CN104631493A - 一种顶底共用地下结构及其分建施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶底共用地下结构及其分建施工方法，包括上层结构、下层结构及设置在上下层间供两层结构共用的隔板，所述上层结构与下层结构正交设置，所述上层结构为曲墙拱形结构，底部为平底式；所述下层结构为分离式双跨矩形框架结构，所述上层结构两侧边墙墙脚与隔板间对应设有暗梁，所述隔板与下层矩形框架结构间通过钢筋紧固；本发明提出的顶底共用分建地下结构可分期建设，即上层结构可先期建设，并通车，而后修建下层结构，相互之间影响小，适用于城市地下不同线路在规划时间以及建设启动有先后的情况，同时还有效利用了狭窄的城市地下空间，可在城市复杂环境中实施，环境影响小，工程造价低。

Description

一种顶底共用地下结构及其分建施工方法

技术领域

本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种顶底共用地下结构及其分建施工方法。

背景技术

由于城市开发密度过大，可供利用的地下空间日趋狭窄，很多大城市内出现了多条交通隧道或地下结构在有限的空间内上跨、下穿、交错重叠的情况。现有技术中主要出现的结构形式有以下几种：

(1)双层隧道结构

该结构又分为两种类型：一种是国内常见的大直径盾构隧道，即单洞内设置上下两层行车道。实际施工时，采用盾构机一次性将隧道外壳结构按设计的管片拼装成型，然后在内部采用预制或后浇筑钢筋混凝土板的方式设置横隔板，即可形成上下双层结构。另一种是采用浅埋暗挖技术成型的高边墙型单洞双层结构。该结构采用的即是传统的先开挖整断面，然后再浇筑横隔板的方式修建。

(2)上下交叠(重叠)式隧道结构

该隧道结构是一座隧道上穿或下跨在另外一座隧道上，两座隧道结构相互独立，隧道与隧道之间还保留有一定厚度的岩体。这种结构一般表现为上下平行的重叠、上跨(下穿)两种方式。实际施工时，先修建一座隧道，再修建另一座隧道，修建时需要考虑两隧道彼此间的影响，故应在支护结构上进行加强，并在施工控制上进行细致的开挖与支护，同时做到两个确保：确保两隧道间的岩体(围岩)的稳定，不发生坍塌、掉落问题；确保相互影响的隧道结构的变形与附加应力保持在可控范围，从而实现在狭窄的空间内安全共存。

上述两种结构形式具有一定的局限性，虽然双层隧道结构的施工难度不大，但其对施工时间及顺序具有较严格的要求，不适用于后期加设、分建的地下结构；而交叠(重叠)式隧道结构虽然可实现分建施工，但其要求施工时具有较大的地下可用空间，同时，整体施工难度较大，周期较长，无法适用于部分空间狭小、需分建施工的地下结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可在有限的地下空间内修建不同线路交叉隧道的顶底共用地下结构及其分建施工方法，该方法可减小对环境的影响，同时降低工程造价。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种顶底共用地下结构，包括上层结构、下层结构及设置在上下层间供两层结构共用的隔板，所述上层结构与下层结构正交设置，所述上层结构为曲墙拱形结构，底部为平底式；所述下层结构为分离式双跨矩形框架结构，所述上层结构两侧边墙墙脚与隔板间对应设有暗梁，所述隔板与下层矩形框架结构间通过钢筋紧固。

进一步，所述上层结构与下层结构上对应设置有上层变形缝及下层变形缝。

本发明还提供一种顶底共用地下结构的分建施工方法，首先以双侧壁导坑法对上层结构进行开挖，上层结构分成左导坑、中导坑及右导坑，施工步骤为：

1)左导坑上台阶①开挖→左导坑上台阶初期支护Ⅰ→左导坑中台阶②开挖→左导坑中台阶初期支护Ⅱ→左导坑下台阶③开挖→左导坑下台阶初期支护Ⅲ；

2)右导坑上台阶④开挖→右导坑上台阶初期支护Ⅳ→右导坑中台阶⑤开挖→右导坑中台阶初期支护Ⅴ→右导坑下台阶⑥开挖→右导坑下台阶初期支护Ⅵ；

3)中导坑上台阶⑦开挖→中导坑上台阶初期支护Ⅶ→中导坑中台阶⑧开挖→中导坑下台阶⑨开挖；

4)在底部区域Ⅷ处依次铺设隔离层及垫层并压实；

5)在隔离层及垫层上方区域Ⅸ处进行隔板施工；

6)曲墙二次衬砌Ⅹ；

后期对下层结构进行施工，下层结构包括左线及右线，其中左线及右线均分为左导坑、中导坑及右导坑，施工步骤为：

7)左线先行开挖；

i)左导坑⑩开挖→左导坑临时钢架a、b支护→右导坑开挖→右导坑临时钢架c、d支护→结构侧墙Ⅺ及底板Ⅻ混凝土浇筑；

ii)中导坑开挖→结构底板ⅩⅢ混凝土浇筑闭合；

iii)拆除临时钢架a、b、c、d支护；

8)待左线结构完成并达到设计强度后再开挖右线，重复步骤i)、ii)与iii)。

进一步，所述步骤1)与2)中，左导坑下台阶初期支护Ⅲ及右导坑下台阶初期支护Ⅵ通过锁脚锚杆固定。

进一步，所述步骤5)中，在左导坑下台阶初期支护Ⅲ及右导坑下台阶初期支护Ⅵ与隔板间设置纵向暗梁。

进一步，所述步骤5)中隔板施工时，在左线及右线结构侧墙位置处预留钢筋及钢筋接驳器。

本发明的有益效果在于：

Ⅰ.本发明提出的地下结构为顶底共用结构，中间无岩体，节约了地下空间，特别适用于地下空间有限的区域；

Ⅱ.本发明提出的顶底共用分建地下结构可分期建设，适用于城市地下不同线路在规划时间以及建设启动有先后的情况，即上层结构可先期建设，并通车，而后修建下层结构，相互之间影响小；

Ⅲ.本发明提出施工方法可有效控制上、下层结构的稳定性，施工难度小，可保证施工安全性；

Ⅳ.本发明提出的顶底共用、正交穿越结构，有效利用了狭窄的城市地下空间，可在城市复杂环境中实施，可减小环境影响，同时降低工程造价。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为上层结构断面示意图；

图2为下层结构断面示意图；

图3为上层结构施工步序示意图；

图4为下层结构施工步序示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本实施例中的顶底共用地下结构，包括上层结构1、下层结构2及设置在上、下层结构间供两层结构共用的隔板3，所述上层结构1与下层结构2正交设置，所述上层结构1为曲墙拱形结构，底部为平底式；所述下层结构2为分离式双跨矩形框架结构，所述上层结构1两侧边墙墙脚与隔板3间对应设有暗梁4，所述隔板3与下层矩形框架结构间通过钢筋紧固。具体的，上层结构1为五心园曲墙拱形平底岛式车站结构，下层结构2为分离式双跨矩形框架结构，两隧道正交、叠合。该地下结构中上层结构1与下层结构2共用一个隔板3，即上层结构1的底板为下层结构2的顶板，中间无常规隧道通常保留的岩体。该结构可实现在城市有限的地下空间内修建不同线路的交叉隧道，显著节约了地下空间，特别适用于地下空间有限的区域。

作为上述方案的进一步改进，所述上层结构1与下层结构2上对应设置有上层变形缝及下层变形缝。

上述顶底共用地下结构的分建施工方法：

首先以双侧壁导坑法对上层结构1进行开挖，上层结构1分成左导坑、中导坑及右导坑，施工步骤为：

1)左导坑上台阶①开挖→左导坑上台阶初期支护Ⅰ→左导坑中台阶②开挖→左导坑中台阶初期支护Ⅱ→左导坑下台阶③开挖→左导坑下台阶初期支护Ⅲ；完成左导坑的开挖及左导坑处与围岩密贴的外层支护(即初期支护)；

2)右导坑上台阶④开挖→右导坑上台阶初期支护Ⅳ→右导坑中台阶⑤开挖→右导坑中台阶初期支护Ⅴ→右导坑下台阶⑥开挖→右导坑下台阶初期支护Ⅵ；完成右导坑的开挖及右导坑处与围岩密贴的外层支护(即初期支护)；

3)中导坑上台阶⑦开挖→中导坑上台阶初期支护Ⅶ→中导坑中台阶⑧开挖→中导坑下台阶⑨开挖；完成中导坑的开挖及中导坑处与围岩密贴的外层支护(即初期支护)，此时，各部分初期支护间闭合；

4)掏空底部区域Ⅷ，并在该区域内依次铺设粗砂隔离层及垫层并压实；

5)在粗砂隔离层及垫层上方区域Ⅸ处进行隔板施工；

6)隔板施工完成后，再施作曲墙二次衬砌Ⅹ(即内层衬砌，也称二次支护)。两层衬砌之间，可根据需要设置防水层。

具体的，为防止上层结构1中的初期支护底部发生变形，可通过锁脚锚杆7对左导坑下台阶初期支护Ⅲ及右导坑下台阶初期支护Ⅵ进行固定。施工隔板3时，在左导坑下台阶初期支护Ⅲ及右导坑下台阶初期支护Ⅵ与隔板3间纵向设置暗梁4，可进一步提高初期支护与隔板3间的结构稳定性；建设完成的上层结构可先行通车。

后期对下层结构2进行施工，下层结构2包括左线及右线，其中左线及右线均分为左导坑、中导坑及右导坑，施工步骤为：

7)左线先行开挖；

i)左导坑⑩开挖→左导坑临时钢架a、b支护→右导坑开挖→右导坑临时钢架c、d支护→结构侧墙Ⅺ及底板Ⅻ混凝土浇筑；开挖左、右导坑时，左、右导坑外侧的岩柱保留；

ii)中导坑开挖→结构底板ⅩⅢ混凝土浇筑闭合；

iii)拆除临时钢架a、b、c、d支护；

8)待左线结构完成并达到设计强度后再开挖右线，重复步骤i)、ii)与iii)。

另外，对隔板3进行施工时，应在上、下层结构连接处预留连接钢筋5及钢筋接驳器6，即在左线及右线结构侧墙位置处预留钢筋及钢筋接驳器，后期结构侧墙混凝土浇筑时直接与预留连接钢筋5连接。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种顶底共用地下结构，包括上层结构、下层结构及设置在上下层间供两层结构共用的隔板，其特征在于：所述上层结构与下层结构正交设置，所述上层结构为曲墙拱形结构，底部为平底式；所述下层结构为分离式双跨矩形框架结构，所述上层结构两侧边墙墙脚与隔板间对应设有暗梁，所述隔板与下层矩形框架结构间通过钢筋紧固。

2.根据权利要求1所述的顶底共用地下结构，其特征在于：所述上层结构与下层结构上对应设置有上层变形缝及下层变形缝。

3.一种适用于权利要求1-2任一项所述的顶底共用地下结构的分建施工方法，其特征在于：首先以双侧壁导坑法对上层结构进行开挖，上层结构分成左导坑、中导坑及右导坑，施工步骤为：

1)左导坑上台阶①开挖→左导坑上台阶初期支护Ⅰ→左导坑中台阶②开挖→左导坑中台阶初期支护Ⅱ→左导坑下台阶③开挖→左导坑下台阶初期支护Ⅲ；

2)右导坑上台阶④开挖→右导坑上台阶初期支护Ⅳ→右导坑中台阶⑤开挖→右导坑中台阶初期支护Ⅴ→右导坑下台阶⑥开挖→右导坑下台阶初期支护Ⅵ；

3)中导坑上台阶⑦开挖→中导坑上台阶初期支护Ⅶ→中导坑中台阶⑧开挖→中导坑下台阶⑨开挖；

4)在底部区域Ⅷ处依次铺设隔离层及垫层并压实；

5)在隔离层及垫层上方区域Ⅸ处进行隔板施工；

6)曲墙二次衬砌Ⅹ；

后期对下层结构进行施工，下层结构包括左线及右线，其中左线及右线均分为左导坑、中导坑及右导坑，施工步骤为：

7)左线先行开挖；

i)左导坑⑩开挖→左导坑临时钢架a、b支护→右导坑开挖→右导坑临时钢架c、d

支护→结构侧墙Ⅺ及底板Ⅻ混凝土浇筑；

ii)中导坑开挖→结构底板ⅩⅢ混凝土浇筑闭合；

iii)拆除临时钢架a、b、c、d支护；

8)待左线结构完成并达到设计强度后再开挖右线，重复步骤i)、ii)与iii)。

4.根据权利要求3所述的顶底共用地下结构的分建施工方法，其特征在于：所述步骤1)与2)中，左导坑下台阶初期支护Ⅲ及右导坑下台阶初期支护Ⅵ通过锁脚锚杆固定。

5.根据权利要求3所述的顶底共用地下结构的分建施工方法，其特征在于：所述步骤5)中，在左导坑下台阶初期支护Ⅲ及右导坑下台阶初期支护Ⅵ与隔板间设置纵向暗梁。

6.根据权利要求3所述的顶底共用地下结构的分建施工方法，其特征在于：所述步骤5)中隔板施工时，在左线及右线结构侧墙位置处预留钢筋及钢筋接驳器。