软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构及其施工方法

摘要

本发明涉及一种软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构，包括既有隧道、新建地铁站、新建地铁盾构隧道和由钢管构成的管棚，既有隧道同新建地铁盾构隧道交叉且沿上下方向错开，管棚将既有隧道同新建地铁盾构隧道沿上下方向隔离开，主钢管的一端同新建地铁站的地连墙连接在一起、另一端仅通过所在区域的土体支撑且超出既有隧道的距离为既有隧道的宽度以上。本发明的软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构施工方法为先施工管棚，然后施工新建地铁隧道。本发明具有能够降低新建地铁盾构隧道横穿既有隧道时对既有隧道的影响的优点，解决了建筑横穿既有隧道的新建地铁隧道队现有隧道的影响大的问题。

权利要求

1.一种软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构施工方法，其特征在于，第一步、制作管棚，制作管棚的具体过程为：以新建地铁站为施工空间对土体进行钻孔形成一排主钢管安装孔并在每一个主钢管安装孔内安装入一根主钢管，柱钢管的一端同新建地铁站的地连墙连接在一起、另一端超出既有隧道的距离为既有隧道的宽度以上，主钢管安装孔沿新建地铁盾构隧道的设计延伸方向延伸，第一个主钢管安装孔沿竖直方向的投影位于新建地铁盾构隧道设计位置的一侧，最后一个主钢管安装孔沿竖直方向的投影位于新建地铁盾构隧道设计位置的另一侧，所有的所述主钢管形成管棚；给主钢管内注入水泥浆液，水泥浆液固化后形成填充在住钢管内的主钢管部内芯；第二步、在管棚远离既有隧道的一侧掘进形成新建地铁盾构隧道；第一步中相邻的主钢管通过以下步骤连接在一起： 1‑1、在一根主钢管内装入柔性密封管；1 ‑2、给柔性密封管充气进行鼓起，柔性密封管鼓起时将收缩在一根主钢管内的外端设有一根主钢管部锡盖的一根主钢管部支钢管顶出一根主钢管；1‑3、取出柔性密封管；1‑4、在一根主钢管内注入水泥浆液，水泥浆在一根主钢管内固化形成一根主钢管部内芯，水泥浆液在一根主钢管部支钢管内固化形成一根主钢管部支钢管部内芯；1‑5、在另一根主钢管内装入柔性密封管； 1‑6、给柔性密封管充气进行鼓起，柔性密封管鼓起时将收缩在另一根主钢管内的外端设有另一根主钢管部锡盖的另一根部支钢管顶出到另一根支钢管部锡盖同一根主钢管部锡盖抵接在一起；1‑7、取出柔性密封管；1‑8、将另一主钢管和一根主钢管分别同电源的两极连接在一起进行通电的同时给另一根主钢管内鼓气，电源的电流使得一根主钢管部锡盖和另一根主钢管部锡盖熔化，鼓入的气体使得熔化状态的一根主钢管部锡盖和另一根主钢管部锡盖被吹出空洞而使得一根主钢管部支钢管部内芯裸露于另一根主钢管部支钢管的内部空间；1‑9、在另一根主钢管内注入水泥浆液，水泥浆液在另一根主钢管内固化形成另一根主钢管部内芯且在另一根主钢管部支钢管内形成同一主钢管部支钢管部内芯粘结在一起的另一根主钢管部支钢管部内芯。

2.根据权利要求1所述的软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构施工方法，其特征在于，第一步钻孔时为间隔施工即相邻的两个主钢管安装孔为间隔钻出，在钻出下一个主钢管安装孔前在上一个主钢管安装孔内安装入主钢管，在下一个主钢管安装孔内安装入主钢管前在上一个主钢管内注入水泥浆液。

3.根据权利要求1所述的软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构施工方法，其特征在于，1‑8中气体还从另一根主钢管上的透气孔流出而在土体内形成凹坑，1‑9中注入的水泥浆液还流入所述凹坑内形成平衡翼。

说明书

软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构及其施工方法。

背景技术

[0002] 随着地下空间开发受到越来越大的重视，作为地下空间开发重点的城市轨道交通也受到越来越多的关注。在城市进行地铁隧道建设经常遇到新建地铁隧道横穿既有隧道的
情况。新建盾构地铁隧道横穿既有隧道不可避免会引起隧道周围土体位移场，尤其是软土
地区，土体工程性质差则更为严重。在土体位移场作用下既有隧道的附加荷载增加，进而对
隧道产生严重不利影响，诸如管片开裂、螺栓脱开、渗漏水、纵向不均匀沉降等，影响既有隧
道中地铁的正常运营。

[0003] 盾构隧道掘进前采用管棚支护方式对软土地区隧道周围土体进行加固，其主要原理是在新建隧道与既有隧道之间加入一层隔断结构，通过隔断结构限制盾构隧道掘进、注
浆、支护等过程中可能引起的位移场，进而减少新建隧道施工过程对正在运营盾构隧道的
影响。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种能够降低新建地铁盾构隧道横穿既有隧道时对既有隧道的影响的软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构，解决了建筑横穿既有隧道的新建地铁隧道
队现有隧道的影响大的问题。

[0005] 以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构，包括既有隧道、新建地铁站和同新建地铁站连通的两条新建地铁盾构隧道，所述
既有隧道同新建地铁盾构隧道交叉且沿上下方向错开，其特征在于，还包括位于既有隧道
同新建地铁盾构隧道交叉处的管棚，所述管棚隔离将既有隧道同新建地铁盾构隧道沿上下
方向隔离开，所述管棚包括如果沿新建地铁盾构隧道延伸方向延伸的主钢管，所述主钢管
内填充有在主钢管安装在既有隧道同新建地铁盾构隧道之间后注入水泥浆液固化而成的
主钢管部内芯，所述主钢管的一端同所述新建地铁站的地连墙连接在一起、另一端仅通过
所在区域的土体支撑且超出既有隧道的距离为既有隧道的宽度以上，所述管棚沿新建地铁
盾构隧道宽度方向的两端都沿新建地铁盾构隧道的宽度方向超出新建地铁盾构隧道。设置
管棚隔离在既有隧道和新建隧道之间，从而能够降低新建地铁隧道时对既有地铁隧道的影
响。主钢管内注入水泥浆液形成内芯，能够提高钢管的结构驱动和延缓主钢管的老化速度。
主钢管的一端建筑新建地铁站进行支撑，能够提高管棚的抗位移效果。

[0006] 作为优选，所述既有隧道有两条，每一条新建地铁盾构隧道各通过一个所述管棚同两个所述既有隧道隔离开。能够提高施工时的方便些。

[0007] 作为优选，所述主钢管上设有透气孔，沿主钢管轴向相邻的所述透气孔之间沿主钢管的周向错开。既能够提高注浆时的注入速度和内芯的密实性，又能够降低透气孔的设
置对主钢管强度的影响。

[0008] 作为优选，所述透气孔为内端小外端大的锥形孔，所述主钢管部内芯延伸到所述透气孔内形成凸起，所述凸起上浇筑有用于封堵所述透气孔的锥形堵头，所述锥形堵头突
出于所述主钢管的外周面。能够防止主钢管植入土体内时土进行透气孔而产生闭塞现象。
没有注浆前锥形堵头为封闭在透气孔内的，主钢管植入后才将锥形堵头顶出、然后进行注
浆。

[0009] 作为优选，所述主钢管的外部还穿设有贯穿主钢管的壁而钩接在主钢管的内周面上的两排沿主钢管的周向分布的支钢管，所述支钢管所述主钢管部内芯设有穿设在所述支
钢管内的支钢管部内芯；所述主钢管在形成主钢管部内芯前，所述支钢管能够收缩到所述
主钢管内；相邻的两根所述主钢管之间，一根主钢管上的朝向另一根主钢管的所述支钢管
内的支钢管部内芯同另一根主钢管上的朝向一根主钢管的所述支钢管内的支钢管部内芯
粘结在一起。能够使得管棚的各主钢管连成一体，从而提高管棚的抗沉降能力。

[0010] 作为优选，相邻的两根所述主钢管之间，一根主钢管上的朝向另一根主钢管的所述支钢管同另一根主钢管上的朝向一根主钢管的所述支钢管之间还通过锡焊接在一起。

[0011] 本发明还提供了一种软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构施工方法，其特征在于，第一步、制作管棚，制作管棚的具体过程为：以新建地铁站为施工空间对土体进行钻
孔形成一排主钢管安装孔并在每一个主钢管安装孔内安装入一根主钢管，柱钢管的一端同
新建地铁站的地连墙连接在一起、另一端超出既有隧道的距离为既有隧道的宽度以上，主
钢管安装孔沿新建地铁盾构隧道的设计延伸方向延伸，第一个主钢管安装孔沿竖直方向的
投影位于新建地铁盾构隧道设计位置的一侧，最后一个主钢管安装孔沿竖直方向的投影位
于新建地铁盾构隧道设计位置的另一侧，所有的所述主钢管形成管棚；给主钢管内注入水
泥浆液，水泥浆液固化后形成填充在住钢管内的主钢管部内芯；第二步、在管棚远离既有隧
道的一侧掘进形成新建地铁盾构隧道。

[0012] 作为优选，第一步钻孔时为间隔施工即相邻的两个主钢管安装孔为间隔钻出，在钻出下一个主钢管安装孔前在上一个主钢管安装孔内安装入主钢管，在下一个主钢管安装
孔内安装入主钢管前在上一个主钢管内注入水泥浆液。

[0013] 作为优选，第一步中相邻的主钢管通过以下步骤连接在一起： 1‑1、在一根主钢管内装入柔性密封管； 2‑2、给柔性密封管充气进行鼓起，柔性密封管鼓起时将收缩在一根主
钢管内的外端设有一根主钢管部锡盖的一根主钢管部支钢管顶出一根主钢管；1‑3、取出柔
性密封管；1‑4、在一根主钢管内注入水泥浆液，水泥浆在一根主钢管内固化形成一根主钢
管部内芯，水泥浆液在一根主钢管部支钢管内固化形成一根主钢管部支钢管部内芯；1‑5、
在另一根主钢管内装入柔性密封管； 1‑6、给柔性密封管充气进行鼓起，柔性密封管鼓起时
将收缩在另一根主钢管内的外端设有另一根主钢管部锡盖的另一根部支钢管顶出到另一
根支钢管部锡盖同一根主钢管部锡盖抵接在一起；1‑7、取出柔性密封管；1‑8、将另一主钢
管和一根主钢管分别同电源的两极连接在一起进行通电的同时给另一根主钢管内鼓气，电
源的电流使得一根主钢管部锡盖和另一根主钢管部锡盖熔化，鼓入的气体使得熔化状态的
一根主钢管部锡盖和另一根主钢管部锡盖被吹出空洞而使得一根主钢管部支钢管部内芯
裸露于另一根主钢管部支钢管的内部空间；1‑9、在另一根主钢管内注入水泥浆液，水泥浆
液在另一根主钢管内固化形成另一根主钢管部内芯且在另一根主钢管部支钢管内形成同
一主钢管部支钢管部内芯粘结在一起的另一根主钢管部支钢管部内芯。能够不开外土体即
能够将主钢管的内芯连接在一起。

[0014] 作为优选，1‑8中气体还从另一根主钢管上的透气孔流出而在土体内形成凹坑，1‑9中注入的水泥浆液还流入所述凹坑内形成平衡翼。抗下沉效果好。

[0015] 本发明具有下述优点：能够有效降低新建地铁盾构隧道队既有隧道的影响。

附图说明

[0016] 图1为本发明实施例一中的俯视图。

[0017] 图2为本发明实施例一中的剖面图。

[0018] 图3为本发明实施例二中的主钢管的剖面示意图。

[0019] 图4为实施例二中对相邻的两根主钢管进行施工且仅一个主钢管进行了注浆时的示意图。

[0020] 图5为实施例二中的相邻的两根主钢管施工完毕时的示意图。

[0021] 图中：既有隧道1、新建地铁站2、新建地铁盾构隧道3、管棚4、透气孔6、锥形堵头7、支钢管8、钩头9、锡盖10、一根主钢11、一根主钢管部支钢管12、一根主钢管部内芯13、一根
主钢管部支钢管部内芯14、另一根主钢管15、另一根部支钢管16、另一根支钢管部锡盖17、
一根主钢管部锡盖18、另一根主钢管部内芯19、另一根主钢管部支钢管部内芯20、平衡翼
21。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

[0023] 实施例一，参见图1和图2，一种软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构，包括既有隧道1、新建地铁站2和同新建地铁站连通的两条新建地铁盾构隧道3。既有隧道同新建地
铁盾构隧道交叉且沿上下方向错开。既有隧道同新建地铁盾构隧道交叉处的管棚4。管棚将
既有隧道同新建地铁盾构隧道沿上下方向隔离开。既有隧道有两条，每一条新建地铁盾构
隧道各通过一个管棚同两个既有隧道隔离开。管棚包括若干沿新建地铁盾构隧道延伸方向
延伸的主钢管5。主钢管上设有透气孔，沿主钢管轴向相邻的所述透气孔之间沿主钢管的周
向错开。主钢管内填充有在主钢管安装在既有隧道同新建地铁盾构隧道之间后注入水泥浆
液固化而成的主钢管部内芯。主钢管的一端同新建地铁站的地连墙连接在一起、另一端仅
通过区域的土体支撑且超出既有隧道中远离新建地铁站的既有隧道的距离为既有隧道的
宽度以上。管棚沿新建地铁盾构隧道宽度方向的两端都沿新建地铁盾构隧道的宽度方向超
出新建地铁盾构隧道。相邻的主钢管的水平距离为350毫米。

[0024] 对软土体区新建地铁隧道横穿既有隧道结构施工的方法为：第一步、制作管棚，制作管棚的具体过程为：以新建地铁站为施工空间对土体进行钻孔形成一排主钢管安装孔并
在每一个主钢管安装孔内安装入一根主钢管，柱钢管的一端同新建地铁站的地连墙连接在
一起、另一端超出既有隧道的距离为既有隧道的宽度以上，主钢管安装孔沿新建地铁盾构
隧道的设计延伸方向延伸，第一个主钢管安装孔沿竖直方向的投影位于新建地铁盾构隧道
设计位置的一侧，最后一个主钢管安装孔沿竖直方向的投影位于新建地铁盾构隧道设计位
置的另一侧，所有的所述主钢管形成管棚；给主钢管内注入水泥浆液，水泥浆液固化后形成
填充在住钢管内的主钢管部内芯；第二步、在管棚远离既有隧道的一侧掘进形成新建地铁
盾构隧道。第一步钻孔时为间隔施工即相邻的两个主钢管安装孔为间隔钻出，在钻出下一
个主钢管安装孔前在上一个主钢管安装孔内安装入主钢管，在下一个主钢管安装孔内安装
入主钢管前在上一个主钢管内注入水泥浆液。

[0025] 实施例，同实施例一的不同之处为：

[0026] 参见图3，主钢管上的透气孔6为内端小外端大的锥形孔。透气孔内盖有锥形堵头7。锥形堵头的内端伸到主钢管内。

[0027] 主钢管的两侧还设有支钢管8。支钢管穿设在主钢管的壁上。支钢管的内端设有钩头9。支钢管能够收缩在主钢管内。支钢管的外端设有锡盖10而封闭住。

[0028] 第一步中相邻的主钢管通过以下步骤连接在一起：

[0029] 参见图4， 1‑1、在一根主钢11内装入柔性密封管； 2‑2、给柔性密封管充气进行鼓起，柔性密封管鼓起时将收缩在一根主钢管内的一根主钢管部支钢管12和一根主钢管上的
锥形堵头7顶出一根主钢管；1‑3、取出柔性密封管；1‑4、在一根主钢管内注入水泥浆液，水
泥浆在一根主钢管内固化形成一根主钢管部内芯13，水泥浆液在一根主钢管部支钢管内固
化形成一根主钢管部支钢管部内芯14。

[0030] 参见图5，1‑5、在另一根主钢管15内装入柔性密封管； 1‑6、给柔性密封管充气进行鼓起，柔性密封管鼓起时将收缩在另一根主钢管内的另一根部支钢管16顶出到另一根支
钢管部锡盖17同一根主钢管部锡盖18抵接在一起，另一根主钢管上的锥形堵头7已被顶出；
1‑7、取出柔性密封管；1‑8、将另一主钢管和一根主钢管分别同电源的两极连接在一起进行
通电的同时给另一根主钢管15鼓气，鼓气时气流从另一根主钢管上的透气孔流出而在土体
内形成凹坑且使得堵头被进一步吹出，电源的电流使得一根主钢管部锡盖和另一根主钢管
部锡盖熔化，鼓入的气体使得熔化状态的一根主钢管部锡盖和另一根主钢管部锡盖被吹出
空洞而使得一根主钢管部支钢管部内芯裸露于另一根主钢管部支钢管的内部空间；1‑9、在
另一根主钢管内注入水泥浆液，水泥浆液在另一根主钢管内固化形成另一根主钢管部内芯
19且在另一根主钢管部支钢管内形成同一主钢管部支钢管部内芯粘结在一起的另一根主
钢管部支钢管部内芯20，注入的水泥浆液还流入凹坑内连同锥形堵头一起形成平衡翼21。
锡固化后将另一根部支钢管和一根部支钢管锡焊接在一起。