一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及地下工程技术领域，具体涉及一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构及施工方法，包括联络通道、开口环管片及其相邻管片、薄壁钢板层、UHPC层、补充注浆层和组合框架梁；所述薄壁钢板层设置在开口环管片及其相邻管片的内部，并通过连接螺杆与开口环管片及其相邻管片连接，所述UHPC层设置在薄壁钢板层和开口环管片及其相邻管片之间；所述组合框架梁环绕联络通道与开口环管片连接处的内部设置；所述补充注浆层设置在开口环管片开口侧的外部。本发明专利技术有效弥补了联络通道开口造成的管片刚度损失，使得开口处受力平缓过渡，避免应力过渡集中，增加结构整体刚度，减少结构大变形风险，进而保证快速施工过程中的结构安全。进而保证快速施工过程中的结构安全。进而保证快速施工过程中的结构安全。

【技术实现步骤摘要】
一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及地下工程
，具体涉及一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构。还涉及一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的施工方法。

技术介绍

[0002]随着我国地下空间的飞速发展，盾构隧道被广泛应用到城市轨道交通、地下道路设施、城际隧道工程中。联络通道是双线盾构隧道之间修建的联通结构，具有防火、逃生通道、管线连接等重要作用。盾构隧道是管片通过环向螺栓拼装形成闭合环状结构，以抵抗地层压力。联络通道开口施工使得原环状结构由闭合状态变为非闭合状态，造成结构完整性丧失、环向内力损失，结构刚度减弱，可引发结构变形、接缝张开渗漏水，严重时地层变形甚至失稳。目前，联络通道开口施工过程中如何精准控制结构变形和补偿结构刚度损失是联络通道开口施工的主要难点之一。
[0003]公开号CN111894636A公开了一种盾构区间隧道联络通道管片支撑结构，通过周向环绕且与管片环内侧连接的环状钢支撑结构控制结构变形。该专利技术一定程度补偿管片圆环径向刚度，但环状钢支撑结构与管片环界面连接螺栓抗剪刚度不足，联络通道开口后轴力损失无法得到有效补偿，可导致管片结构收敛显著变形和环间相对位移，并引发管片接缝张开、环缝螺栓剪切、接头渗漏水等问题。公开号CN111350522B提供了一种施工期地铁联络通道破损管片加固系统，旨在针对无加固条件下联络通道开口导致的隧道结构破损进行后期修复。该专利技术同样无法解决联络通道所带来的应力损失和结构变形，给隧道原结构带来的损伤不可恢复，也难以抑制变形带来的接头渗漏水。综上，现有技术尚缺乏能够在大直径盾构隧道联络通道施工中有效补偿轴线应力损失、控制结构变形的结构及施工方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中无法精准控制联络通道开口施工过程中的结构变形和补偿结构刚度损失，以及施工扰动多和经济代价高的缺陷，从而提供一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构。
[0005]本专利技术要解决的另一个技术问题在于提供一种上述交叉口结构的施工方法。
[0006]一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构，包括联络通道、开口环管片及其相邻管片、薄壁钢板层、UHPC层、补充注浆层和组合框架梁。
[0007]所述薄壁钢板层设置在开口环管片及其相邻管片的内部，并通过连接螺杆与开口环管片及其相邻管片连接，薄壁钢板层与开口环管片及其相邻管片之间具有一个间隙，所述UHPC层填充于所述间隙之中，所述开口环管片开口处未设置有薄壁钢板层和UHPC层；所述组合框架梁环绕联络通道与开口环管片连接处的内部设置，其包括闭合框架梁以及将闭合框架梁包覆于其中的UHPC；所述补充注浆层设置在开口环管片开口侧的外部，并以开口环管片开口位置为中点向开口环管片及其相邻管片延伸。
[0008]作为本专利技术中大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的一种优选，所述薄壁钢板层
所采用的薄壁钢板的厚度为10mm，其钢材性能应大于或等于Q345C，薄壁钢板的中部位置设置有注浆预留孔，预留孔的直径应大于或等于50mm。
[0009]作为本专利技术中大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的一种优选，所述连接螺杆植入管片内部的长度应大于130mm，其力学强度应大于或等于12.9MPa。
[0010]作为本专利技术中大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的一种优选，所述UHPC层中的UHPC应使用直钢纤维，直钢纤维的长度应大于或等于8mm，直径应大于或等于1.2mm，体积含量应大于或等于2%，UHPC层的厚度应大于或等于盾构隧道直径的1/15，其最小厚度为90mm。
[0011]作为本专利技术中大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的一种优选，所述补充注浆层的厚度应大于或等于盾构隧道直径的1/6。
[0012]一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的施工方法，包括如下步骤：S1：在开口环管片上标记出联络通道的开口位置，施工过程中应注意开口位置不进行加固处理。
[0013]S2：对开口环管片及其相邻管片的内表面进行凿毛处理；凿毛完成后，在盾构隧道管片内部进行薄壁钢板的拼装作业，并通过连接螺栓将拼装完成后的薄壁钢板与开口环管片及其相邻管片进行连接，形成与开口环管片及其相邻管片具有一定间隙薄壁钢板层，并对薄壁钢板层的边缘处进行封边处理。
[0014]S3：对开口环管片及其相邻管片的内表面凿毛界面进行洒水处理，使该界面达到饱和面干程度，随后通过薄壁钢板上的注浆预留孔向间隙中浇筑UHPC形成UHPC层。
[0015]S4：在开口环管片切割开口前，通过开口环管片上的注浆孔向接口位置所在一侧进行一次注浆预加固处理，注浆厚度应不小于3m。
[0016]S5：注浆完成后，对开口位置按照从上到下，从中间向两端的顺序进行分区域编号，开口时按照编号顺序，循环渐进，依次开口；当每一个区域开孔后，于开口部设置临时钢支撑，并通过液压千斤顶施加预顶力，编号前后依次施工的区域施工完成后，将相邻的临时钢支撑通过螺栓栓接形成一个整体。
[0017]S6：开口完成后，去除临时钢支撑整体中的中间竖向钢支撑，形成闭合框架梁，并围绕其搭设模板，浇筑UHPC，形成组合框架梁。
[0018]S7：组合框架梁施工完毕后，在开口环管片开口侧，向开口环管片及其相邻管片的外部180
°
范围内进行二次注浆，形成厚度为1/6盾构隧道直径的补充注浆层。
[0019]作为本专利技术中大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的施工方法的一种优选，所述S1中的凿毛处理包括钢刷刷毛、人工凿毛、抛丸、喷砂和水刀凿毛中的一种或多种，其具体步骤包括：凿除管片内表面的砂浆使之露出粗骨料，清理表面浮渣，采用灌砂法确认其凿毛深度，当凿毛深度小于1.5mm时，继续进行凿毛处理，直至凿毛深度大于或等于1.5mm。
[0020]作为本专利技术中大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的施工方法的一种优选，所述一次注浆和二次注浆的注浆材料中，水泥浆水灰比取0.6~0.7，水泥浆和水玻璃比值为2.5~3，同时水玻璃美度为35
°
~42
°
，模数为2.58~3.2，双液初凝时间为20秒。
[0021]作为本专利技术中大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的施工方法的一种优选，所述一次注浆压力大于或等于1MPa，二次注浆的压力大于一次注浆的压力。
[0022]作为本专利技术中大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的施工方法的一种优选，所述
S5中，分区域编号时的单个区域的宽度应小于或等于单环管片宽度的1/2，长度应小于或等于联络通道开口范围长度的1/3。
[0023]本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术改变了现有技术在隧道内部净空间全范围内采用大体量钢板加固的方式，采用施工更加便捷的UHPC层和薄壁钢板层相结合的复合结构，对开口环管片及其相邻管片进行精准加固，有效减少了钢板的用量和作业人员的工作量，节约了施工成本，其与管片良好的界面黏结性亦能优于钢板加固时采用聚氨酯的黏结效果。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构，包括联络通道（7）、与联络通道（7）连通的开口环管片（1）及其相邻管片（2），其特征在于：还包括薄壁钢板层（4）、UHPC层（3）、补充注浆层（5）和组合框架梁（6）；所述薄壁钢板层（4）设置在开口环管片（1）及其相邻管片（2）的内部，并通过连接螺杆与开口环管片（1）及其相邻管片（2）连接，薄壁钢板层（4）与开口环管片（1）及其相邻管片（2）之间具有一个间隙，所述UHPC层（3）填充于所述间隙之中，所述开口环管片（1）开口处未设置有薄壁钢板层（4）和UHPC层（3）；所述组合框架梁（6）环绕联络通道（7）与开口环管片（1）连接处的内部设置，其包括闭合框架梁（601）以及将闭合框架梁（601）包覆于其中的UHPC；所述补充注浆层（5）设置在开口环管片（1）开口侧的外部，并以开口环管片（1）开口位置为中点向开口环管片（1）及其相邻管片（2）延伸。2.根据权利要求1所述大直径盾构隧道联络通道交叉口结构，其特征在于，所述薄壁钢板层（4）所采用的薄壁钢板的厚度为10mm，其钢材性能应大于或等于Q345C，薄壁钢板的中部位置设置有注浆预留孔，预留孔的直径应大于或等于50mm。3.根据权利要求1所述大直径盾构隧道联络通道交叉口结构，其特征在于，所述连接螺杆植入开口环管片（1）及其相邻管片（2）内部的长度应大于130mm，其力学强度应大于或等于12.9MPa。4.根据权利要求1所述大直径盾构隧道联络通道交叉口结构，其特征在于，所述UHPC层（3）中的UHPC应使用直钢纤维，直钢纤维的长度应大于或等于8mm，直径应大于或等于1.2mm，体积含量应大于或等于2%，UHPC层（3）的厚度应大于或等于盾构隧道直径的1/15，其最小厚度为90mm。5.根据权利要求1所述大直径盾构隧道联络通道交叉口结构，其特征在于，所述补充注浆层（5）的厚度应大于或等于盾构隧道直径的1/6。6.一种大直径盾构隧道联络通道交叉口结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在开口环管片（1）上标记出联络通道（7）的开口位置，施工过程中应注意开口位置不进行加固处理；S2：对开口环管片（1）及其相邻管片（2）的内表面进行凿毛处理；凿毛完成后，在盾构隧道管片内部进行薄壁钢板的拼装作业，并通过连接螺栓将拼装完成后的薄壁钢板与开口环管片（1）及其相邻管片（2）进行连接，形成与开口环管片（1）及其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海林，陈仁朋，蒋源，吴怀娜，杨雄，杨思齐，凡猛，陈兆，刘源，敬怀珺，张阳，孙玉龙，张超，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：