CN111173519B - 基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系及其施工方法，隧道内设置有轨道，轨道中间设置有排水沟，轨道的下方设置有道床，列车运行轮廓位于道床上方，隧道的一侧设置有疏散平台，隧道横向连接有横通道，横通道从外至内依次包括初期支护和二次衬砌，横通道与隧道结构相接部位设置有后浇环梁，道床与横通道之间通过预制箱型钢构件连接过渡，预制箱型钢构件为多仓箱型钢构件，沿隧道纵向与疏散平台顺接。本发明既满足隧道内各类管线敷设与正常使用需求，也满足横通道门洞开洞与人员紧急疏散需求，工艺简单、施工简便，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用前景。

Description

基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系及其施工方法

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系及其施工方法。

背景技术

对于目前国内各城市的交通功能类隧道工程而言，由于存在人员紧急疏散的要求，因此当隧道长度超过一定限值后(如城市轨道交通为600m)，需要设置紧急疏散通道。城市轨道交通隧道一般为双线隧道工程，此时需要在双线隧道之间按不大于600m间距设置横通道。横通道与正线隧道相接处门洞高度一般不宜低于2m，门洞的存在阻断了隧道侧壁上各类管线的敷设路由。

目前常规的做法是将管线向上绕行至门洞上方处理，这对于大直径或大刚度管线很难顺利实施，因为在有效的空间范围内，将大直径或大刚度管线从疏散平台下方近乎垂直角度弯折后向上绕行，将增加管线接头与水流沿程阻力、影响线缆的信号传播，强电用大直径电缆更是难以顺利弯折，留下了巨大的安全隐患与潜在风险，更加无法满足工程进度与质量要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系及其施工方法，于隧道与横通道之间设置预制多仓箱型钢构件，沿横通道方向，多仓箱型钢构件与横通道底板顺接，满足人员通过横通道疏散需求；沿隧道方向，箱型钢构件顶面与疏散平台顺接，满足隧道纵向人员安全走行需求，同时内部多仓构造，满足疏散平台下方各类管线的穿越需求，满足了横通道常规开洞与隧道正常疏散功能需求。

本发明采用以下技术方案：

基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系，包括成型的隧道，隧道内设置有轨道，轨道的下方设置有道床，道床中间设置有排水沟，列车运行轮廓位于道床上方，隧道的一侧设置有疏散平台，隧道横向连接有横通道，横通道从外至内依次包括初期支护和二次衬砌，横通道与隧道结构相接部位设置有后浇环梁，道床与横通道之间通过预制箱型钢构件连接过渡，预制箱型钢构件为多仓箱型钢构件，沿隧道纵向与疏散平台顺接。

具体的，疏散平台设置在隧道内靠横通道的一侧，通过预制牛腿及后置锚栓与隧道的侧壁固定连接，疏散平台包括水平向疏散平台和斜向疏散平台，预制箱型钢构件经斜向疏散平台与水平向疏散平台连接。

进一步的，水平向疏散平台与轨面高度差为850～900mm。

进一步的，斜向疏散平台与预制箱型钢构件纵向顺接，斜向疏散平台沿隧道纵向的坡率为5％～10％。

具体的，预制箱型钢构件位于横通道开口处隧道的底部，预制箱型钢构件与隧道底部相接处设置有素砼垫层。

具体的，疏散平台和预制箱型钢构件均不侵入列车运行轮廓内，且设置安全余量。

进一步的，预制箱型钢构件沿横通道的方向呈阶梯状设置，台阶之间的高度差为100～200mm。

更进一步的，预制箱型钢构件从上至下依次包括上层隔仓，中层隔仓和下层隔仓，上层隔仓与中层隔仓用于放置水管或电缆，下层隔仓用于放置光缆或电缆。

具体的，预制箱型钢构件与横通道底板顺接，预制箱型钢构件顶部与横通道底板的高程一致。

本发明的另一个技术方案是，一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、按预定轴线进行隧道开挖、衬砌拼装或浇筑施工；

S2、在横通道开口影响区域成型隧道内架设临时支撑，随后破除横通道开口区域隧道衬砌，随后进行横通道范围隧道开挖施工，架设初期支护，浇筑后浇环梁与隧道连接，待横通道开挖完成后，施做二次衬砌，完成横通道主体结构施工；

S3、根据施工时序安排，在隧道内浇筑道床，道床中间部位设置中央排水沟，并在道床上敷设轨道；

S4、在横通道开口影响范围外、隧道侧壁上架设水平向疏散平台，水平向疏散平台与轨面的高度差为850～900mm；

S5、在横通道开口位置、隧道底板区域架设预制箱型钢构件，预制箱型钢构件的底部与隧道结构之间设置素砼垫层；

S6、在水平向疏散平台与预制箱型钢构件之间架设斜向疏散平台，沿隧道纵向构建连续的安全疏散通道，构建原则为：水平向疏散平台→斜向疏散平台→预制多仓箱型钢构件→斜向疏散平台→水平向疏散平台；

S7、沿隧道侧壁纵向敷设各类管线：水平向疏散平台长度范围内的管线与水平向疏散平台平行敷设；斜向疏散平台长度范围内的管线保持与斜向疏散平台一致的纵向坡度敷设，并控制与斜向疏散平台的最小竖向安全距离为100～150mm；

S8、横通道开洞范围内的管线全部从预制箱型钢构件内穿过，敷设原则为：上层隔仓与中层隔仓放置水管或电缆、下层隔仓放置光缆或电缆。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系，在隧道与横通道之间设置的多仓箱型钢构件、沿隧道纵向设置的斜向与水平向疏散平台、以及箱型钢构件与隧道连接，涉及的钢材、防水混凝土、水泥基复合材料以及疏散平台固定用锚栓等均为常规材料(设备)，其相应尺寸为常规类型，便于加工制造。

进一步的，设置水平向疏散平台和斜向疏散平台，可以满足沿隧道纵向人员走行需要，满足日常检修与紧急情况人员疏散需要。

进一步的，斜向疏散平台沿隧道纵向坡率为5％～10％，有利于紧急情况下人员疏散的安全保障。

进一步的，多仓箱型钢构件的层数与各层隔仓数量，可根据所需穿越管线情况灵活调整。

进一步的，上层隔仓主要用于直径较大的水管/线缆穿越，下层隔仓主要用于直径较小的光缆/线缆穿越；实现所有横通道门洞范围内沿隧道侧壁敷设的管线不用向上绕行至门洞上方，可以沿疏散平台纵向在箱型钢构件内部穿行。

进一步的，预制箱型钢构件沿横通道方向与横通道底板顺接，沿隧道纵向与疏散平台顺接，满足了隧道内人员紧急疏散的功能要求。

一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系的施工方法，在隧道与横通道连接部位设置的预制箱型钢构件，隔仓的数量与层数可根据需要穿行的管线灵活设置，施工工艺具有灵活多变、适应性强、安全可靠、简单易行等特点。

综上所述，本发明既满足隧道内各类管线敷设与正常使用需求，也满足横通道门洞开洞与人员紧急疏散需求，工艺简单、施工简便，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用前景。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为隧道与横通道连接剖面图；

图2为隧道与横通道连接立面图(沿隧道纵向)；

图3为隧道与横通道连接平面图；

图4为图1中A节点大样图。

其中：1.隧道；2.横通道；3.列车运行轮廓；4.轨道；5.道床；6.排水沟；7.初期支护；8.二次衬砌；9.后浇环梁；10.预制箱型钢构件；11.上层隔仓；12.中层隔仓；13.下层隔仓；14.水管或电缆；15.光缆或电缆；16.水平向疏散平台；17.斜向疏散平台。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系及其施工方法，丰富了现有的隧道与横通道连接手段，拓宽了隧道本体与附属通道的连接部分的施做思路。利用预制多仓箱型钢构件内部空间可穿越各类管线的功能，实现了所有横通道门洞范围内沿隧道侧壁敷设的管线不用向上绕行至门洞上方，可以沿疏散平台纵向在箱型钢构件内部穿行。满足了隧道内各类管线敷设与正常使用需求，也满足了横通道门洞开洞与人员紧急疏散需求，同时工艺简单、施工简便，为确保实现工程方案合理、工程风险与建设工期可控、工程质量与安全可靠提供了全新的思路。

请参阅图1，本发明一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系，包括成型的隧道1和横通道2，横通道2横向设置与隧道1连接，横通道2与隧道1的连接处设置有预制箱型钢构件10，预制箱型钢构件10与横通道2的底板顺接，两者顶部高程一致，预制箱型钢构件10为多仓箱型钢构件，预制箱型钢构件10连接有疏散平台，隧道1内部设置有列车运行轮廓3，列车运行轮廓3设置在轨道4上，轨道4下方设置有道床5，轨道4内设置有排水沟6，横通道2的外部设置有初期支护7，初期支护7内侧设置二次衬砌8，横通道2的端部设置有用于连接隧道1的后浇环梁9，后浇环梁9与隧道1内设置的预制箱型钢构件10连接。

请参阅图2，疏散平台设置在隧道1内靠横通道2的一侧，用于紧急情况下人员疏散，包括水平向疏散平台16和斜向疏散平台17，预制箱型钢构件10经斜向疏散平台17与水平向疏散平台16连接。

水平向疏散平台16和斜向疏散平台17与多仓箱型钢构件10都不可侵入列车运行轮廓3，且要留有60mm的安全余量，确保行车安全，水平向疏散平台16与轨面高度差为850～900mm。

斜向疏散平台17与多仓箱型钢构件10纵向顺接，其沿隧道1纵向的坡率根据水平向疏散平台16与多仓箱型钢构件10的高度差灵活调整，斜向疏散平台17沿隧道1纵向的坡率为5％～10％，最大程度满足紧急状况下人员顺利疏散要求。

请参阅图3，预制多仓箱型钢构件10位于隧道1与横通道2的连接部位，位于横通道2的开口范围底部，预制多仓箱型钢构件10与隧道1底部相接处设置有素砼垫层，素砼垫层的厚度为50mm。

进一步的，素砼垫层采用低标号混凝土，疏散平台采用水泥基复合材料或有机材料，并通过预制牛腿及后置锚栓固定于隧道1的侧壁。

请参阅图4，预制箱型钢构件10用于给各类管线穿越提供空间，多仓箱型钢构件10沿横通道2的方向为阶梯状，减小最低处台阶与道床5表面的高差，具体阶梯数量与台阶高度根据横通道2与道床5的高度差灵活调整，台阶之间的高差一般控制在100～200mm。

预制箱型钢构件10从上至下依次包括上层隔仓11，中层隔仓12和下层隔仓13，上层隔仓11与中层隔仓12用于放置大直径的水管或电缆14，下层隔仓13用于放置小直径的光缆或电缆15。

多仓箱型钢构件10采用Q235或Q345钢材，设置在隧道1的开洞区域，沿隧道1方向长度与隧道1开洞尺寸一致。

本发明一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据设计文件要求，按既定轴线进行隧道1开挖、衬砌拼装或浇筑施工；

S2、在横通道2开口影响区域成型隧道内架设临时支撑，随后破除横通道2开口区域隧道衬砌，随后进行横通道2范围隧道开挖施工，架设初期支护，及时浇筑后浇环梁9与隧道1连接，待横通道2开挖完成后，及时施做二次衬砌8，完成横通道2主体结构施工；

S3、根据施工时序安排，在隧道1内浇筑道床5，道床5中间部位设置中央排水沟6，并在道床上敷设轨道4；

S4、在横通道2开口影响范围外、隧道1侧壁上架设一定高度的水平向疏散平台16；

水平向疏散平台16与轨面高度差为850～900mm。

S5、在横通道2开口位置、隧道1底板区域架设预制多仓箱型钢构件10，预制多仓箱型钢构件10底部与隧道1结构之间根据需要设置一定厚度的素砼垫层；

S6、在水平向疏散平台16与预制多仓箱型钢构件10之间架设斜向疏散平台17，沿隧道1纵向构建连续的安全疏散通道；

即：水平向疏散平台16→斜向疏散平台17→预制多仓箱型钢构件10→斜向疏散平台17→水平向疏散平台16；

S7、沿隧道1侧壁纵向敷设各类管线，水平向疏散平台16侧隧道侧壁的管线按既定设计方案与常规方式敷设；斜向疏散平台17长度范围内的管线，保持与斜向疏散平台17一致的纵向坡度敷设，并控制与斜向疏散平台17之间的最小竖向距离，方便后期检修；

最小竖向距离为100～150mm。

横通道2开口影响范围外的水管或电缆14和光缆或电缆15均悬挂于隧道1的侧壁；横通道2开口影响范围内的水管或电缆14和光缆或电缆15均考虑从预制多仓箱型钢构件10中通过。

S8、横通道2开洞范围管线全部从预制箱型钢构件10内穿过，为方便检修，按以下原则敷设：上层隔仓11与中层隔仓12主要放置大直径水管或电缆14、下层隔仓13放置主要放置小直径光缆或电缆15。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

要从理论上找出能适应任意条件下管线顺利穿越、满足隧道疏散需求的成型隧道与附属通道连接结构及其施工工艺，在现有的理论水平与施工技术条件下，仍有相当大的难度，因为各类管线穿越需求空间不一致，隧道疏散要求与疏散平台宽度、过渡段纵向坡率不一致，边界条件与周边环境千变万化，成型隧道与附属通道连接构件的选择必须以隧道内紧急疏散与隧道侧壁敷设的各类管线的穿越需求为出发点，同时考虑运行列车限界要求，实现管线顺利穿行与人员紧急疏散的目的。尤其在智能疏散、智慧运营等功能需求导致隧道内管线较多，或者大载客量系统导致隧道内需要疏散的乘客较多的情况。目前的正线隧道与附属通道的连接方式，仍需本着功能第一、因地制宜、对症下药、灵活应用的基本原则。

本发明“基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接工艺”主要指在隧道本体与横通道之间设置多仓箱型钢结构，连接横通道与隧道内道床，沿隧道纵向与疏散平台顺接，满足横向、纵向两个方向人员紧急疏散功能需求，同时利用内部设置的多仓箱型空间，满足隧道纵向各类管线的敷设需求，实现管线从横通道洞门下发顺利穿越的目的，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、公路等工程中有广泛的应用前景。

综上所述，本发明一种基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系及其施工方法，有效解决了隧道侧壁大直径或大刚度管线通过横通道开口部位的问题，多仓型式的钢构件，一方面满足了横通道开口范围内隧道侧壁各类管线的穿越问题，同时通过横向阶梯状设计，满足了箱型钢构件与横通道底板的顺接，最大程度减小了箱型钢构件顶面与道床面的高差，满足了紧急情况下隧道内人员通过道床面与横通道疏散的需求，具有广泛的应用前景。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系施工方法，其特征在于，基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系包括成型的隧道（1），隧道（1）内设置有轨道（4），轨道（4）的下方设置有道床（5），道床（5）的中间设置有中央排水沟（6），列车运行轮廓（3）位于道床（5）上方，隧道（1）的一侧设置有疏散平台，并与横通道（2）相连，横通道（2）从外至内依次包括初期支护（7）和二次衬砌（8），横通道（2）与隧道（1）通过后浇环梁（9）进行有效连接，道床（5）与横通道（2）之间通过预制箱型钢构件（10）连接过渡，预制箱型钢构件（10）为多仓箱型钢构件，沿隧道（1）纵向与疏散平台顺接，预制箱型钢构件（10）从上至下依次包括上层隔仓（11），中层隔仓（12）和下层隔仓（13），上层隔仓（11）与中层隔仓（12）用于放置水管或电缆，下层隔仓（13）用于放置光缆或电缆；具体施工步骤：

S1、按预定轴线进行隧道开挖、衬砌拼装或浇筑施工；

S2、在横通道开口影响区域成型隧道内架设临时支撑，随后破除横通道开口区域隧道衬砌，随后进行横通道范围隧道开挖施工，架设初期支护，浇筑后浇环梁与隧道连接，待横通道开挖完成后，施做二次衬砌，完成横通道主体结构施工；

S3、根据施工时序安排，在隧道内浇筑道床，道床中间部位设置中央排水沟，并在道床上敷设轨道；

S4、在横通道开口影响范围外、隧道侧壁上架设水平向疏散平台，水平向疏散平台与轨面的高度差为850～900mm；

S5、在横通道开口位置、隧道底板区域架设预制箱型钢构件，预制箱型钢构件的底部与隧道结构之间设置素砼垫层；

S6、在水平向疏散平台与预制箱型钢构件之间架设斜向疏散平台，沿隧道纵向构建连续的安全疏散通道，构建原则为：水平向疏散平台→斜向疏散平台→预制箱型钢构件→斜向疏散平台→水平向疏散平台；

S7、沿隧道侧壁纵向敷设各类管线：水平向疏散平台长度范围内的管线与水平向疏散平台平行敷设；斜向疏散平台长度范围内的管线保持与斜向疏散平台一致的纵向坡度敷设，并控制与斜向疏散平台的最小竖向安全距离为100~150mm；

S8、横通道开洞范围内的管线全部从预制箱型钢构件内穿过，敷设原则为：上层隔仓与中层隔仓放置水管或电缆、下层隔仓放置光缆或电缆。

2.根据权利要求1所述的基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系施工方法，其特征在于，疏散平台设置在隧道（1）内靠横通道（2）的一侧，通过预制牛腿及后置锚栓与隧道（1）的侧壁固定连接，疏散平台包括水平向疏散平台（16）和斜向疏散平台（17），预制箱型钢构件（10）经斜向疏散平台（17）与水平向疏散平台（16）连接。

3.根据权利要求2所述的基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系施工方法，其特征在于，水平向疏散平台（16）与轨面高度差为850～900mm。

4.根据权利要求2所述的基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系施工方法，其特征在于，斜向疏散平台（17）与预制箱型钢构件（10）纵向顺接，斜向疏散平台（17）沿隧道（1）纵向的坡率为5%~10%。

5.根据权利要求1所述的基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系施工方法，其特征在于，预制箱型钢构件（10）位于横通道（2）开口处隧道（1）的底部，预制箱型钢构件（10）与隧道（1）底部相接处设置有素砼垫层。

6.根据权利要求1所述的基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系施工方法，其特征在于，疏散平台和预制箱型钢构件（10）均不侵入列车运行轮廓（3）内，且设置安全余量。

7.根据权利要求1所述的基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系施工方法，其特征在于，预制箱型钢构件（10）沿横通道（2）的方向呈阶梯状设置，台阶之间的高度差为100～200mm。

8.根据权利要求1所述的基于多仓箱型结构的隧道与横通道连接体系施工方法，其特征在于，预制箱型钢构件（10）与横通道（2）底板顺接，预制箱型钢构件（10）顶部与横通道（2）底板的高程一致。