梁”结构型式与受力体系。

在尽量保证安全的前提下，本发明提出了盾构进出洞接口处管片拆除的原则，采用管片“外包环梁”和基坑“外凸环梁”的结构型式，代替传统的拆除或凿除管片后在接口空缺处设置“内置环梁”的方式。尤其在“外包环梁”的设置不影响基坑内后期设备摆放及正常使用功能时，这种新型的盾构进出洞接口处理方式可尽量少的拆除管片、尽量少的对接口处产生扰动、充分利用既有管片结构及接口周边已经平衡稳定的体系，进而达到结构安全，防水可靠的目的，确保实施安全及运营长久。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.盾构进出洞接口处理结构，其特征在于：

自盾构隧道（17）的内轮廓起环周向外，于管片衬砌（11）和基坑内衬（3）范围内构建后浇外包环梁（16）。

2.根据权利要求1所述的盾构进出洞接口处理结构，其特征在于：

管片衬砌（11）和基坑内衬（3）之间存在缝隙，后浇外包环梁（16）在该缝隙处设置有环凸，环凸端面紧抵基坑内衬（3）旁侧的围护结构（2）。

3.根据权利要求1所述的盾构进出洞接口处理结构，其特征在于：

后浇外包环梁（16）下方与主体结构底板（20）之间设置有承托基座（19）。

4.根据权利要求1所述的盾构进出洞接口处理结构，其特征在于：

后浇外包环梁（16）与管片衬砌（11）的接触面处通过管片衬砌（11）内预埋的连接螺栓（12）、预留螺栓接头（21）和螺母（22）实现固定连接。

5.根据权利要求1所述的盾构进出洞接口处理结构，其特征在于：

后浇外包环梁（16）与管片衬砌（11）的接触面处通过管片后期植筋（24）实现固定连接；

后浇外包环梁（16）与基坑内衬（3）的接触面处通过内衬后期植筋（23）实现固定连接。

6.根据权利要求1所述的盾构进出洞接口处理结构，其特征在于：

后浇外包环梁（16）与管片衬砌（11）的接触面处通过管片衬砌（11）内的管片预留钢筋（25）和管片端部先期预埋钢板（10）以及后浇外包环梁（16）内的焊接锚固钢筋（26）实现焊接连接；

后浇外包环梁（16）与基坑内衬（3）的接触面处通过基坑内衬（3）内的内衬预留钢筋（27）和内衬预留钢板（28）以及后浇外包环梁（16）内的焊接锚固钢筋（26）实现焊接连接。

7.根据权利要求1所述的盾构进出洞接口处理结构，其特征在于：

后浇外包环梁（16）与管片衬砌（11）的接触面以及后浇外包环梁（16）与基坑内衬（3）的接触面处均设置有防水/止水措施。

8.盾构进出洞接口处理方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：根据实施过程中盾构进出洞接口处的管片排布情况，判断洞口处管片是否拆除：

当接口处管片位于基坑内衬墙体的范围大于或等于墙体厚度的一半时，该环管片不拆除；当接口处管片位于基坑内衬墙体的范围小于墙体厚度的一半时，该环管片拆除；

步骤二：确定外包环梁的结构型式：

外包环梁截面为四边形，沿墙体上先期预留盾构进出孔洞的外周布置，一圈闭合设置；环梁最小边的厚度不小于400mm，梁体总高度不小于800mm；

步骤三：外包环梁与接口处管片以及基坑内衬主体结构通过预留螺栓接头、植入钢筋、钢筋焊接的方式实现有效可靠连接；同时在环梁与管片结构之间、环梁与基坑内衬主体结构之间设置防水/止水措施；

步骤四：绑扎环梁钢筋，有效设置环梁结构模板，浇筑环梁本体以及环梁下部的承托基座。