适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构及施工方法技术

适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构及施工方法，防止既有隧道因上方挖方卸载引起的上浮或回弹变形，保护地铁隧道免受上方道路车辆振动荷载影响。包括抗浮结构和抗压结构，抗浮结构包括若干沿道路横向间隔设置的抗浮结构单元，各抗浮结构单元由预应力抗拔桩和抗浮筏板构成，预应力抗拔桩位于既有地铁隧道两侧外，抗浮筏板位于既有地铁隧道上方，与各预应力抗拔桩顶端固结为一体形成门架式结构；抗压结构由基础桩和面板梁构成，基础桩在两侧预应力抗拔桩外侧间隔设置，面板梁位于抗浮筏板上方与各基础桩固结为一体，底部与抗浮筏板之间留有大于面板梁竖向沉降值的间隙；面板梁横向两侧与道路路基之间设置搭板，路面层填筑于面板梁、搭板之上。搭板之上。搭板之上。

【技术实现步骤摘要】
适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及地铁隧道保护及抗浮结构领域，特别涉及一种适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构及施工方法。
技术背景
[0002]随着城市道路及地铁工程的大量建设，新建道路与既有地铁隧道相互交叉的情况逐渐增多，为节约地面土地资源，新建道路多选择下压至地下的方式。然而，当新建道路与既有地铁隧道交叉，且道路标高位于地面以下时，就需要在既有地铁隧道上方大量挖方，在地铁上方挖方卸载会产生两方面的问题：一方面，因地铁隧道上方挖方卸载，会引起地铁隧道上浮或回弹变形，特别是当卸载后的隧道覆土不足1倍洞径时，这种上浮或回弹变形尤为严重，目前由开挖卸载引起的地铁隧道上浮案例屡屡出现，后续处理难度极大；另一方面，道路建成后运营阶段，车辆振动荷载通过岩土体传播至隧道结构，会造成轨道松动变形和结构长期疲劳破坏，并且会对处于软弱地层中的盾构隧道造成挤压变形；这两方面的问题均会影响地铁隧道结构及运营安全。
[0003]目前浅埋隧道的抗浮主要通过在洞内采取措施解决，如洞内配重、洞内抗浮锚杆、洞内抗拔桩等，但在洞内采取抗浮措施会对隧道衬砌造成一定损伤，节点的防水亦难以处理，并且在既有运营地铁隧道施工，需要地铁停运，并需破坏既有轨道结构，代价极大。浅埋隧道抗压保护措施主要有周边土体加固及门架式筏板等方式，但周边土体加固方式耐久性有限，且效果较差，门架式筏板易随着道路车辆长期荷载下沉，对既有地铁隧道产生挤压变形，尤其对盾构隧道影响更甚。基于以上原因，有必要研究一种适用于道路上跨既有浅埋隧道的兼具抗压及抗浮功能的保护结构及施工方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的问题是提供一种适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构，既可防止既有隧道因上方挖方卸载引起的上浮或回弹变形，同时可保护地铁隧道免受上方道路车辆振动荷载影响。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构，包括抗浮结构和抗压结构，其特征是：所述抗浮结构包括若干沿道路横向间隔设置的抗浮结构单元，各抗浮结构单元由预应力抗拔桩和抗浮筏板构成，预应力抗拔桩位于既有地铁隧道两侧外，抗浮筏板位于既有地铁隧道上方且与其中心线垂直，抗浮筏板与各预应力抗拔桩顶端固结为一体，形成门架式结构；所述抗压结构由基础桩和面板梁构成，基础桩在两侧预应力抗拔桩外侧间隔设置，位于抗浮筏板上方的面板梁与各基础桩固结为一体，面板梁底部与抗浮筏板之间留有大于面板梁竖向沉降值的间隙；所述面板梁横向两侧与道路路基之间设置搭板，路面层填筑于面板梁、搭板之上。
[0007]本专利技术所要解决的另一技术问题是提供上述适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道
的保护结构的施工方法，该方法包括如下步骤：
[0008]①
从地表初步开挖既有地铁隧道上方土体，开挖至不使地铁隧道产生回弹变形的标高；
[0009]②
沿既有地铁隧道纵向划分剩余土体开挖宽度，每段开挖宽度以可施工一抗浮结构单元为限，开挖标高为抗浮筏板底面；
[0010]③
开挖第一段土体，施工第一个抗浮结构单元；
[0011]④
待第一个抗浮结构单元达到设计强度并施加抗拔预应力后，开挖第二段土体，施工第二个抗浮结构单元；
[0012]⑤
重复上述步骤
③
、步骤
④
，依次施工剩余抗浮结构单元；
[0013]⑥
各抗浮结构单元施工完成后，施工抗压结构中的基础桩，在基础桩顶端整体施工面板梁，面板梁与各抗浮筏板内的间隙内填充高压缩性材料；
[0014]⑦
施工面板梁与道路路基之间的搭板；
[0015]⑧
在面板梁、搭板之上填筑路面层。
[0016]本专利技术的有益效果主要体现在如下方面：
[0017]一、采用预应力抗拔桩及抗浮筏板弥补隧道抗浮不足，在局部土体开挖后对地铁隧道起到锁定作用，防止隧道上浮或回弹变形；
[0018]二、采用基础桩及面板梁承担路面荷载，有效保护地铁隧道免受上方道路车辆振动荷载影响；通过高压缩性材料释放上方面板梁沉降，避免隧道挤压变形风险，
[0019]三、结构受力清晰，施工方便。
附图说明
[0020]本说明书包括如下五幅附图：
[0021]图1是本专利技术适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构的纵断面示意图；
[0022]图2是沿图1中A
‑
A线的剖面图；
[0023]图3是本专利技术适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构中面板梁的纵断面示意图；
[0024]图4是图1中B局部放大图；
[0025]图5是图2中C局部放大图；
[0026]图中示出主要构件及所对应的标记：既有地铁隧道10、预应力抗拔桩20、抗浮筏板30、基础桩40、高压缩性材料50、面板梁60、横梁61、冠梁62、搭板70、路面层80。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0028]参照图1和图2，本专利技术的适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构，包括抗浮结构和抗压结构。所述抗浮结构包括若干沿道路横向间隔设置的抗浮结构单元，各抗浮结构单元由预应力抗拔桩20和抗浮筏板30构成，预应力抗拔桩20位于既有地铁隧道10两侧外，抗浮筏板30位于既有地铁隧道10上方且与其中心线垂直，抗浮筏板30与两侧预应力抗拔桩20顶端固结为一体，形成门架式结构。所述抗浮结构在土体分段开挖后对既有地铁隧道锁紧的作用，可减少开挖卸载引起的回弹变形。
[0029]参照图1和图2，所述抗压结构由基础桩40和面板梁60构成，基础桩40在两侧预应力抗拔桩20外侧间隔设置，位于抗浮筏板30上方的面板梁60与各基础桩40固结为一体，面板梁60底部与抗浮筏板30之间留有大于面板梁60竖向沉降值的间隙，以释放面板梁60承压引起的沉降变形。所述面板梁60横向两侧与道路路基之间设置搭板70，路面层80填筑于面板梁60、搭板70之上。所述抗压结构承担路面荷载，面板梁60位于抗浮筏板30上方且留有空隙，路面荷载由面板梁60传递至基础桩40，避免面板梁60通过岩土体向下传递荷载并挤压既有地铁隧道10。
[0030]参照图3、图4和图5，所述面板梁60的底部结构包括由面板底面向下凸起形成的横梁61、冠梁62，纵向延伸的冠梁62位于面板梁60横向两侧，横梁61纵向间隔设置，面板底面下由横梁61、冠梁62形成容纳对应抗浮筏板30的空腔，所述高压缩性材料50填充于抗浮筏板30外壁与空腔内壁之间的间隙内。所述高压缩性材料50可优选采用聚乙烯闭孔泡沫。
[0031]参照图1和图2，所述基础桩40设置于横梁61、冠梁62交汇的节点处。面板梁60在基础桩40施工完成后整体浇注而成。所述冠梁62的外侧具有支撑搭板70的牛腿结构。
[0032]参照图1至图5，本专利技术适用于道路上跨既本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构，包括抗浮结构和抗压结构，其特征是：所述抗浮结构包括若干沿道路横向间隔设置的抗浮结构单元，各抗浮结构单元由预应力抗拔桩(20)和抗浮筏板(30)构成，预应力抗拔桩(20)位于既有地铁隧道(10)两侧外，抗浮筏板(30)位于既有地铁隧道(10)上方且与其中心线垂直，抗浮筏板(30)与各预应力抗拔桩(20)顶端固结为一体，形成门架式结构；所述抗压结构由基础桩(40)和面板梁(60)构成，基础桩(40)在两侧预应力抗拔桩(20)外侧间隔设置，位于抗浮筏板(30)上方的面板梁(60)与各基础桩(40)固结为一体，面板梁(60)底部与抗浮筏板(30)之间留有大于面板梁(60)竖向沉降值的间隙；所述面板梁(60)横向两侧与道路路基之间设置搭板(70)，路面层(80)填筑于面板梁(60)、搭板(70)之上。2.如权利要求1所述的适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构，其特征是：所述面板梁(60)的底部结构包括由面板底面向下凸起形成的横梁(61)、冠梁(62)，纵向延伸的冠梁(62)位于面板梁(60)横向两侧，横梁(61)纵向间隔设置，面板底面下由横梁(61)、冠梁(62)形成容纳对应抗浮筏板(30)的空腔，所述高压缩性材料(50)填充于抗浮筏板(30)外壁与空腔内壁之间的间隙内。3.如权利要求2所述的适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构，其特征是：所述基础桩(40)设置于横梁(61)、冠梁(62)交汇的节点处。4.如权利要求2所述的适用于道路上跨既有浅埋地铁隧道的保护结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：田治旺，周勇，周明亮，王刚，彭帅，王呼佳，张常委，张列，宋南涛，李文武，周峻，林捷昂，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：