【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于地下工程，涉及一種用于地下工程的osm盾構體系及成套建造方法。
技術介紹
1、以市政道路隧道、地下通道、地下輸水管道、地下輸電管道和地下輸氣管道等為代表的城市地下工程，在其設計和施工中經常遇到施工空間狹窄、鄰近建筑物、孤石地層、周邊地層軟弱、交通疏解不便、工期要求嚴格、環保要求高和工程經濟性要求高等技術難題，這些技術難題要求發展一種用于地下工程的同時具備預制裝配式工法與盾構工法優點的新型工法。
2、一方面，預制裝配式工法具有建造速度快、節能環保、構件質量高、工程成本低等優點，廣泛應用于工業與民用建筑、橋梁等領域。但預制裝配式結構在地下工程中的應用相對滯后，尤其是在明挖淺埋市政隧道和地下管道領域。由于地下工程的設計和施工受到上部結構、地層條件、周邊環境等因素的影響較為顯著，使得不同地下工程結構或構件之間的差異較大，進而導致預制裝配式施工方式難以在地下工程中得到廣泛應用。
3、另一方面，盾構隧道工程技術是針對隧道、地下管道等結構逐漸形成的施工技術。以泥水平衡盾構、土壓平衡盾構為代表的閉胸式盾構廣泛應用于暗埋隧道施工，優勢在于集成度高、施工安全性高、推進速度快、掘進與襯砌一次成型，但處理突發事件能力較差，操作較為繁瑣，變形及擾動較大，且較難應用于明挖淺埋市政隧道和地下管道。
4、在推進城市燃氣、供排水、供熱等各類管網等城市基礎設施提升改造的當前背景下，有必要結合預制裝配式工法與盾構工法的優勢，提出一種用于明挖淺埋地下工程的同時具備預制裝配式工法與盾構工法優點的新型工法，從而解決施工空間
技術實現思路
1、針對現有技術不足，本專利技術提出了一種用于地下工程的osm盾構體系及成套建造方法，適用于明挖淺埋市政隧道和地下管道的設計和施工，有利于在明挖淺埋地下工程設計和施工中克服施工空間狹窄、鄰近建筑物、孤石地層、周邊地層軟弱、交通疏解不便、工期要求嚴格、環保要求高和工程經濟性要求高等技術難題。
2、本申請第一方面公開了一種用于地下工程的osm盾構體系，該體系包括預制構件、osm盾構裝置、注漿體、運輸吊裝裝置和挖填裝置；
3、所述預制構件為地下工程的預制裝配式構件；
4、所述osm盾構裝置包括盾構油缸、鉸接構造、擋土板、頂鐵、土倉壁、滑移式擋土臂和切口倉；其中，所述盾構油缸為活塞滑動式結構，間隔均勻地安置在osm盾構裝置的圓周上，當油缸頂伸時，依靠預制構件的反作用力來推進盾構機；所述鉸接構造可將osm盾構裝置前部和尾部按角度折曲為兩個部分，并可以在預設角度范圍內將該角度固定住；所述擋土板用于在掩埋所述預制構件時發揮支擋作用；所述頂鐵用于將所述盾構油缸的推力傳遞至所述預制構件；所述土倉壁用于將所述osm盾構裝置前方的開挖面與液壓設備隔開，使得所述用于地下工程的osm盾構體系能夠在地下水位高、開挖面巖土體自立性較差的情況下施工；所述滑移式擋土臂能夠向開挖面伸出，防止開挖面側面的巖土體坍塌；所述切口倉用于保護開挖范圍，保證開挖作業的安全性；
5、所述注漿體包括一次注漿體和二次注漿體；所述一次注漿體為在所述預制構件側部及底部的盾尾間隙注入可塑性漿液形成的注漿體，用于防止地下水滲入和土體變形；所述二次注漿體為在所述osm盾構裝置移動時在盾尾間隙注入可塑性漿液形成的注漿體，用于防止土體變形；
6、所述挖填裝置包括挖土機，用于挖掘所述切口倉內的巖土體，以及回填所述預制構件的上覆土體；
7、所述運輸吊裝裝置包括貨車、起重機和卡車；其中，所述貨車用于運輸所述預制構件，所述起重機用于吊裝所述預制構件，所述卡車用于運輸由所述挖掘裝置挖掘出來的巖土體。
8、本申請第二方面公開了一種成套建造方法，所述成套建造方法適用于地下工程的osm盾構體系，包括以下步驟：
9、s100、預制構件的吊裝：通過所述貨車將所述預制構件運輸至所述osm盾構裝置附近，再通過所述起重機將所述預制構件吊裝至預設的安裝位置進行拼裝，并在拼裝期間監測所述預制構件對接時的軸線一致性參數并對其進行控制；此時，預制構件中軸線的實測位置坐標與設計位置坐標之間的偏差應滿足如下表達式：
10、
11、其中，δx、δy和δz分別為預制構件中軸線的實測位置三向坐標與設計位置三向坐標之間的偏差，[s]為預制構件中軸線的實測位置坐標與設計位置坐標之間的偏差限值；
12、所述預制構件拼裝時的實測位置坐標與設計位置坐標之間的偏差滿足要求之后方可繼續施工；
13、s200、頂鐵的安裝：通過所述起重機吊裝所述頂鐵，從而將所述頂鐵臨時安裝至所述預制構件與所述盾構油缸之間；
14、s300、預制構件上覆土體的回填：通過所述挖土機對所述預制構件的上覆土體進行分層鋪攤和夯實；
15、s400、盾構前方巖土體的挖掘：通過所述挖土機挖掘所述切口倉內的巖土體，從而為所述osm盾構裝置的推進預留空間；挖掘期間，所述切口倉的正面采用放坡開挖的方式防止坍塌，所述切口倉的側面采取所述滑移式擋土臂作為擋土支護，防止側面巖土體坍塌；
16、s500、盾構裝置的推進：通過調整所述鉸接構造來確定所述osm盾構裝置的推進方向，隨后通過所述盾構油缸作用在所述頂鐵上的反力，推進所述盾構裝置向前移動一個所述預制構件的長度；推進所述盾構裝置所需的總推力f滿足以下表達式：
17、f＝f1+f2≤nt
18、其中，f1為迎面阻力，f2為盾構裝置外表面與周邊地層之間的摩擦阻力，n為盾構油缸個數，t為單個盾構油缸所能提供的最大頂升力；
19、s600、周邊地層注漿：在步驟s500中，所述osm盾構裝置推進的同時通過盾尾注漿管對所述osm盾構裝置側面和底面的地層進行一次注漿，形成所述一次注漿體；所述預制構件脫出盾尾后，通過預制構件上預留的注漿孔對所述osm盾構裝置側面和底面的地層進行補強的二次注漿，形成所述二次注漿體；
20、為保證注漿液能夠滲透進入地層且保持地層穩定從而避免對周邊建筑產生過大的不利影響，osm盾構裝置側面的周邊地層注漿加固的設計注漿壓力pc應大于注漿孔處的主動土壓力強度ea，且小于注漿孔處的被動土壓力強度ep，即設計注漿壓力pc滿足以下表達式：
21、
22、其中，σz為注漿孔處的地層豎向應力，θ為注漿孔處的地層內摩擦角，c為注漿孔處的地層粘聚力；
23、s700、頂鐵的拆卸：通過所述起重機將所述頂鐵吊離所述預制構件與所述盾構油缸之間，并進行下一循環的施工。
24、優選地，所述一種成套建造方法的步驟s500中，考慮孤石對盾構裝置推進的影響時，迎面阻力f1的確定滿足以下表達式：
25、f1＝k·γ·h·(s0-sc)+fc≤nt-f2
26、其中，k為側向土壓力系數，γ為土體的容重，h為預制構件中心線的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于地下工程的OSM盾構體系，其特征在于，該體系包括預制構件、OSM盾構裝置、注漿體、運輸吊裝裝置和挖填裝置；
2.根據權利要求1所述的一種用于地下工程的OSM盾構體系，其特征在于，所述挖填裝置包括挖土機，用于挖掘所述切口倉內的巖土體，以及回填所述預制構件的上覆土體。
3.根據權利要求1所述的一種用于地下工程的OSM盾構體系，其特征在于，所述運輸吊裝裝置包括貨車、起重機和卡車；其中，所述貨車用于運輸所述預制構件，所述起重機用于吊裝所述預制構件，所述卡車用于運輸由所述挖掘裝置挖掘出來的巖土體。
4.一種成套建造方法，其特征在于，用于如權利要求1-3所述的一種用于地下工程的OSM盾構體系，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種成套建造方法，其特征在于，在步驟S500中考慮孤石對盾構裝置推進的影響時，迎面阻力F1的確定滿足以下表達式：
6.根據權利要求4所述的一種成套建造方法，其特征在于，單個工作日結束時在所述盾構裝置上方臨時覆蓋鋼板，從而保障交通的正常運行。
【技術特征摘要】
1.一種用于地下工程的osm盾構體系，其特征在于，該體系包括預制構件、osm盾構裝置、注漿體、運輸吊裝裝置和挖填裝置；
2.根據權利要求1所述的一種用于地下工程的osm盾構體系，其特征在于，所述挖填裝置包括挖土機，用于挖掘所述切口倉內的巖土體，以及回填所述預制構件的上覆土體。
3.根據權利要求1所述的一種用于地下工程的osm盾構體系，其特征在于，所述運輸吊裝裝置包括貨車、起重機和卡車；其中，所述貨車用于運輸所述預制構件，所述起重機用于吊裝所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余江，沈沖，侯永茂，穆震強，徐建明，
申請(專利權)人：上海隧道工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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