一种地道桥钢盾构顶进施工装置及施工方法

技术领域

本发明涉及一种地道桥钢盾构顶进施工装置及施工方法。

背景技术

随着我国高速公路建设规模不断增加，新建和改建工程日益增多。当新建道路与既有道路相交时，下穿既有道路是易于接受的施工方法。地道桥顶进施工是将整体预制的结构物一次或分段顶进到位。然而，地道桥顶进易发生既有路面沉降和水平位移等问题。因此，目前亟需一种有效控制既有道路沉降和水平位移，保证地道桥顶进期间既有道路畅通的施工装置及施工方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种有效控制既有道路沉降和水平位移，保证地道桥顶进期间既有道路畅通的地道桥钢盾构顶进施工装置及施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明之地道桥钢盾构顶进施工装置，包括子盾构、梁、墩柱、盾构外壳和子盾构液压推进系统；

所述子盾构包括子盾构底板、顶板、刃脚和减阻板，所述梁包括军用梁、顶托梁、主梁和底托梁，所述子盾构底板位于子盾构底部，与顶托梁前端上部相连接，所述子盾构顶板位于子盾构上部，与军用梁相连接，所述刃脚位于子盾构顶部最前端，与子盾构液压推进系统相连接，所述减阻板安装在子盾构刃脚尾部，所述军用梁位于顶托梁与盾构外壳之间，所述顶托梁位于墩柱上方，所述主梁分布于墩柱中间，所述底托梁位于墩柱底部，所述子盾构设在钢盾构上部，通常设有N个子盾构，将上部开挖面分成N等分，所述子盾构液压推进系统位于子盾构顶部，与军用梁相连接。

进一步，所述墩柱包括支垫钢板、矮柱、横向连接工钢和纵向连接工钢，所述支垫钢板位于主梁联合墩柱形成格子的下部，所述矮柱沿墩柱高度连接，所述横向连接工钢沿墩柱高度横向水平分布，所述纵向连接工钢沿墩柱高度纵向水平分布。

进一步，所述减阻板与相对应的子盾构等宽，与地道桥等长，厚度为3mm。

进一步，所述盾构外壳总宽度值大于框架桥宽度值30mm，以降低顶进过程中地道桥两侧与土体的摩擦阻力。

进一步，所述每个子盾构液压顶进系统布置安装30t双向作用油压千斤顶2台，用于盾构切土前进，油顶由液压操作台控制。

本发明之地道桥钢盾构顶进施工方法，包括以下步骤：

（1）地道桥预制与修整；

（2）试顶；

（3）钢盾构基底处理；

（4）钢盾构墩柱安装；

（5）梁安装；

（6）子盾构安装；

（7）盾构外壳安装；

（8）顶进作业。

优选的，步骤（1）中，按照设计图纸进行地道桥预制，可分节预制，在盾构安装前对地道桥前端面跑模较严重部分进行必要修整。

优选的，步骤（2）中，在盾构安装前必须预先将地道桥推动，以确认滑板无粘连。

优选的，步骤（3）中，在路基边坡下放出盾构墩柱滑板线，当盾构滑板位伸入路基边坡，采用开槽方式进行处理，对墩柱基底进行硬化处理；当基底承载力达150KPa以上时滑板可不作硬化处理。

优选的，步骤（4）中，将墩柱吊入基槽中与预先埋设于框架桥前端滑板平整焊接，焊缝位V30º坡口，焊接后复测滑板坡度。

优选的，步骤（5）中，底托梁按滑板轴线平行等分安装，下托梁与滑板连接采用每50cm间距焊接10cm的间断焊，采用两侧同步焊接。

优选的，步骤（6）中，子盾构从母构体两侧向中间进行安装，安装时采用定位装置定位焊接，子盾构与母构体间隙为4mm，正负误差允许1mm。

优选的，步骤（7）中，盾构外壳安装后其总宽值大于框架桥总宽约30mm，由此间隙来降低顶推过程中框架桥两侧与土体产生的摩擦阻力。超宽造成的土损失在框架桥顶推到位时进行压浆补充。顶板敷设后对整体平面进行检测，高差小于5mm。

优选的，步骤（8）中，钢盾构顶层土体采用子盾构切削，两侧土体几何尺寸由人工修整，必须保证掘进断面的几何尺寸和掘进的轴线，钢盾构两侧的土体可适当超挖，不得大于10cm。中心土按坡比1:0.75开挖，底部至底板距离预留1.5m顶进行程，土方采用一台挖掘机挖土，凿除的周围松散的卵石注浆体清理干净，形成的空洞采用速凝混凝土回填密实平整。所有的土方由自卸汽车外运至卸土区。

本发明的有益效果：

本发明钢盾构顶进施工装置采用网格化原理，化整为零，有效控制既有道路沉降和水平位移，保证地道桥顶进期间既有道路畅通，不仅适用于高速公路地道桥顶进施工，还适用于城市地下通道及管线建设，具有施工技术简易，安全，实用等优点。

附图说明

图1 为本发明一种地道桥钢盾构顶进施工装置的示意图（侧剖图）；

图2 为本发明一种地道桥钢盾构顶进施工装置的示意图（正剖图）；

图1中：1、子盾构；2、子盾构底板；3、子盾构顶板；4、刃脚；5、减阻板；6、军用梁；7、顶托梁；8、主梁；9、底托梁；16、油压千斤顶；

图2中：10、墩柱；11、支垫钢板；12、矮柱；13、横向连接工钢；14、纵向连接工钢；15、盾构外壳。

具体实施方式

为了便于理解本发明，以下将结合附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

参见图1、图2，一种地道桥钢盾构顶进施工装置，包括子盾构1、梁、墩柱10、盾构外壳15和子盾构液压推进系统；

所述子盾构1包括子盾构底板2、顶板3、刃脚4和减阻板5，所述梁包括军用梁6、顶托梁7、主梁8和底托梁9，所述子盾构底板2位于子盾构底部，与顶托梁7前端上部相连接，所述子盾构顶板3位于子盾构上部，与军用梁6相连接，所述刃脚4位于子盾构1顶部最前端，与子盾构液压推进系统相连接，所述减阻板5安装在子盾构1刃脚4尾部，与相对应的子盾构等宽，与地道桥等长，厚度为3mm，所述军用梁6位于顶托梁7与盾构外壳15之间，用于增加钢盾构刚度，所述顶托梁7位于墩柱10上方，所述主梁8分布于墩柱10中间，所述底托梁9位于墩柱10底部；所述子盾构1设在钢盾构上部，通常设有N个子盾构1，将上部开挖面分成N等分，当子盾构1向前顶进时，其上部土方由前端锯齿刃脚切割下落，减阻板5因子盾构牵引向前运动，将大面积摩擦造成的破坏性剪切力以大化小，使覆盖土处于稳定状态，所述子盾构液压推进系统位于子盾构顶部，与军用梁6相连接，用于顶进子盾构，从而使前端锯齿刃脚切割土体下落。

本实施例中，所述墩柱10包括支垫钢板11、矮柱12、横向连接工钢13和纵向连接工钢14，所述支垫钢板11位于主梁8联合墩柱10形成格子的下部，所述矮柱12沿墩柱高度连接，所述横向连接工钢13沿墩柱10高度横向水平分布（横向与顶进方向垂直），所述纵向连接工钢14沿墩柱10高度纵向水平分布（纵向同顶进方向）。所述墩柱10联合主梁8将土体分为若干格子，每层下部设一块支垫钢板11，将每层封闭成独立箱室。

本实施例中，所述盾构外壳15总宽度值大于框架桥宽度值30mm，以降低顶进过程中地道桥两侧与土体的摩擦阻力。

本实施例中，所述子盾构液压推进系统采用若干个油压千斤顶16。

施工方法，包括以下步骤：

（1）地道桥预制与修整；

（2）试顶；

（3）钢盾构基底处理；

（4）钢盾构墩柱10安装；

（5）梁安装；

（6）子盾构1安装；

（7）盾构外壳15安装；

（8）顶进作业；

步骤（1）中，按照设计图纸进行地道桥预制，可分节预制，在盾构安装前对地道桥前端面跑模较严重部分进行必要修整。

步骤（2）中，在盾构安装前必须预先将地道桥推动，以确认滑板无粘连。

步骤（3）中，在路基边坡下放出盾构墩柱10滑板线，当盾构滑板位伸入路基边坡，采用开槽方式进行处理，对墩柱基底进行硬化处理；当基底承载力达150KPa以上时滑板可不作硬化处理。

步骤（4）中，将墩柱10吊入基槽中与预先埋设于框架桥前端滑板平整焊接，焊缝位V30º坡口，焊接后复测滑板坡度。

步骤（5）中，底托梁9按滑板轴线平行等分安装，底托梁9与滑板连接采用每50cm间距焊接10cm的间断焊，采用两侧同步焊接。

步骤（6）中，子盾构1从母构体两侧向中间进行安装，安装时采用定位装置定位焊接，子盾构1与母构体间隙为4mm，正负误差允许1mm。

步骤（7）中，盾构外壳15安装后其总宽值大于框架桥总宽约 30 mm，由此间隙来降低顶推过程中框架桥两侧与土体产生的摩擦阻力。超宽造成的土损失在框架桥顶推到位时进行压浆补充。顶板敷设后对整体平面进行检测，高差小于 5mm。

步骤（8）中，钢盾构顶层土体采用子盾构1切削，两侧土体几何尺寸由人工修整，必须保证掘进断面的几何尺寸和掘进的轴线，钢盾构两侧的土体可适当超挖，不得大于10cm。中心土按坡比1:0.75开挖，底部至底板距离预留1.5m顶进行程，土方采用一台PC200挖掘机挖土，凿除的周围松散的卵石注浆体清理干净，形成的空洞采用速凝混凝土回填密实平整。所有的土方由自卸汽车外运至卸土区。

实施时，上述方法可进行优化或扩展，所有的技术特征和步骤，均可以在合理的范围内任意组合，实施例的划分仅是为了举例和阅读方便，不做组合方式和保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。