[發明專利]一種矩形或類矩形斷面地下工程機械分部暗挖建造方法

有效

• 申請號: 201610200240.5
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105781595B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 李建斌;高毅;李洋;于少輝;程鵬;李輝;羅雨田
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D13/02
• 分類號: E21D13/02
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,孫詩雨

技術領域

本發明專利涉及一種新型矩形斷面地下空間機械暗挖建造方法，屬于地下工程領域。

背景技術

與圓形斷面結構相比，地下空間工程采用矩形或類矩形斷面具有覆土淺、空間利用率高等優勢，因此矩形和類矩形斷面在地下空間工程中得到了越來越多的重視和應用。目前修建矩形或類矩形斷面的地下空間工程常用方法有明挖法、蓋挖法、礦山法、頂管法和盾構法等。明挖法和蓋挖法均需破壞地面環境，在不允許大面積地面開挖的情況下不宜采用；礦山法相對靈活多變，在矩形斷面地下空間施工中，需先對開挖范圍進行超前預支護，然后根據地層情況進行分部開挖，但其大量采用人工作業，施工效率低，安全風險高；頂管法和盾構法這種利用機械建造的方式受制于設備性能和結構受力特點，難以一次性形成大型矩形斷面結構形式的地下空間工程。

中國專利CN 105089669公開了一種預制構件建造的地下車站及其施工方法，采用矩形頂管將預制拼裝構件應用于地下車站施工，該專利提出了6個相同斷面的線性矩形頂管隧道的管節結構拼裝成地鐵車站的建設方法，左右相鄰管節結構間通過榫槽和榫頭相連，上下相鄰的管節結構件通過螺栓連接；車站內外部結構全部通過管節拼裝而成。但是該專利中車站內部結構均為預制管節拼成，建筑結構受到施工方法的制約，無法實現靈活布置，永久結構通過榫槽和榫頭及螺栓連接，結構防水、穩定性及抗震性能難以滿足要求。

發明內容

本發明提出了一種矩形或類矩形斷面地下工程機械分部暗挖建造方法，解決了建造矩形或類矩形斷面地下空間工程時，明挖法和蓋挖法對環境的破壞、礦山法施工效率低及安全風險高、頂管法和盾構法難以一次性形成大型矩形斷面結構等問題；以“先分后合、由外到內”為指導思想，通過機械分部施工、結構整體轉換，實現在道路和建（構）筑物下方安全、高效、環保和經濟地建造大型矩形或類矩形斷面地下空間工程。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種矩形或類矩形斷面地下工程機械分部暗挖建造方法，包含以下步驟：

步驟一，對矩形或類矩形斷面的地下工程的整體結構進行結構劃分。迎土面結構劃分為外周結構，其余結構劃分為內部結構；將外周結構用垂直于矩形或類矩形斷面的剖切面劃分為若干分部結構；分部結構劃分時，為了內部結構后期施工的便捷性，對外周結構進行劃分時，剖切面宜避開外周結構和內部結構的節點部位。

步驟二，對各分部結構在垂直于斷面平面的縱向上進行分塊預制，每個分部結構均得到若干分塊預制件；所述分塊預制件由永久結構構件和臨時結構構件組成，永久結構構件為分部結構分塊，并與臨時結構構件可拆卸式連接；相鄰分塊預制件之間對應設置有導軌和導軌槽，導軌插入導軌槽之中實現相鄰分塊預制件的密貼和頂進過程中的導向定位。

步驟三，施做掘進設備施工始發空間和接收空間。始發空間和接收空間可以采用明挖法、蓋挖法以及暗挖方法施工，視具體環境條件確定。所述始發空間和接收空間位于整體結構的兩端，始發空間應滿足掘進設備吊入組裝、預制件吊入、推進施工和渣土運出的需求，接收空間應滿足掘進設備吊出以及物料進出的需求；在一些情況下，如果需要在接收空間內進行掘進設備始發，則接收空間也應滿足設備施工要求。

步驟四，對各分部結構的分塊預制件進行頂進施工：

1）根據要頂進的分部結構的位置，進行始發臺定位安裝。始發臺的位置依據要頂進的分部結構設計軸線、洞門位置及相應掘進設備尺寸確定；

2）將與分塊預制件斷面相應的開挖掘進設備吊入始發空間內組裝，并進行反力系統和頂進系統安裝；

3）掘進設備在始發臺上按設計軸線進入地層進行分部開挖，每開挖完一個分塊預制件的縱向長度，就將一個相應的分塊預制件吊入始發空間的導軌上，通過頂進系統將分塊預制件頂入地層中，直至該分部結構的所有分塊預制件都被頂進；

4）一個分部結構的分塊預制件全部頂進施工完成后，掘進設備進入接收空間，在接收空間內將掘進設備吊出，完成一個分部結構的頂進施工；

5）重復以上步驟，完成各分部結構的頂進施工；

步驟五，內部結構的施工及分塊預制件臨時結構構件的拆除。

各分部結構頂進施工完成后，施做內部結構，內部結構施工完成后，按照合理的順序分段拆除各分塊預制件的臨時結構構件，并將相鄰分塊預制件之間由于臨時結構構件的拆除產生的間隙進行連接處理，完成受力體系的轉換，形成最終整體結構。一般情況下，需待內部結構施做完成后方可拆除臨時結構構件，但當內部結構施做需先拆除臨時結構構件時，需在滿足安全的前提下進行，必要時增設臨時支撐。