[发明专利]一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通施工技术领域，具体涉及一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式及其施工方法。

背景技术

随着城市建设进程的加快，对地面交通、环境影响小的地下空间越来越多地受到青睐。我国城市地铁建设正在快速发展，海滨城市的地铁过海线路规划也越来越多。目前我国海底隧道的建设尚处于起步阶段，而且各个城市其地层的差异性及施工环境的复杂性都有不同，过海区间隧道适合采用的施工方法和结构型式也有所区别。适合水下隧道建设的施工方法主要有围堰明挖法、矿山法、盾构法和沉管法，根据所处环境条件和地质条件采用不同工法。

矿山法和盾构法作为暗挖工法，对周边环境影响小，在城市隧道和地下工程中采用较多。矿山法机动灵活，实施组织方便，造价低，控制地层变形能力稍差；盾构法控制地层能力强，施工速度快，采用大型盾构机设备，需要大型空间合理组织盾构始发和接收。在城市轨道交通或铁路、公路等地下工程中，区间隧道盾构组织一般通过明挖地铁车站或竖井来实现盾构机的始发和接收。

穿越水域的海底隧道或水下隧道，一般在水域范围采用的都是单一工法。矿山法可双向掘进，海底实现贯通后浇筑二衬混凝土实现隧道连接。沉管法分节沉放，最终接头设置在岸边水深较浅处实现整条隧道贯通。盾构法一般在海边陆地设置竖井始发，对岸陆地设置竖井接收；或者两台盾构机在岸边相向掘进，海域中部对地层加固，实施机械对接。在海底或水下隧道采用两种工法时，一般也都是在岸边设置竖井，实现盾构法和矿山法的连接。

采用上述常规盾构组织隧道施工的方法存在一些不足，首先是施工组织不灵活，限制了盾构工法的利用范围。盾构和其他工法连接时，只能采用明挖竖井进行大型盾构机的吊拆，对于穿越水域只能设置在岸边陆地。其次，如果盾构法和矿山法区间连接点位于水域，需要在海中设置竖井，设置竖井要先围堰筑岛，影响航道通行，投资费用和施工难度都将显著增加。再次，如果在海底先用矿山法施工施工一个扩大接收洞室，盾构空推通过矿山法区间，这样需要整个矿山法断面都需加大断面，投资增加；同时在海域设置大型接收洞室和长距离空推盾构施工风险高。最后是海域隧道一般都是控制性节点工程，工期要求高，采用单一盾构法组织不够灵活，盾构一旦出现问题没有好的应对解决方案，影响整个工程进度。

从上面的分析可以看出，一般采用盾构法和矿山法施工水下隧道，连接位置设置在陆域通过竖井方式，存在施工组织不灵活和效率低明显缺点。结合地层条件和加固处理，为提高施工组织灵活性和效率，减小施工风险，提出一种利用矿山法隧道的端头施工接收洞，盾构机械刀盘设置为可拆卸，采用接收箱体、管片衬砌、模筑衬砌联合组成，实现在海域中部矿山法和盾构工法对接施工。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种安全可靠、施工方便快捷、节省工程造价的水底矿山盾构隧道机械土木组合对接的施工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式，它包含矿山段和盾构段，矿山段的一端设置有盾构段；所述的矿山段包含接收段隧道初期支护、堵头墙、加固锚杆、接收地层加固、矿山段隧道二次衬砌、接收段隧道箱体衬砌、箱体衬砌端墙、填注水泥砂浆、盾构管片衬砌、盾构机钢壳、接收段二次衬砌、二衬堵头墙、加强二次衬砌；所述的接收段隧道初期支护的端部设置有堵头墙，堵头墙上设置有加固锚杆；所述的接收段隧道初期支护的一端设置有接收地层加固；所述的接收段隧道初期支护内设置有矿山段隧道二次衬砌和接收段隧道箱体衬砌，接收段隧道箱体衬砌的一端设置有箱体衬砌端墙，接收段隧道箱体衬砌和箱体衬砌端墙内设置填注水泥砂浆；所述的接收段隧道箱体衬砌的一端插设有盾构管片衬砌；所述的盾构机钢壳内设置有接收段二次衬砌，接收段二次衬砌上设置有二衬堵头墙；所述的盾构管片衬砌内设置有加强二次衬砌。

作为优选，所述的盾构管片衬砌上设置管片背后注浆。

作为优选，所述的盾构机钢壳上设置有钢壳背后注浆。

作为优选，所述的加强二次衬砌上设置加强圈梁。

一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式的施工方法，它包含如下步骤：

1、从矿山法隧道段采用钻爆法或浅埋暗挖法进行接收段隧道初期支护施工，接收段隧道采用上下台阶法人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作隧道初期支护，开挖至预定对接点时对端墙进行喷射混凝土封闭形成堵头墙，并在堵头墙上设置加固锚杆注浆以稳定端墙；

2、进行接收地层加固，分段向盾构隧道方向进行超前深孔注浆堵水加固地层；