適用于超淺覆土條件下的水下隧道施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地下工程技術(shù)領(lǐng)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(jié)合的修建水下隧道的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水下隧道常用的施工方法有盾構(gòu)法、礦山法、沉管法和圍堰明挖法四種。盾構(gòu)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(jù)地質(zhì)條件不同所需的覆蓋層厚度不同，但一般不小于1.f5D。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(xiàn)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。
[0003]也就是說現(xiàn)有技術(shù)中:盾構(gòu)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(shè)環(huán)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(shù)無法實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問題，本發(fā)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。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明設(shè)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:
[0006]I)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；
[0007]2)在其中一工作豎井內(nèi)利用頂管機沿擬建隧道走向在擬建隧道結(jié)構(gòu)外的兩側(cè)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；
[0008]3)在每根所述鋼管內(nèi)敷設(shè)第一凍結(jié)管，并在每根鋼管內(nèi)填充混凝土 ；
[0009]4)將擬建隧道結(jié)構(gòu)頂板以上且是在河床范圍內(nèi)的土體進行水下挖除，沿擬建隧道走向在擬建隧道結(jié)構(gòu)頂板上水下鋪設(shè)多個槽型鋼模板，且相鄰的槽型鋼模板的側(cè)壁密封連接;
[0010]5)水下向每個槽型鋼模板的凹槽內(nèi)澆筑混凝土，混凝土達到強度后回填土至原河床標尚;
[0011]6)從每個工作豎井中向位于最外側(cè)的槽型鋼模板的側(cè)壁沿擬建隧道走向施工多根相互平行的第二凍結(jié)管；
[0012]7)啟動冷凍系統(tǒng)，通過第一凍結(jié)管和第二凍結(jié)管內(nèi)的低溫鹽水循環(huán)對周邊土體進行凍結(jié)；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(nèi)的混凝土組成的抵抗外側(cè)水土壓力的受力體系；
[0013]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(nèi)的土體，并在擬建隧道輪廓外四周施做網(wǎng)噴混凝土；
[0014]9)在網(wǎng)噴混凝土內(nèi)側(cè)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；
[0015]10)關(guān)閉冷凍系統(tǒng)。
[0016]優(yōu)選的，步驟2)中，多根鋼管形成“U”形管幕。
[0017]優(yōu)選的，所述鋼管的直徑d的范圍為:d彡1.0米。
[0018]優(yōu)選的，步驟3)中，所述第一凍結(jié)管靠近所述鋼管的內(nèi)壁，且是遠離擬建隧道的軸線的一側(cè)。
[0019]優(yōu)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。
[0020]作為優(yōu)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(cè)板和第二側(cè)板；所述第一側(cè)板和第二側(cè)板上設(shè)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。
[0021]優(yōu)選的，所述第二側(cè)板的外側(cè)壁上還設(shè)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。
[0022]優(yōu)選的，步驟9)中，在施做網(wǎng)噴的混凝土內(nèi)添加速凝劑和抗凍劑。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用槽型鋼模板并在槽型鋼模板內(nèi)澆筑混凝土，其配合填充混凝土的鋼管和凍結(jié)管形成的凍土帷幕，組成了封閉的受力結(jié)構(gòu)，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(jié)管，克服了盾構(gòu)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(fā)明采用的槽型鋼模板進行防水和受力，并且利用凍結(jié)管形成的環(huán)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(yōu)勢。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明隧道縱剖面示意圖
[0025]圖2是本發(fā)明隧道兩側(cè)及底部鋼管帷幕施工后橫斷面圖
[0026]圖3是本發(fā)明隧道頂部覆土置換為混凝土后橫斷面圖
[0027]圖4是本發(fā)明水底混凝土澆筑模板連接詳圖
[0028]圖5是圖1隧道周邊防水帷幕形成后的A-A剖面圖
[0029]圖6是圖1隧道周邊防水帷幕形成后的B-B剖面圖
[0030]圖7是本發(fā)明隧道初期支護及二次襯砌澆筑后橫斷面圖
[0031]圖中:擬建隧道1、工作豎井2、鋼管3、第一凍結(jié)管4、槽型鋼模板5(底板5.1、第一側(cè)板5.2、第二側(cè)板5.3、通孔5.4、螺栓5.5、止水條溝槽5.6、止水條5.7)、第二凍結(jié)管6、環(huán)形凍土帷幕7、U形凍土帷幕8、網(wǎng)噴混凝土 9、隔離層和噴膜防水層10、襯砌混凝土 11。
【具體實施方式】
[0032]下面通過圖1?圖7以及列舉本發(fā)明的一些可選實施例的方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案(包括優(yōu)選技術(shù)方案)做進一步的詳細描述，本實施例內(nèi)的任何技術(shù)特征以及任何技術(shù)方案均不限制本發(fā)明的保護范圍。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明設(shè)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:
[0034]I)在水域范圍之外的擬建隧道I軸線處各施工一個工作豎井2 ;工作井2的尺寸需滿足后續(xù)頂管施工所需的空間；
[0035]2)在其中一工作豎井2內(nèi)利用頂管機在擬建隧道I結(jié)構(gòu)的兩側(cè)外壁及底部外壁沿隧道走向頂進多根鋼管3，所述被頂進的鋼管3從另一工作井2中穿出；如圖2所示，優(yōu)選的，多根所述鋼管3在擬建隧道I結(jié)構(gòu)的兩側(cè)外壁及底部形成“U”形管幕；由于擬建隧道I結(jié)構(gòu)頂板以上覆土厚度H太小，擬建隧道I頂板以上無法進行頂管施工，故僅在擬建隧道I側(cè)壁和底部下形成沿著擬建隧道I縱向貫通的U形管幕；優(yōu)選的，所述鋼管3的直徑不小于
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