地鐵隧道分離式泵房結構及基于全回旋全套管的施工方法與流程
1.本發明涉及地鐵隧道內泵房技術領域，尤其涉及一種地鐵隧道分離式泵房結構及基于全回旋全套管的施工方法。
背景技術：
2.地鐵隧道區間廢水泵房一般結合聯絡通道設置在區間的最低點。泵房規格尺寸一般為：深度約0.8m，寬度0.6m，長約14m，主要是為了排除區間結構滲漏水、消防廢水等。目前廢水泵房一般有下沉式泵房、外掛式泵房、內置式泵房、分離式泵房等四種設置方法。
3.1)下沉式泵房
4.在常規的地鐵隧道中，地下隧道區間一般采用將廢水泵房與聯絡通道合并建設的模式，即聯絡通道兼設廢水泵房。聯絡通道兼廢水泵房一般采用礦山法施工，將廢水泵房設置在聯絡通道正下方(簡稱為“下沉式泵房”)，廢水從道床中心水溝經預埋管道流向集水池，然后經排水泵提升后排出。根據地層情況，對聯絡通道泵房周圍土體進行注漿加固或者凍結法加固，然后待聯絡通道施工完成后，采用礦山法開挖施工。
5.2)外掛式泵房
6.外掛式泵房即設在盾構隧道區間的側面，采用礦山法施工，通過設置混凝土地連墻提高凍結加固體的質量。
7.3)道床內置式泵房
8.在聯絡通道采用機械法開挖時，通常采用道床內置式廢水泵房方案。即將泵房設置在主隧道道床中間，其隧道內的廢水通過排水溝流經沉淀池進入集水坑最終通過抽水泵排出。泵房在隧道最低點處獨立設置，且在廢水泵房位置主隧道管片通常設置鋼管片，采用機械法施工。
9.4)分離式泵房
10.分離式泵房即設在盾構隧道正下方，采用頂管法豎向施工。
11.現有泵房技術方案存在如下問題：
12.(1)下沉式泵房：
①
施工風險大。一般采用礦山法施工，通過冷凍法或者注漿加固等方法對開挖范圍土體進行加固，而加固效果難以控制，開挖面存在安全隱患；
②
位置選擇不靈活。聯絡通道兼廢水泵房設計位置需結合線路最低點放置，因此線路坡度和聯絡通道位置選擇不靈活，聯絡通道和廢水泵房位置難以避開復雜地質。
13.(2)外掛式泵房：采用礦山法施工，通過設置混凝土地連墻提高凍結加固體的質量，但施工費用較高、安全風險較大，工期長；
14.(3)內置式泵房：道床長期積水、扣件銹蝕嚴重、后期維護成本高。
①
由于潛污泵工作原理注定其無法將水徹底排空，軌道道床集水坑長期積水，故鋼軌、扣件、隔振器等部件銹蝕比較嚴重；
②
長期積水又可能引起軌道絕緣性能降低，從而導致鋼軌打火，局部燒損掉塊的現象；
③
特殊選型的潛污水泵啟動頻繁，故障次數多，更換較頻繁，且設備需提前預定；
④
道床表面因積水易出現破碎、掉塊現象；
⑤
大大增加后期運營的維護成本。
15.(4)分離式泵房：采用頂管法豎向施工，需將盾構管片設為特殊鋼管片，成本高；全斷面切削盾構管片，切削面積大對主隧道破壞大，施工風險大；且需設在區間隧道的最低點，位置設置不靈活；此外，側壁缺乏防護措施，維護困難。
16.綜上，現有技術中存在的問題較多。現有公開號為cn215444138u，專利名稱為“一種地鐵隧道內下沉式泵房”的實用新型專利，需在鋼管片上進行二次襯砌加固，機械化程度不高，工期長，泵房維保困難。針對現有技術存在的問題和現有專利技術的不足，提出以下本
技術實現要素：
。
發明內容
17.本發明的目的在于針對采用現有技術泵房施工風險高、泵房結構長期積水導致后期維護成本高等缺點提出一種地鐵隧道分離式泵房結構及基于全回旋全套管的施工方法，該泵房結構以豎井形式設置在主隧道正下方并與聯絡通道分離設計，具有位置設置靈活、穩定性好、耐久性好、維保容易、成本低，該泵房結構能以全回旋全套管的施工方法建成，機械化程度高、施工效率高、施工安全、綠、環保。
18.為達此目的，本發明采用以下技術方案：
19.一種地鐵隧道分離式泵房結構，該地鐵隧道分離式泵房結構位于地鐵隧道的底部，該地鐵隧道分離式泵房結構包括鋼套管和主體結構，所述鋼套管形成泵房豎井，所述主體結構設于所述泵房豎井的內壁，所述主體結構用于容納泵站。
20.進一步的，所述主體結構為鋼筋混凝土預制結構。
21.進一步的，多個所述鋼套管首尾相接形成所述泵房豎井，所述泵房豎井的底部設置有底板，所述底板內的鋼筋與所述鋼套管內壁焊接。
22.進一步的，地鐵隧道分離式泵房結構還包括洞口結構板和止水裝置；
23.所述洞口結構板位于所述地鐵隧道底部內壁，所述泵房豎井的頂部開口位于所述洞口結構板的洞口處；所述止水裝置位于所述洞口結構板的洞口內側；
24.所述洞口結構板設有內置鋼筋，所述內置鋼筋與所述地鐵隧道的結構鋼筋連接。
25.進一步的地鐵隧道分離式泵房結構還包括環梁和蓋板；
26.所述環梁位于所述泵房豎井的頂部，所述環梁用于連接所述洞口結構板和所述主體結構；所述蓋板蓋設于所述環梁的內側；
27.所述洞口結構板和所述主體結構內的鋼筋均連接所述環梁的鋼筋。
28.進一步的，所述主體結構包括底板和側墻，所述底板位于所述側墻的底端，所述側墻頂部與所述環梁連接。
29.一種基于全回旋全套管的地鐵隧道分離式泵房施工方法，該方法用于對上述的地鐵隧道分離式泵房結構進行施工，該方法包括以下步驟：
30.(1)在地鐵隧道底部確定擬建泵房豎井的位置，對擬建泵房豎井的位置及周邊范圍內以下的土體進行加固處理；
31.(2)全回旋設備帶動鋼套管對擬建泵房洞口位置的地鐵隧道管片以及隧道管片正下方土體進行環形切削和掘進，所述鋼套管的底端固定有切削單元；
32.(3)掘進完成后，清除所述鋼套管內的管片和/或渣土，所述鋼套管形成泵房豎井；
33.(4)對所述泵房豎井封底，將所述主體結構安裝于所述泵房豎井的內壁。
34.進一步的，所述步驟(4)中，在所述鋼套管的外壁與所述地鐵隧道之間填充膠粘劑。
35.進一步的，所述步驟(4)中，對所述泵房豎井封底后，在所述泵房豎井的底部設置底板，使底板內的鋼筋焊接于所述鋼套管內壁；
36.在所述泵房豎井內從下往上安裝主體結構，所述主體結構為鋼筋混凝土預制結構。
37.進一步的，在擬建泵房豎井的位置及周邊范圍內以下的土體進行加固處理之后，在擬建泵房豎井的位置施工形成洞口連接板，并使所述洞口結構板的底端與地鐵隧道連接成整體，隨后在所述洞口結構板的洞口內側安裝所述止水裝置。
38.進一步的，在所述主體結構安裝完成后，在所述泵房豎井的頂部施作環梁，將所述洞口結構板和所述主體結構內的鋼筋均連接所述環梁的鋼筋；
39.然后將預制泵站放入所述主體結構，在所述環梁的內側施作蓋板。
40.本發明提供的技術方案可以包括以下有益效果：
41.本發明的地鐵隧道分離式泵房結構中，鋼套管形成泵房豎井且作為護壁結構，鋼套管和主體結構組合成鋼—混凝土結構，具有內外防水及耐久性好、整體穩定性好的特點。另外，主體結構為預制成型的鋼筋混凝土結構，安裝快速、施工的工期短，預制泵站為一體化成套設備，安裝拆卸方便，維保容易成本低。
42.本發明的基于全回旋全套管的方法施工泵房豎井中，鋼套管上焊接有具備切削鋼筋混凝土結構的切削單元，無需在地鐵隧道上設置特殊鋼管片，成本低；且環形切削地鐵隧道管片，避免了全斷面切削，減小切削范圍和對地鐵隧道的破壞，施工更安全、高效、節省工期、位置設置也相對靈活；鋼套管施工完成后在其保護下清渣和安裝主體結構，施工風險小；全回旋施工全程無泥漿污染，綠環保。全回旋全套管施工豎井和內部機械清渣以及安裝預制結構，相比現有技術施工機械化程度更高。
附圖說明
43.圖1是本發明一個實施例的地鐵隧道分離式泵房結構的沿地鐵隧道的徑向斷面的示意圖；
44.圖2是圖1所示地鐵隧道分離式泵房結構的固定結構板和環梁的斷面放大示意圖；
45.圖3是止水裝置和洞口結構板配合的示意圖；
46.圖4是本發明一個實施例的基于全回旋全套管的地鐵隧道分離式泵房施工方法中，在掘進過程中移動臺車、全回旋設備沿地鐵隧道的軸向截面的示意圖；
47.圖5是圖4所示在掘進過程中移動臺車、全回旋設備沿地鐵隧道的徑向截面的示意圖；
48.圖6是本發明一個實施例的基于全回旋全套管的地鐵隧道分離式泵房施工方法中，在掘進完成后采用清渣機械清除被切削下來保留在鋼套管內的管片和渣土的示意圖；
49.圖7是將預制泵站吊裝至主體結構中的示意圖；
50.其中，蓋板100、洞口結構板200、鋼套管300、墊層310、底板320、主體結構330、止水裝置400、預埋鋼板410、油脂管420、鋼絲刷430、橡膠簾布440、螺栓450、環梁500、地鐵隧道600、預制泵站700、土體加固區800、全回旋設備01、移動臺車02、吊裝機械03、清渣機械04。
具體實施方式
51.下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
52.在本發明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征，用于區別描述特征，無順序之分，無輕重之分。
53.在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
54.在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
55.下面結合圖1至圖7，描述本發明實施例的一種地鐵隧道分離式泵房結構及基于全回旋全套管的施工方法。
56.一種地鐵隧道分離式泵房結構，該地鐵隧道分離式泵房結構位于地鐵隧道的底部，該地鐵隧道分離式泵房結構包括鋼套管300和主體結構330，鋼套管300形成泵房豎井，主體結構330設于泵房豎井的內壁，主體結構330用于容納泵站。本發明的地鐵隧道分離式泵房結構中，在地鐵隧道600的正下方施工鋼套管300形成泵房豎井，鋼管套300為全回旋跟管頂進施工用的結構，為精加工的單節鋼管節續接而成，壁厚1.5cm-2cm。鋼管套300能通過全回旋設備01豎直向下施工旋入土體并對地鐵隧道600(盾構隧道管片)和土體進行環形切削，之后清除被切削下來的管片和土體，鋼套管300保留在原位置并作為泵房豎井主體結構330安裝時的護壁結構。在鋼套管300的保護下安裝主體結構330，實現泵房豎井的安全施工，泵房結構的施工機械化程度高、施工效率大大提高、安全性好。主體結構330還是受力兼防水防腐結構，鋼套管300與主體結構330組合成鋼—混凝土結構使得泵房結構內外防水效果好、耐久性好，整體穩定性好。
57.優選的，主體結構330為鋼筋混凝土預制結構，外形與鋼套管300匹配，可通過工廠標準化生產預制成型，運輸至隧道內在鋼套管300形成的豎井內安裝，相比現澆結構工期短。
58.當泵房豎井有較大深度時，多個鋼套管300首尾相接形成泵房豎井。泵房豎井的底部設置有底板，底板內的鋼筋與所述鋼套管內壁焊接，以得到穩固的結構。底板下方為墊層310，墊層310為砂墊層或素混凝土墊層。
59.主體結構內安裝預制泵站700，預制泵站700具體是一體化預制泵站700。具體的，本發明中，預制泵站700還包括了用于控制排水泵的泵站控制箱，本發明實施例中，泵站控制箱位于地鐵隧道600內。
60.為了使鋼套管300與主體結構330和地鐵隧道600都有更好的定位效果，以及提高
防水效果，鋼套管300的外壁與地鐵隧道600之間，以及鋼套管300的內壁與主體結構330的外壁之間設置有膠粘劑。該膠粘劑能得到上述的定位效果和防滲水效果，優選的，環氧樹脂膠粘劑。
61.本發明實施例的地鐵隧道分離式泵房結構還包括洞口結構板200和止水裝置400；
62.洞口結構板200位于地鐵隧道600底部的內壁，為全回旋套管豎向施工時安裝止水裝置提供作業平臺，后期作為地鐵軌道道床結構的一部分；止水裝置400位于洞口結構板200的洞口內側，用于全回旋豎向施工防涌水。洞口結構板200設有內置鋼筋，內置鋼筋與地鐵隧道的結構鋼筋連接，使結構連成整體。內置鋼筋能提高洞口結構板200與地鐵隧道600連接的強度。可以理解的，洞口結構板200為混凝土材質。
63.具體的，止水裝置400包括預埋鋼板410、油脂管420、鋼絲刷430、橡膠簾布440和螺栓450，預埋鋼板410固定于洞口結構板200的洞口內側，油脂管420位于洞口結構板200內，且油脂管420的一端位于洞口結構板200的頂壁，另一端位于洞口結構板200的洞口內側且開口位于預埋鋼板410，鋼絲刷430固定于預埋鋼板410且位于洞口結構板200的洞口內側，橡膠簾布440位于洞口結構板200的洞口內側且位于鋼絲刷430的上方。橡膠簾布440的頂端以壓緊于預埋鋼板410的頂端，螺栓450由上至下依次穿過壓板和橡膠簾布440的頂端伸入預埋鋼板410的頂端，螺栓450將橡膠簾布440的頂端緊固于壓板和預埋鋼板410之間。
64.本發明實施例的地鐵隧道分離式泵房結構，還包括環梁500和蓋板100；環梁500位于房豎井的頂部，環梁500用于連接洞口結構板200和主體結構330；蓋板100蓋設于環梁500的內側；蓋板100用于將預制泵站700封堵在主體結構330內。洞口結構板200和主體結構330內的鋼筋均連接環梁500的鋼筋，保證了環梁500、主體結構330、洞口結構板200和地鐵隧道600連接的牢固性。具體的，環梁500為混凝土材質。
65.本發明實施例還提供一種基于全回旋全套管的地鐵隧道分離式泵房施工方法，該方法用于對上述的地鐵隧道分離式泵房結構進行施工，該方法包括以下步驟：
66.(1)在地鐵隧道600底部的內壁確定擬建泵房豎井的位置，對該位置及周邊范圍內以下的土體進行加固處理；
67.(2)鋼套管300的底端固定有切削單元，全回旋設備01帶動鋼套管300連同切削單元豎直向下對擬建泵房洞口位置的地鐵隧道600管片以及地鐵隧道600正下方的土體進行環形切削和掘進，達到預設深度后，停止工作；
68.(3)掘進完成后，以鋼套管300為護壁結構，人工或機械清除被環形切削下來并保留在鋼套管300內的管片和/或渣土；
69.(4)對鋼套管300形成的圓筒狀的泵房豎井進行封底，之后從下往上安裝主體結構330，鋼套管300不取出即保留在土體與主體結構330之間。
70.上述方法具有機械化程度高、安全風險小和施工效率高、綠環保的特點。具體的，采用全回旋設備01帶動鋼套管300豎直向下對地鐵隧道600管片和隧道下土體進行環形切削和掘進，在掘進完成后清除鋼套管300內的渣土和/或管片，鋼套管300保留在原位置，在鋼套管300的護壁作用下安裝主體結構330，然后放入預制泵站700，相比現有技術施工效率大大提高。
71.需要說明的是，首節鋼套管300的下端焊接有具備切削鋼筋混凝土結構的特質高強合金刀具，采用全回旋全套管施工方法無需在地鐵隧道上設置特殊鋼管片，成本低。具體
的，鋼套管300環形切削地鐵隧道管片，避免了現有技術的全斷面切削，減小切削范圍和對地鐵隧道的破壞，施工更安全、高效、節省工期、位置設置也相對靈活。鋼套管施工完成后在其保護下清渣和安裝主體結構，施工風險小；全回旋施工全程無泥漿污染，綠環保。全回旋全套管施工豎井和內部機械清渣以及安裝預制結構，相比現有技術施工機械化程度更高。
72.具體的，在既有地鐵隧道600內，先通過測量精準確定擬建泵房豎井的位置，采用注漿法對泵房豎井及其周邊范圍內的土體進行加固。優選的，土體加固方法為mjs注漿法；加固區的范圍應大于泵房直徑和豎井深度，具體根據地質條件確定。
73.需要說明的是，在進行施工前，需制造與泵房豎井尺寸相對應的小型全回旋掘進設備和鋼套管300，將移動臺車02、吊裝機械03和清渣機械04運輸到地鐵隧道內擬建泵房豎井的位置。
74.在掘進前，通過移動臺車02將全回旋設備01運送至地鐵隧道內擬建泵房豎井的位置，然后吊裝機械03將全回旋設備01吊裝至洞口結構板200，全回旋設備01帶動鋼套管300對洞口范圍內的地鐵隧道管片600和土體加固區800內的土體進行環形切削和掘進。移動臺車02能在地鐵隧道600中運輸設備，具體的，移動臺車02將全回旋設備01移動至擬建泵房豎井的位置的一旁，然后由吊裝機械03將全回旋設備01吊裝在作用平臺上，并進行精準定位。之后，將鋼套管300安裝于全回旋設備01，啟動全回旋設備01即可豎直向下對地鐵隧道600(地鐵隧道600管片)和地鐵隧道600下方的土體進行環形切削和掘進。
75.如圖3-6所示，移動臺車02的側面和頂面都通過抵接桿與地鐵隧道600的內壁相抵，使移動臺車02在工作狀態時在地鐵隧道600內的定位穩固。而且，吊裝機械03安裝于移動臺車02，由移動臺車02運送的全回旋設備01、清渣機械04和預制泵站700能更方便的被吊裝機械03吊裝至預設位置。
76.步驟(3)中，在掘進完成后，優選的以清渣機械04進入鋼套管300內清除被切削下來并保留在鋼套管300內的渣土和/或管片。機械清渣深度接近設計深度時，剩下的余土通過人工清除。
77.更進一步說明，所述步驟(4)中，在鋼套管的外壁與所述地鐵隧道之間填充膠粘劑。
78.對泵房豎井封底后，在泵房豎井的底部設置底板，將底板內的鋼筋與鋼套管300內壁焊接，然后澆筑混凝土，之后從下往上安裝主體結構330，將主體結構330和鋼套管300形成整體受力結構。主體結構為鋼筋混凝土預制結構。具體的，在泵房豎井的底部鋪設墊層310，在墊層310上方設置鋼筋網，鋼筋網焊接于鋼套管300的內壁，然后在墊層310上方澆筑混凝土，混凝土與鋼筋網形成鋼筋混凝土結構的底板。
79.在主體結構安裝完成后，在所述泵房豎井的頂部施作環梁500，將洞口結構板200和主體結構330內的鋼筋均連接環梁500的鋼筋；然后將預制泵站放入主體結構，在環梁的內側施作蓋板。由于預制泵站700具有較大的重量，以吊裝機械03將預制泵站700吊裝至泵房豎井主體結構330內，能保證預制泵站700能平穩的進入泵房主體結構內。
80.需要說明的是，為了方便施工，在擬建泵房豎井的位置及周邊范圍內以下的土體進行加固處理之后，在擬建泵房豎井的位置施工形成洞口連接板，并使洞口結構板200的底端與地鐵隧道600連接成整體，隨后在所述洞口結構板的洞口內側安裝所述止水裝置400。
81.根據本發明實施例的一種地鐵隧道分離式泵房結構及基于全回旋全套管的施工方法的其他構成等以及操作對于本領域普通技術人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。
82.在本說明書的描述中，參考術語“實施例”、“示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
83.盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
