一種在并行區(qū)間盾構隧道基礎上擴挖地鐵車站施工方法，擴挖所形成的車站結構形式為簡支框架墻柱式雙層地鐵車站，其采用排樁加止水帷幕或地下連續(xù)墻擋土擋水，抵抗土體側向變形；在車站區(qū)間隧道內架設管片臨時支撐；開挖到基坑底部后，在管片內支撐及管片間臨時鋼支撐的保護下，拆除部分盾構管片，底板與墻柱底部進行連接，墻柱間連梁和管片進行穩(wěn)固連接，并做好防水處理及墻柱與管片之間的連接，形成封閉受力體系。施工主體利用構筑好的中立柱、側墻、墻柱、墻柱間的連梁體系提供開挖空間的豎向支撐體系。本方法合理可行，可操作性強，其應用將帶來巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，具有重要的工程應用價值和發(fā)展前景。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種在并行區(qū)間盾構隧道基礎上擴挖地鐵車站施工方法
本專利技術涉及一種在并行區(qū)間盾構隧道基礎上擴挖地鐵車站的結構及施工方法，屬于軌道交通
技術介紹
在眾多的地鐵建設施工工法當中，“盾構法”以其施工安全性高、施工速度較快、對周圍環(huán)境影響相對較小等特點在地鐵建設中得到了越來越廣泛的應用。然而，在國內以往的區(qū)間盾構法施工當中，對盾構的使用僅限于斷面形式簡單單一的區(qū)間隧道施工，在遇到盾構過站問題時，往往是先將盾構進行拆解，從當前盾構井內吊出，然后轉入另一盾構井，再將盾構重新組裝，進行施工；或者是先期將車站擴挖，將車站的寬度和底部進行擴大，然后利用拖拉設備將盾構拖拉過站。兩種過站方式不論從哪個角度來講都會使得盾構設備的利用效率大大降低，使盾構法的一次性連續(xù)掘進距離大大縮短。據(jù)北京目前在建的幾條地鐵線路上盾構法施工現(xiàn)狀統(tǒng)計，一臺實際施工的盾構機去除其在區(qū)間內窩工的時間，其施工非推進作業(yè)時間約占總施工推進作業(yè)時間的52.7％，這些非推進施工主要包括盾構機在過站時的盾構井的施工、盾構機的下井組裝、解體、吊出、轉場、掉頭、拖拉過站等，如果再加上盾構機在區(qū)間施工中的窩工情況，盾構機的實際施工速度會更慢，其利用率將會更低。此外，由于現(xiàn)在的盾構法施工使得盾構機在施工期間靈活性差，其反復的拆裝組卸拖拉過站等大大降低的了盾構機的使用壽命。同時，盾構始發(fā)井、接收井、掉頭井的施工及盾構機的解體、吊出、轉場等所造成的額外的施工費用，使盾構法施工中的工程成本造價每km較盾構機正常推進的費用增加高達近10％左右；而對于盾構機的拖拉過站，涉及到加深加寬車站所帶來的額外費用，每km增加約6％～8％?？梢?，如何有效的減少盾構法施工中的非推進作業(yè)施工是提高盾構機的利用效率問題的關鍵所在。
技術實現(xiàn)思路
基于上述問題，本專利技術提出一種在并行盾構隧道基礎上擴建地鐵車站的結構及施工方法，其結構形式為簡支框架墻柱式雙層地鐵車站結構體系。其采用雙圍護結構進行擋土擋水；利用管片內支撐體系進行管片支護，對多余管片進行拆除，并利用矩形鋼板及“L”形鑄鐵拱腳梁對管片進行縱向約束；采用明挖法對車站主體結構進行開挖施工，開挖到基坑底部后，對管片進行分段摘除，施作底板、墻柱、墻柱間連梁及中立柱基礎等，并進行管片與墻柱及管片與墻柱間連梁的連接節(jié)點；利用構筑好的墻柱體系、側墻、中立柱等作為主體結構的豎向支撐體系，利用構筑好的底板、中板、頂板和橫向支撐梁作為主體結構的橫向支撐體系。其主要目的在于提供一種采用盾構法施工的地下鐵道工程中修建地鐵車站的新工藝，新方法，以減少盾構施工當中的非推進作業(yè)，提高盾構設備的利用效率。主要用于解決現(xiàn)行條件下，區(qū)間盾構(指用于地鐵區(qū)間隧道的盾構設備直徑為6m左右，無法利用其開挖所形成的單一盾構隧道擴建地鐵車站)隧道擴建地鐵車站施工當中非推進作業(yè)過多，盾構設備使用效率低下的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術所采取的技術方案為：步驟一：在擬建地鐵車站范圍內構筑圍護結構A(如排樁加止水帷幕或地下連續(xù)墻)，圍護結構A頂部澆筑冠梁并在冠梁靠近車站一側預留足夠長度鋼筋，其冠梁頂部標高應與地面標高相等。圍護結構的嵌固深度應滿足整體穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性的要求；步驟二：采用盾構設備施作地鐵區(qū)間隧道，在車站區(qū)間隧道內安裝盾構隧道管片，在管片內部架設管片臨時內支撐體系，內支撐體系的結構形式為門式支撐結構，為便于施工和安全起見，每個臨時內支撐體系寬度以半個管片寬為宜，每一環(huán)管片施工期間，要保證至少有半環(huán)管片在內支撐體系的支撐之下，且相鄰臨時內支撐體系之間以縱向支撐桿件連接；步驟三：對管片上方土體進行注漿加固，在基坑開挖擬定范圍內構筑基坑開挖圍護結構B，并以連梁將圍護結構B與圍護結構A進行連接；步驟四：開挖基坑內部土體至管片沿高度方向中間位置，開挖過程中，為了保持基坑邊坡的穩(wěn)定性，采用復合土釘支護技術對邊坡進行支護并在樁腳位置架設鎖腳支撐，為了避免對施工造成影響，鎖腳支撐應位于中板以上并滿足樁體橫向受力要求；步驟五：在管片外壁打孔，沿車站縱向分段架設管片臨時鋼支撐，鋼支撐端部與管片內壁連接；步驟六：繼續(xù)開挖土體直至基坑設計標高，拆除需澆筑墻柱部位多余管片，采用矩形鋼板與下切口處管片的預留鋼筋及預埋件進行連接，以“L”形鑄鐵拱腳梁結構與上切口處管片的預留鋼筋及預埋件進行連接，以對上切口處管片進行縱向約束，并在鑄鐵拱腳梁與管片之間澆筑防水混凝土進行防水；步驟七：構筑抗拔樁、車站底板結構及墻柱結構，施作墻柱與開口管片上下切口處節(jié)點，澆筑兩側墻柱間支撐橫梁，施作墻柱與橫梁節(jié)點，在兩側對應墻柱之間架設臨時鋼支撐。車站底板與墻柱底部澆筑在一起并同時澆筑車站主體結構中立柱基礎，中立柱基礎兩側與底板緊密連接并預留中立柱底部杯形口及節(jié)點連接件；步驟八：拆除管片臨時鋼支撐，摘除剩余部分管片，在上切口處安裝“L”形鑄鐵拱腳梁并與墻柱部位所設拱腳梁進行焊接，下切口處安裝矩形鋼板，與墻柱處矩形鋼板焊接，在管片上下開口處，構筑墻柱間連梁結構，施作開口管片上下切口節(jié)點的構筑并在上節(jié)點外側澆筑防水混凝土以防水；步驟九：拆除管片臨時內支撐體系，在盾構隧道內施工仰拱結構；步驟十：拆除墻柱間臨時鋼支撐，構筑車站底層側墻、中立柱，構筑中板及站臺板；步驟十一：拆除鎖腳支撐，構筑車站上層側墻、中立柱及頂板?；靥铐敯迳喜客馏w，恢復路面。有益效果本專利技術所提出的一種在并行區(qū)間盾構隧道基礎上擴挖地鐵車站的結構及施工方法，有效的減少了盾構施工中的非推進作業(yè)，大大提高了盾構施工的施工效率，既為盾構機的長距離掘進提供了條件，也為車站位置的靈活選取提供了可能。同時，采用雙圍護結構，既保證了結構主體的整體穩(wěn)定性，也去除了施工過程中所隱藏的安全隱患。矩形鋼板和“L”形鑄鐵拱腳梁的應用不僅對開口處的管片起到了縱向約束的作用，也使得管片與墻柱及管片與墻柱間連梁的連接節(jié)點受力更加合理，防水處理更加簡單易行。車站主體采用明挖法施工，施工簡單、快捷、經(jīng)濟、安全，在墻間加了橫向支撐梁，可更好保證節(jié)點間墻柱結構及地層橫向穩(wěn)定性。本專利技術技術合理，施工工法可靠易行，受力體系轉換簡單明確，質量易于控制，將徹底改變地下鐵道建設的常規(guī)程序，其施工應用將帶來巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。附圖說明圖1為本專利技術并行區(qū)間盾構隧道基礎上擴挖而成的地鐵車站標準斷面剖面圖，圖2為簡支框架墻柱式雙層地鐵車站立體結構圖。圖3～圖13為本專利技術并行區(qū)間盾構隧道擴挖地鐵車站的各施工步序圖。其中，圖3為鉆孔成樁(墻)，構筑圍護結構1及冠梁；圖4為盾構施工通過車站區(qū)間，并在車站區(qū)間隧道內安置盾構管片；圖5為在盾構隧道管片內安裝內支撐體系；圖6為注漿加固管片上部土層并構筑圍護結構2，在頂部冠梁處對圍護結構1和圍護結構2進行連梁連接；圖7為對車站范圍內基坑進行開挖，邊開挖邊支護，在樁腳位置構筑鎖腳支撐；圖8為繼續(xù)開挖土體至盾構管片沿高度方向中間位置，管片外部打孔并架設管片臨時鋼支撐，圖9為開挖土體至基坑設計標高，拆除需澆筑墻柱部位多余管片并安裝矩形鋼板及“L”形鑄鐵拱腳梁，澆筑防水混凝土進行防水。圖10為構筑墻柱結構，在墻柱間架設臨時鋼支撐，澆筑基坑底部抗拔樁，施工底板、中立柱基礎。拆除剩余多余管片，對切口處管片進行縱向約束，并構筑墻柱間連梁與切口管片進行連接，并施作墻柱與管片本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種在并行區(qū)間盾構隧道基礎上擴挖地鐵車站施工方法，其特征在于：具體施工步驟為，步驟一：在擬建地鐵車站范圍內構筑圍護結構A(2)(如排樁加止水帷幕或地下連續(xù)墻)，圍護結構A(2)頂部澆筑冠梁(3)并在冠梁(3)靠近車站一側預留足夠長度鋼筋，其冠梁(3)頂部標高應與地面(1)標高相等；圍護結構A(2)的嵌固深度應滿足整體穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性的要求；步驟二：采用盾構設備施作地鐵區(qū)間隧道，在車站區(qū)間隧道內安裝盾構管片(4)，在盾構管片(4)內部架設管片臨時內支撐(26)，臨時內支撐(26)的結構形式為門式支撐結構；步驟三：對管片上方土體進行注漿加固，在基坑開挖擬定范圍內構筑基坑開挖圍護結構B(13)，并以連梁(14)將圍護結構B(13)與圍護結構A(2)進行連接；步驟四：開挖基坑內部土體至管片沿高度方向中間位置，開挖過程中，為了保持基坑邊坡的穩(wěn)定性，采用復合土釘支護中的錨桿(15)、土釘(33)對邊坡進行支護并在樁腳位置架設鎖腳支撐(32)，為了避免對施工造成影響，鎖腳支撐(32)應位于中板(19)以上并滿足樁體橫向受力要求；步驟五：在盾構管片(4)外壁打孔，沿車站縱向分段架設管片臨時鋼支撐(27)，管片臨時鋼支撐(27)端部與盾構管片(4)內壁連接；步驟六：繼續(xù)開挖土體直至基坑設計標高，拆除需澆筑墻柱(5)部位多余管片，采用矩形鋼板(6)與下切口處管片的預留鋼筋及預埋件進行連接，以“L”形鑄鐵拱腳梁(7)結構與上切口處管片的預留鋼筋及預埋件進行連接，以對上切口處管片進行縱向約束，并在“L”形鑄鐵拱腳梁(7)與盾構管片(4)之間澆筑防水混凝土(8)進行防水；步驟七：構筑抗拔樁(24)、底板(10)及墻柱(5)，施作墻柱(5)與開口管片上下切口處節(jié)點，澆筑兩側墻柱間橫向支撐梁(17)，施作墻柱(5)與橫向支撐梁(17)節(jié)點，在兩側對應墻柱之間架設臨時鋼支撐(28)；車站底板(10)與墻柱(5)底部澆筑在一起并同時澆筑車站主體結構中立柱基礎(11)，中立柱基礎(11)兩側與底板(10)緊密連接并預留中立柱底部杯形口及節(jié)點連接件；步驟八：拆除管片臨時鋼支撐(27)，摘除剩余部分管片，在上切口處安裝“L”形鑄鐵拱腳梁(7)并與墻柱部位所設拱腳梁進行焊接，下切口處安裝矩形鋼板，與墻柱處矩形鋼板(6)焊接，在管片上下開口處，構筑墻柱間連梁(31)結構，施作開口管片上下切口節(jié)點的構筑并在上節(jié)點外側澆筑防水混凝土以防水；步驟九：拆除管片臨時內支撐(26)，在盾構隧道內施工仰拱(9)結構；步驟十：拆除墻柱間臨時鋼支撐(28)，構筑車站底層側墻(18)、中立柱(16)，構筑中板(19)及站臺板(30)；步驟十一：拆除鎖腳支撐(32)，構筑車站上層側墻(20)、中立柱(21)及頂板(22)；回填頂板上部的回填土(23)，恢復路面(1)。...
【技術特征摘要】
1.一種在并行區(qū)間盾構隧道基礎上擴挖地鐵車站施工方法，其特征在于：具體施工步驟為，步驟一：在擬建地鐵車站范圍內構筑圍護結構A(2)，圍護結構A(2)頂部澆筑冠梁(3)并在冠梁(3)靠近車站一側預留足夠長度鋼筋，其冠梁(3)頂部標高應與路面(1)標高相等；圍護結構A(2)的嵌固深度應滿足整體穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性的要求；步驟二：采用盾構設備施作地鐵區(qū)間隧道，在車站區(qū)間隧道內安裝盾構管片(4)，在盾構管片(4)內部架設管片臨時內支撐(26)，臨時內支撐(26)的結構形式為門式支撐結構；步驟三：對管片上方土體進行注漿加固，在基坑開挖擬定范圍內構筑基坑開挖圍護結構B(13)，并以連梁(14)將圍護結構B(13)與圍護結構A(2)進行連接；步驟四：開挖基坑內部土體至管片沿高度方向中間位置，開挖過程中，為了保持基坑邊坡的穩(wěn)定性，采用復合土釘支護中的錨桿(15)、土釘(33)對邊坡進行支護并在樁腳位置架設鎖腳支撐(32)，為了避免對施工造成影響，鎖腳支撐(32)應位于中板(19)以上并滿足樁體橫向受力要求；步驟五：在盾構管片(4)外壁打孔，沿車站縱向分段架設管片臨時鋼支撐(27)，管片臨時鋼支撐(27)端部與盾構管片(4)內壁連接；步驟六：繼續(xù)開挖土體直至基坑設計標高，拆除需澆筑墻柱(5)部位多余管片，采用矩形鋼板(6)與下切口處管片的預留鋼筋及預埋件進行連接，以“L”形鑄鐵拱腳梁(7)結構與上切口處管片的預留鋼筋及預埋件進行連接，以對上切口處管片進行縱向約束，并在“L”形鑄鐵拱腳梁(7)與盾構管片(4)之間澆筑防水混凝土(8)進行防水；步驟七：構筑抗拔樁(24)、底板(10)及墻柱(5)，施作墻柱(5)與開口管片上下切口處節(jié)點，澆筑兩側墻柱間橫向支撐梁(17)，施作墻柱(5)與橫向支撐梁(17)節(jié)點，在兩側對應墻柱之間架設臨時鋼支撐(28)；底板(10)與墻柱(5)底部澆筑在一起并同時澆筑車站主體結構中立柱基礎(11)，中立柱基礎(11)兩側與底板(10)緊密連接并預留中立柱底部杯形口及節(jié)點連接件；步驟八：拆除管片臨時鋼支撐(27)，摘除剩余部分管片，在上切口處安裝“L”形鑄鐵拱腳梁(7)并與墻柱部位所設“L”形鑄鐵拱腳梁進行焊接，下切口處安裝矩形鋼板，與墻柱處矩形鋼板(6)焊接，在管片上下開口處，構筑墻柱間連梁(31)結構，施作開口管片上下切口節(jié)點的構筑并在上節(jié)點外側澆筑防水混凝土以防水；步驟九：拆除管片臨時內支撐(26)，在盾構隧道內...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張明聚，劉義，
申請(專利權)人：北京工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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