[發明專利]適用于超淺覆土條件下的水下隧道施工方法

有效

• 申請號: 201510459570.1
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN105003270B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 肖明清;孫文昊;徐向東;鄧朝輝;牛野;梁艷
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/10;E21D11/38;E21D1/12
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 黃行軍,彭成

技術領域

本發明屬于地下工程技術領域，涉及一種適用于超淺覆土條件下采用水下處理與暗挖法相結合的修建水下隧道的施工方法。

背景技術

水下隧道常用的施工方法有盾構法、礦山法、沉管法和圍堰明挖法四種。盾構法隧道為了保證施工安全和滿足抗浮需要，一般情況下上覆土厚度不小于1.0D(D為隧道外徑)，各別工程也有在0.7D左右的覆土厚度下成功穿越水域的成功實例。礦山法對于水下隧道，根據地質條件不同所需的覆蓋層厚度不同，但一般不小于1.5D。沉管法隧道所需覆蓋層厚度較小，甚至可以不需要覆蓋層，但是施工期間水下開挖和管段浮運、沉放對通航有一定影響。圍堰明挖法對覆土厚度無特殊要求，但施工期間占用水域面積較大，在對通航或防洪有要求的河道，無法實施。另外，管幕法也可實現水下隧道的施工，但受到最頂層管幕施工所需最小覆土厚度限制，隧道頂板以上覆土至少需要4m。

也就是說現有技術中：盾構法和礦山法施工需要較大的覆土厚度，沉管法和圍堰明挖法對覆土厚度要求不大，但是如果有通航或防洪要求時，可能不具備實施條件；管幕法所需覆土厚度也不能小于4m。當建設環境有特殊限制，需要在超淺覆土(如最小覆土厚度小于4m時)條件下暗挖施工水下隧道，則既有技術無法實施。

發明內容

針對背景技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提出一種對通航和防洪影響較小，且能夠在超淺覆土水下暗挖施工的適用于超淺覆土條件下的水下隧道施工方法。

為達到上述目的，本發明設計的適用于超淺覆土條件下的水下隧道施工方法，包括以下步驟：

1)在水域范圍之外且是在擬建隧道軸線的兩端各施工一個工作豎井；

2)在其中一工作豎井內利用頂管機沿擬建隧道走向在擬建隧道結構外的兩側外壁及底部頂進多根鋼管，在另一工作井中接收被頂進的多根所述鋼管；

3)在每根所述鋼管內敷設第一凍結管，并在每根鋼管內填充混凝土；

4)將擬建隧道結構頂板以上且是在河床范圍內的土體進行水下挖除，沿擬建隧道走向在擬建隧道結構頂板上水下鋪設多個槽型鋼模板，且相鄰的槽型鋼模板的側壁密封連接；

5)水下向每個槽型鋼模板的凹槽內澆筑混凝土，混凝土達到強度后回填土至原河床標高；

6)從每個工作豎井中向位于最外側的槽型鋼模板的側壁沿擬建隧道走向施工多根相互平行的第二凍結管；

7)啟動冷凍系統，通過第一凍結管和第二凍結管內的低溫鹽水循環對周邊土體進行凍結；由此，不僅在擬建隧道輪廓外形成由凍土帷幕，并且凍土帷幕還可與擬建隧道頂部的槽型鋼模板形成防水體系；同時還形成了由填充在鋼管槽型鋼模板內的混凝土組成的抵抗外側水土壓力的受力體系；

8)從每個工作豎井開始向擬建隧道中部逐步挖除擬建隧道范圍內的土體，并在擬建隧道輪廓外四周施做網噴混凝土；

9)在網噴混凝土內側施工隔離層和噴膜防水層，然后綁扎鋼筋，澆筑擬建隧道的襯砌混凝土，直至擬建隧道貫通；

10)關閉冷凍系統。

優選的，步驟2)中，多根鋼管形成“U”形管幕。

優選的，所述鋼管的直徑d的范圍為：d≥1.0米。

優選的，步驟3)中，所述第一凍結管靠近所述鋼管的內壁，且是遠離擬建隧道的軸線的一側。

優選的，步驟4)中，每個所述槽型鋼模板的高度不得超過原河床底。

作為優選方案，每個所述槽型鋼模板包括底板，所述底板兩端分別連接第一側板和第二側板；所述第一側板和第二側板上設有多個同軸的通孔；相鄰的兩個所述槽型鋼模板之間通過穿過所述通孔的螺栓進行密封連接。

優選的，所述第二側板的外側壁上還設有止水條溝槽；相鄰的兩個所述槽型鋼模板之間通過止水條密封防水。

優選的，步驟9)中，在施做網噴的混凝土內添加速凝劑和抗凍劑。

本發明的有益效果是：本發明采用槽型鋼模板并在槽型鋼模板內澆筑混凝土，其配合填充混凝土的鋼管和凍結管形成的凍土帷幕，組成了封閉的受力結構，同時堅兼顧水作用，確保在水下進行暗挖施工的安全；利用槽型鋼模板以及第二凍結管，克服了盾構法、礦山法和全斷面管幕法在超淺覆土條件下無法實施的缺點；由于本發明采用的槽型鋼模板進行防水和受力，并且利用凍結管形成的環形凍土帷幕和U形凍土帷幕，與沉管法和圍堰明挖法(需要深挖至擬建隧道底部以下)相比，本方法具有水下基坑開挖深度淺(只需挖除隧道頂部上方的一部分)，不需浮運和沉放，具有對通航和防洪和影響小的優勢。

附圖說明

圖1是本發明隧道縱剖面示意圖