CN106567718B - 一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道与地下工程及城市轨道交通设计与施工技术领域，尤其涉及一种复合地层单拱超大跨车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于，开挖断面采用三层三部分层施工：车站上层先施工两侧侧导洞，后施工中导洞，均采用台阶法人工开挖施工，中洞与侧洞错开距离15～20m；车站下部分为两层施工，先进行中部拉槽分为两层施工，中槽施工完成后建立中间临时支撑，然后对称拉边槽施工，也分为两层施工，临时竖撑代换和拉槽以确保拱部结构和拱脚围岩稳定；最后顺做二次衬砌。本发明适用于复合地层单拱超大跨车站隧道和地下结构的施工，结构稳定性好，提高施工效率。

Description

一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法

技术领域

本发明属于隧道与地下工程及城市轨道交通设计与施工技术领域，尤其涉及一种采用拉槽支撑代换法修建复合地层中浅埋暗挖超大断面单拱地铁车站或隧道等大型地下结构的施工方法。

背景技术

随着我国城市轨道交通事业的快速发展，地铁车站的建设过程中遇到了多种类型的地质条件和相适应的结构型式及工法。近年来，以岩质地层为主的重庆、青岛、大连，甚至广州等城市地铁建设中先后出现了一大批结构形式各异的大跨车站隧道和大跨多线隧道。车站隧道的开挖断面一般为150~250m²，形状扁平，通常开挖跨度和高度分别大于20m和15m。在城市人口密集地区，能满足不同功能的大断面地下空间结构更受欢迎，车站隧道更倾向于采用大跨度高边墙的单拱超大跨结构形式，以便为乘客提供宽敞明亮的地下空间。在城市轨道交通迅猛发展、载客量猛增的势头下，大跨隧道工程越来越多，但从安全角度讲，跨度越大，危险系数越高。

与山岭大跨隧道和其他大型岩石地下工程相比，岩质地层中的大跨地铁隧道工程具有以下特殊性：（1）地铁隧道一般埋深有限，所处地层大都属于上土下岩复合地层，上部为第四系地层或者风化程度高、节理裂隙发、自稳能力差的破碎岩层，往下岩体的风化程度和破碎程度逐渐转弱。（2）大断面隧道一般采用分部开挖方式施工，开挖扰动次数多，围岩中的应力路径复杂，变形破坏机制不仅取决于地质条件，而且还受到隧道断面形状和结构形式、开挖方式与顺序等的影响。（3）地铁车站一般位于城市繁华地段，地面高大重要建筑物密集，地下管线遍布，隧道施工对周边环境的影响远大于小断面隧道，因而施工的环境影响问题更为突出。（4）岩质地层中的隧道围岩稳定性远优于土质隧道，下层一般需要爆破施工，复合地层兼有土层和岩石地层的性质，如何采取针对性的工法显得尤为重要。在复合地层单拱超大跨车站隧道的结构型式和施工方案选择时，应立足保证安全的条件下，同时考虑施工效率和经济效益，尽量采用快速高效的施工方法。

传统的暗挖地铁车站施工中主要采用交叉中隔壁（CRD）、双侧壁导坑法、中洞法和侧洞法等分步减跨的方法，这些施工方法主要基于第四系地层的地层特点和浅埋暗挖的原理演化形成。上述方法都需要设置大量的横向和竖向临时支撑来实现分步减高减跨，而且各步开挖快速封闭、步步成环，这样在岩石地层中需要后续爆破的情况下，紧跟的临时支撑很难保留，更容易由于爆破损伤支撑而发生重大安全事故；同时横向和竖向临时支撑的设置，严重影响了施工空间和施工进度，工效极低，不能实现大型机械化施工，废弃工程量很大。

发明内容

本发明结合复合地层浅埋超大跨结构的力学特点和地层条件，为保证地层和结构稳定，提高施工效率，提出一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，实现机械化进行单拱超大跨暗挖地铁车站和地下结构的施工。

本发明所采用的技术方案为：

一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）在待开挖的单拱超大跨地铁车站隧道上层两个拱部侧导坑初期支护外侧部位施做双排拱部侧洞超前支护，拱部侧洞超前支护由一层长导管和一层短导管交替组成，进行超前注浆加固地层；

（2）进行上层拱部两侧导洞开挖，采用人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧洞拱部初期支护，同时施作拱部侧导洞靠中部侧的拱部侧洞临时竖撑，底部采用拱部侧洞临时仰拱喷射混凝土封闭，并在导洞两侧设置锁脚锚杆注浆以固定侧导洞拱部初期支护和拱部侧洞临时竖撑；

（3）施作车站上层拱部中导洞初支支护外缘部位的拱部中洞超前支护，注浆加固地层，超前支护型式同侧导洞；

（4）进行上层拱部中洞人工开挖，开挖后及时施作中洞外缘拱部中洞初期支护，与侧导洞拱部初期支护连接形成车站上层单跨大拱初支形状，同时对中洞底部采用喷射混凝土封闭；

（5）车站上层开挖完成后，在上层两个拱部侧洞临时竖撑中间部位拉槽开挖车站下层中槽，中槽采用爆破分台阶开挖：先进行中槽上部开挖，及时对槽壁采用喷射混凝土封闭，爆破施工时应注意对上部拱部侧洞临时竖撑的防护；接着进行中槽下部爆破开挖拉槽至结构底部，施作中槽底板的混凝土垫层；槽壁根据围岩情况必要时打设锚杆进行加固；

（6）中槽部位中槽底板的混凝土垫层施工完后，浇筑中部临时竖撑基础，然后施作中部临时竖撑，下部锚入中部临时竖撑基础，顶部与拱部中洞初期支护预留钢板焊接连接；中部临时竖撑两边外缘采用纵向连接角钢焊接连接形成整体；

（7）分段拆除车站上层两侧拱部侧洞临时竖撑和上层底部拱部侧洞临时仰拱，用中部临时竖撑代换两侧拱部侧洞临时竖撑承受上部荷载，对下层两侧上台阶进行爆破开挖，边开挖边施工边墙初期支护和边墙锚杆；边墙爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时根据监控量测数据结果必要时在上层拱脚下侧架设第一层临时横撑；

（8）接着继续车站下层两侧下台阶开挖，同时施工边墙初期支护和边墙锚杆加固；开挖至基底后施作仰拱的混凝土垫层，仰拱的混凝土垫层与中槽底板的混凝土垫层及两侧边墙初期支护下端连接形成整个结构仰拱；根据监测情况施作第二层临时横撑；

（9）根据监控量测结果分段拆除中部临时竖撑基础，同时割断中部临时竖撑底部，然后在仰拱的混凝土垫层和边墙初期支护的内表面上铺设一层仰拱及侧墙防水层，之后在仰拱防水层的上表面浇筑一层混凝土而形成仰拱二衬，将中部临时竖撑支撑在仰拱二衬上；

（10）分段拆除第二层临时横撑，继续向上铺设侧墙防水层，然后在仰拱二衬上浇筑混凝土形成上部侧墙和中柱，在中柱上浇筑混凝土而形成中纵梁，在中纵梁两侧浇筑混凝土而形成车站结构中板；将中部临时竖撑支撑到车站结构中板之上；

（11）分段拆除第一层临时横撑，在车站结构中板上设置二衬模板台车，在拱部初期支护结构的内表面上铺设拱部防水层，然后在拱部防水层表面上浇筑一层钢筋混凝土而形成拱部二衬；

（12）施做下部轨道和站台板结构，即完成单拱超大跨暗挖地铁车站结构的施工。

所述步骤（1）中，拱部侧洞超前支护1由一层3.5m长导管和一层1.8m短导管交替组成。

所述步骤（2）中，侧导洞拱部初期支护采用格栅钢架喷射混凝土结构，厚度350mm，拱脚处初期支护采用放大脚结构型式，拱脚宽度不小于1000mm。

所述步骤（2）中，锁脚锚杆5采用直径56mm焊接钢管，长度3m，纵向间距0.5m。

所述步骤（2）中，所述车站上层拱部侧洞临时竖撑后拱部侧洞临时仰拱采用型钢钢架喷射混凝土结构，厚度300mm。

所述步骤（5）中，所述中间部位拉槽开挖边线距离上层拱部侧洞临时竖撑距离不小于1500mm。

所述步骤（6）中，所述中部临时竖撑采用DN300mm焊接钢管，下部基础采用钢筋混凝土结构，上部与拱部中洞初期支护预埋钢板焊接连接；

所述步骤（7）中，所述车站下层临时横撑根据监控量测结果设置，采用DN400mm钢管，两端与边墙初期支护混凝土固定件为槽钢或工字钢腰梁。

所述中部临时竖撑和车站临时横撑施作面距离爆破开挖面3～5m并设置防护措施避免爆破对临时支撑的损伤。

本发明的有益效果为：

1、本发明的复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法中设置了多个支护环节，支护结构由超前支护小导管、拱部初期支护、临时竖撑、边墙锚杆、二衬钢筋混凝土结构组合形成，适用于上土下岩复合地层跨度大于20m的超大跨车站隧道和地下结构，拱部和直边墙结构稳定，爆破和支护结构施工互不影响，提供宽敞空间和提高施工效率；

2、本发明提供的复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，开挖断面采用三层三部分层施工：车站上层先施工两侧侧导洞，后施工中导洞，均采用台阶法人工开挖施工，中洞与侧洞错开距离15～20m；车站下部分为两层施工，先进行中部拉槽分为两层施工，中槽施工完成后建立中间临时支撑，然后对称拉边槽施工，也分为两层施工，临时竖撑代换和拉槽以确保拱部结构和拱脚围岩稳定；

3、本发明中的复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，该工法工艺简单、便于操作，控制地层变形和结构稳定性好，并可分包针对土层和岩层进行施工，减少爆破影响，废弃工程量少，节省工程造价；

4、本发明中的复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，通过设置临时竖撑和横撑结构，并进行拉槽施工和支撑代换，实现安全快速完成隧道开挖及主体结构由下往上顺序浇筑，保证了施工和防水质量。

附图说明

图1为本发明的超大跨车站拱部侧导洞开挖支护施工示意图；

图2为本发明中超大跨车站拱部中导洞开挖支护施工示意图；

图3为本发明中超大跨车站下层中部拉槽和中部临时竖撑施工示意图；

图4为本发明中超大跨车站下层上台阶边槽开挖支护施工示意图；

图5为本发明中超大跨车站下层下台阶边槽开挖支护施工示意图；

图6为本发明中超大跨车站下层二次衬砌施工示意图；

图7为本发明中超大跨车站拱部二次衬砌和完成施工示意图；

图8为本发明中超大跨车站支撑布置和主体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图中，1-拱部侧洞超前支护，2-侧导洞拱部初期支护，3-拱部侧洞临时竖撑，4-拱部侧洞临时仰拱，5-锁脚锚杆，6-拱部中洞超前支护，7-拱部中洞初期支护，8-拱部中洞封底，9-中槽边墙临时支护，10-混凝土垫层，11-中部临时竖撑基础，12-中部临时竖撑，13-边墙初期支护，14-边墙锚杆，15-临时横撑，16-仰拱二衬，17-车站结构中板，18-拱部二衬，19-站台板结构。

实施例1

本发明提供的单拱大跨地铁车站采用复合式衬砌，上层为单拱大跨结构，地铁车站单拱大跨结构包括双排拱部侧洞超前支护、初期支护、临时支撑、防水层和二次衬砌，下层为直边墙单柱结构，并以上土下岩复合地层超大跨度双层地铁车站为例进行说明，结构跨度约24m。

如图1-图7所示，本发明提供的复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，包括按顺序进行的下列步骤：

（1）车站上部位于土层，采用双侧壁导洞分块施工。首先在待开挖的单拱超大跨地铁车站隧道上层两个拱部侧导坑初期支护外侧部位施做双排拱部侧洞超前支护1，拱部侧洞超前支护1由一层3.5m长导管和一层1.8m短导管交替组成，进行超前注浆加固地层；地质条件差时可采用超前注浆小导管与超前管棚组合支护，注浆浆液采用普通水泥单液浆；

（2）超前加固地层后进行上层拱部两侧导洞Ⅰ部开挖，采用人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧导洞拱部初期支护2，采用格栅钢架和喷射混凝土形成，结构厚度350mm，间距500mm，拱脚处初支采用扩大拱脚型式，拱脚宽度1000mm；同时施作拱部侧导洞靠中部侧的拱部侧洞临时竖撑3，底部采用拱部侧洞临时仰拱4喷射混凝土封闭，拱部侧洞临时竖撑3和拱部侧洞临时仰拱4采用型钢钢架喷射混凝土结构，厚度300mm，使得整个侧导洞及时封闭成环，减少地层变形；侧导洞形成后在导洞两侧底部打设锁脚锚杆5注浆以固定侧导洞拱部初期支护2和拱部侧洞临时竖撑3，加固拱脚围岩，锁脚锚杆5采用直径56mm焊接钢管，长度3m，纵向间距0.5m；

（3）施作车站上层拱部中导洞初支支护外缘部位的拱部中洞超前支护6，注浆加固地层，超前支护型式和注浆方法同侧导洞；

（4）侧导洞施工完成15m后，进行上层拱部中洞Ⅱ部人工开挖，开挖后及时施作中洞外缘拱部中洞初期支护7，结构厚度同侧导洞拱部初期支护2厚度，与侧导洞拱部初期支护2连接形成车站上层单跨大拱初支形状；同时施工中洞底部的拱部中洞封底8，采用150mm厚喷射混凝土封闭；

（5）车站上层开挖完成且监控量测数据稳定后，在上层拱部侧洞临时竖撑3中间部位拉槽开挖车站下层中槽，中槽边缘距离拱部侧洞临时竖撑3约1500mm，采用爆破分台阶开挖。先进行Ⅲ部开挖，及时施作中槽边墙临时支护9，中槽边墙临时支护9采用100mm厚喷射混凝土，根据围岩情况必要时打设锚杆进行加固；拉中槽爆破施工时应注意对拱部侧洞临时竖撑3的防护，严格控制开挖进尺、一次爆破厚度和爆破震速；接着进行Ⅳ部爆破开挖拉槽至结构底部，施作中槽底板的混凝土垫层10；

（6）中槽部位中槽底板的混凝土垫层10施工完后，浇筑中部临时竖撑基础11，中部临时竖撑基础11采用钢筋混凝土结构，结构尺寸800mm×500mm，一次施工长度不小于5m；然后施作中部临时竖撑12，中部临时竖撑12采用DN300mm焊接钢管，下部锚入中部临时竖撑基础11，顶部与拱部中洞初期支护7预留钢板焊接连接；中部临时竖撑12两边外缘采用纵向连接角钢焊接连接形成整体；

（7）分段拆除车站上层两侧拱部侧洞临时竖撑3和上层底部拱部侧洞临时仰拱4，用中部临时竖撑12代换两侧拱部侧洞临时竖撑3承受上部荷载，拆除长度根据监控量测结果确定，一般一次拆除长度不大于6m；对下层两侧上台阶Ⅴ部进行爆破开挖，边开挖边施工边墙初期支护13和边墙锚杆14，边墙锚杆14采用直径25mm中空注浆锚杆，长度3.5m，边墙初期支护13采用250mm后格栅钢架喷射混凝土结构；边墙爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时根据监控量测数据结果在上层拱脚下侧架设第一层临时横撑15，临时横撑15采用DN400mm钢管，两端与边墙初期支护13的混凝土采用工字钢腰梁固定连接，中间与中部临时竖撑12采用节点板焊接连接；

（8）接着继续车站下层两侧下台阶Ⅵ部开挖，同时施工边墙初期支护13和边墙锚杆14加固；开挖至基底后施作仰拱的混凝土垫层10，仰拱的混凝土垫层10与中槽底板的混凝土垫层10及两侧边墙初期支护13下端连接形成整个结构仰拱；根据监测情况施作第二层临时横撑15；

（9）根据监控量测结果分段拆除中部临时竖撑基础11，同时割断中部临时竖撑12底部，然后在仰拱的混凝土垫层10和边墙初期支护13的内表面上铺设一层仰拱及侧墙防水层，之后在仰拱防水层的上表面浇筑一层混凝土而形成仰拱二衬16，将中部临时竖撑支撑在仰拱二衬16上；

（10）分段拆除第二层临时横撑15，继续向上铺设侧墙防水层，然后在仰拱二衬16上浇筑混凝土形成上部侧墙和中柱，在中柱上浇筑混凝土而形成中纵梁，在中纵梁两侧浇筑混凝土而形成车站结构中板17；将中部临时竖撑支撑到车站结构中板17之上；

（11）分段拆除第一层临时横撑15，在车站结构中板17上设置二衬模板台车，在拱部初期支护结构的内表面上铺设拱部防水层，然后在拱部防水层表面上浇筑一层钢筋混凝土而形成拱部二衬18；

（12）施做下部轨道和站台板结构19，即可完成单拱超大跨暗挖地铁车站结构。

其中，中部临时竖撑12和车站临时横撑15施作面距离爆破开挖面4m并设置防护措施避免爆破对临时支撑的损伤。

实施例2

本发明提供的单拱大跨地铁车站采用复合式衬砌，上层为单拱大跨结构，地铁车站单拱大跨结构包括双排拱部侧洞超前支护、初期支护、临时支撑、防水层和二次衬砌，下层为直边墙单柱结构，并以上土下岩复合地层超大跨度双层地铁车站为例进行说明，结构跨度约24m。

如图1-图7所示，本发明提供的复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，包括按顺序进行的下列步骤：

（1）车站上部位于土层，采用双侧壁导洞分块施工。首先在待开挖的单拱超大跨地铁车站隧道上层两个拱部侧导坑初期支护外侧部位施做双排拱部侧洞超前支护1，拱部侧洞超前支护1由一层3.5m长导管和一层1.8m短导管交替组成，进行超前注浆加固地层；地质条件差时可采用超前注浆小导管与超前管棚组合支护，注浆浆液采用水泥水玻璃双液浆；

（2）超前加固地层后进行上层拱部两侧导洞Ⅰ部开挖，采用人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧导洞拱部初期支护2，采用格栅钢架和喷射混凝土形成，结构厚度350mm，间距510mm，拱脚处初支采用扩大拱脚型式，拱脚宽度1100mm；同时施作拱部侧导洞靠中部侧的拱部侧洞临时竖撑3，底部采用拱部侧洞临时仰拱4喷射混凝土封闭，拱部侧洞临时竖撑3和拱部侧洞临时仰拱4采用型钢钢架喷射混凝土结构，厚度300mm，使得整个侧导洞及时封闭成环，减少地层变形；侧导洞形成后在导洞两侧底部打设锁脚锚杆5注浆以固定侧导洞拱部初期支护2和拱部侧洞临时竖撑3，加固拱脚围岩，锁脚锚杆5采用直径56mm焊接钢管，长度3m，纵向间距0.5m；

（3）施作车站上层拱部中导洞初支支护外缘部位的拱部中洞超前支护6，注浆加固地层，超前支护型式和注浆方法同侧导洞；

（4）侧导洞施工完成18m后，进行上层拱部中洞Ⅱ部人工开挖，开挖后及时施作中洞外缘拱部中洞初期支护7，结构厚度同侧导洞拱部初期支护2厚度，与侧导洞拱部初期支护2连接形成车站上层单跨大拱初支形状；同时施工中洞底部的拱部中洞封底8，采用150mm厚喷射混凝土封闭；

（5）车站上层开挖完成且监控量测数据稳定后，在上层拱部侧洞临时竖撑3中间部位拉槽开挖车站下层中槽，中槽边缘距离拱部侧洞临时竖撑3约1700mm，采用爆破分台阶开挖。先进行Ⅲ部开挖，及时施作中槽边墙临时支护9，中槽边墙临时支护9采用100mm厚喷射混凝土，根据围岩情况必要时打设锚杆进行加固；拉中槽爆破施工时应注意对拱部侧洞临时竖撑3的防护，严格控制开挖进尺、一次爆破厚度和爆破震速；接着进行Ⅳ部爆破开挖拉槽至结构底部，施作中槽底板的混凝土垫层10；

（6）中槽部位中槽底板的混凝土垫层10施工完后，浇筑中部临时竖撑基础11，中部临时竖撑基础11采用钢筋混凝土结构，结构尺寸800mm×500mm，一次施工长度不小于6m；然后施作中部临时竖撑12，中部临时竖撑12采用DN300mm焊接钢管，下部锚入中部临时竖撑基础11，顶部与拱部中洞初期支护7预留钢板焊接连接；中部临时竖撑12两边外缘采用纵向连接角钢焊接连接形成整体；

（7）分段拆除车站上层两侧拱部侧洞临时竖撑3和上层底部拱部侧洞临时仰拱4，用中部临时竖撑12代换两侧拱部侧洞临时竖撑3承受上部荷载，拆除长度根据监控量测结果确定，一次拆除长度不大于5m；对下层两侧上台阶Ⅴ部进行爆破开挖，边开挖边施工边墙初期支护13和边墙锚杆14，边墙锚杆14采用直径25mm中空注浆锚杆，长度3.5m，边墙初期支护13采用250mm后格栅钢架喷射混凝土结构；边墙爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时根据监控量测数据结果在上层拱脚下侧架设第一层临时横撑15，临时横撑15采用DN400mm钢管，两端与边墙初期支护13的混凝土采用槽钢固定连接，中间与中部临时竖撑12采用节点板焊接连接；

（8）接着继续车站下层两侧下台阶Ⅵ部开挖，同时施工边墙初期支护13和边墙锚杆14加固；开挖至基底后施作仰拱的混凝土垫层10，仰拱的混凝土垫层10与中槽底板的混凝土垫层10及两侧边墙初期支护13下端连接形成整个结构仰拱；根据监测情况施作第二层临时横撑15；

（9）根据监控量测结果分段拆除中部临时竖撑基础11，同时割断中部临时竖撑12底部，然后在仰拱的混凝土垫层10和边墙初期支护13的内表面上铺设一层仰拱及侧墙防水层，之后在仰拱防水层的上表面浇筑一层混凝土而形成仰拱二衬16，将中部临时竖撑支撑在仰拱二衬16上；

（10）分段拆除第二层临时横撑15，继续向上铺设侧墙防水层，然后在仰拱二衬16上浇筑混凝土形成上部侧墙和中柱，在中柱上浇筑混凝土而形成中纵梁，在中纵梁两侧浇筑混凝土而形成车站结构中板17；将中部临时竖撑支撑到车站结构中板17之上；

（11）分段拆除第一层临时横撑15，在车站结构中板17上设置二衬模板台车，在拱部初期支护结构的内表面上铺设拱部防水层，然后在拱部防水层表面上浇筑一层钢筋混凝土而形成拱部二衬18；

（12）施做下部轨道和站台板结构19，即可完成单拱超大跨暗挖地铁车站结构。

其中，中部临时竖撑12和车站临时横撑15施作面距离爆破开挖面3m并设置防护措施避免爆破对临时支撑的损伤。

实施例3

本发明提供的单拱大跨地铁车站采用复合式衬砌，上层为单拱大跨结构，地铁车站单拱大跨结构包括双排拱部侧洞超前支护、初期支护、临时支撑、防水层和二次衬砌，下层为直边墙单柱结构，并以上土下岩复合地层超大跨度双层地铁车站为例进行说明，结构跨度约24m。

如图1-图7所示，本发明提供的复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，包括按顺序进行的下列步骤：

（1）车站上部位于土层，采用双侧壁导洞分块施工。首先在待开挖的单拱超大跨地铁车站隧道上层两个拱部侧导坑初期支护外侧部位施做双排拱部侧洞超前支护1，拱部侧洞超前支护1由一层3.5m长导管和一层1.8m短导管交替组成，进行超前注浆加固地层；地质条件差时可采用超前注浆小导管与超前管棚组合支护，注浆浆液采用普通水泥单液浆；

（2）超前加固地层后进行上层拱部两侧导洞Ⅰ部开挖，采用人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧导洞拱部初期支护2，采用格栅钢架和喷射混凝土形成，结构厚度350mm，间距530mm，拱脚处初支采用扩大拱脚型式，拱脚宽度1200mm；同时施作拱部侧导洞靠中部侧的拱部侧洞临时竖撑3，底部采用拱部侧洞临时仰拱4喷射混凝土封闭，拱部侧洞临时竖撑3和拱部侧洞临时仰拱4采用型钢钢架喷射混凝土结构，厚度300mm，使得整个侧导洞及时封闭成环，减少地层变形；侧导洞形成后在导洞两侧底部打设锁脚锚杆5注浆以固定侧导洞拱部初期支护2和拱部侧洞临时竖撑3，加固拱脚围岩，锁脚锚杆5采用直径56mm焊接钢管，长度3m，纵向间距0.5m；

（3）施作车站上层拱部中导洞初支支护外缘部位的拱部中洞超前支护6，注浆加固地层，超前支护型式和注浆方法同侧导洞；

（4）侧导洞施工完成20m后，进行上层拱部中洞Ⅱ部人工开挖，开挖后及时施作中洞外缘拱部中洞初期支护7，结构厚度同侧导洞拱部初期支护2厚度，与侧导洞拱部初期支护2连接形成车站上层单跨大拱初支形状；同时施工中洞底部的拱部中洞封底8，采用150mm厚喷射混凝土封闭；

（5）车站上层开挖完成且监控量测数据稳定后，在上层拱部侧洞临时竖撑3中间部位拉槽开挖车站下层中槽，中槽边缘距离拱部侧洞临时竖撑3约1800mm，采用爆破分台阶开挖。先进行Ⅲ部开挖，及时施作中槽边墙临时支护9，中槽边墙临时支护9采用100mm厚喷射混凝土，根据围岩情况必要时打设锚杆进行加固；拉中槽爆破施工时应注意对拱部侧洞临时竖撑3的防护，严格控制开挖进尺、一次爆破厚度和爆破震速；接着进行Ⅳ部爆破开挖拉槽至结构底部，施作中槽底板的混凝土垫层10；

（6）中槽部位中槽底板的混凝土垫层10施工完后，浇筑中部临时竖撑基础11，中部临时竖撑基础11采用钢筋混凝土结构，结构尺寸800mm×500mm，一次施工长度不小于7m；然后施作中部临时竖撑12，中部临时竖撑12采用DN300mm焊接钢管，下部锚入中部临时竖撑基础11，顶部与拱部中洞初期支护7预留钢板焊接连接；中部临时竖撑12两边外缘采用纵向连接角钢焊接连接形成整体；

（7）分段拆除车站上层两侧拱部侧洞临时竖撑3和上层底部拱部侧洞临时仰拱4，用中部临时竖撑12代换两侧拱部侧洞临时竖撑3承受上部荷载，拆除长度根据监控量测结果确定，一次拆除长度不大于4m；对下层两侧上台阶Ⅴ部进行爆破开挖，边开挖边施工边墙初期支护13和边墙锚杆14，边墙锚杆14采用直径25mm中空注浆锚杆，长度3.5m，边墙初期支护13采用250mm后格栅钢架喷射混凝土结构；边墙爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时根据监控量测数据结果在上层拱脚下侧架设第一层临时横撑15，临时横撑15采用DN400mm钢管，两端与边墙初期支护13的混凝土采用槽钢固定连接，中间与中部临时竖撑12采用节点板焊接连接；

（8）接着继续车站下层两侧下台阶Ⅵ部开挖，同时施工边墙初期支护13和边墙锚杆14加固；开挖至基底后施作仰拱的混凝土垫层10，仰拱的混凝土垫层10与中槽底板的混凝土垫层10及两侧边墙初期支护13下端连接形成整个结构仰拱；根据监测情况施作第二层临时横撑15；

（9）根据监控量测结果分段拆除中部临时竖撑基础11，同时割断中部临时竖撑12底部，然后在仰拱的混凝土垫层10和边墙初期支护13的内表面上铺设一层仰拱及侧墙防水层，之后在仰拱防水层的上表面浇筑一层混凝土而形成仰拱二衬16，将中部临时竖撑支撑在仰拱二衬16上；

（10）分段拆除第二层临时横撑15，继续向上铺设侧墙防水层，然后在仰拱二衬16上浇筑混凝土形成上部侧墙和中柱，在中柱上浇筑混凝土而形成中纵梁，在中纵梁两侧浇筑混凝土而形成车站结构中板17；将中部临时竖撑支撑到车站结构中板17之上；

（11）分段拆除第一层临时横撑15，在车站结构中板17上设置二衬模板台车，在拱部初期支护结构的内表面上铺设拱部防水层，然后在拱部防水层表面上浇筑一层钢筋混凝土而形成拱部二衬18；

（12）施做下部轨道和站台板结构19，即可完成单拱超大跨暗挖地铁车站结构。

其中，中部临时竖撑12和车站临时横撑15施作面距离爆破开挖面5m并设置防护措施避免爆破对临时支撑的损伤。

本发明适用于复合地层单拱超大跨断面地铁车站或隧道等地下结构的支护和施工，施工中应严格控制开挖进尺和高度；上层土质地层施工应管超前，加强注浆，下层岩质地层施工采用弱爆破，严格控制装药量和爆破震速，加强对既有支撑结构的防护；下层边槽Ⅴ部开挖时应对称开挖，爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时加强拱顶沉降和边墙水平变形监测。

以上对本发明的3个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）在待开挖的单拱超大跨地铁车站隧道上层两个拱部侧导坑初期支护外侧部位施做双排拱部侧洞超前支护，拱部侧洞超前支护由一层长导管和一层短导管交替组成，进行超前注浆加固地层；

（2）进行上层拱部两侧导洞开挖，采用人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧导洞拱部初期支护，同时施作拱部侧导洞靠中部侧的拱部侧洞临时竖撑，底部采用拱部侧洞临时仰拱喷射混凝土封闭，并在导洞两侧设置锁脚锚杆注浆以固定侧导洞拱部初期支护和拱部侧洞临时竖撑；

（3）施作车站上层拱部中导洞初支支护外缘部位的拱部中洞超前支护，注浆加固地层，超前支护型式同侧导洞；

（4）进行上层拱部中洞人工开挖，开挖后及时施作中洞外缘拱部中洞初期支护，与侧导洞拱部初期支护连接形成车站上层单跨大拱初支形状，同时对中洞底部采用喷射混凝土封闭；

（5）车站上层开挖完成后，在上层两个拱部侧洞临时竖撑中间部位拉槽开挖车站下层中槽，中槽采用爆破分台阶开挖：先进行中槽上部开挖，及时对槽壁采用喷射混凝土封闭，爆破施工时应注意对上部拱部侧洞临时竖撑的防护；接着进行中槽下部爆破开挖拉槽至结构底部，施作中槽底板的混凝土垫层；槽壁根据围岩情况必要时打设锚杆进行加固；

（6）中槽部位中槽底板的混凝土垫层施工完后，浇筑中部临时竖撑基础，然后施作中部临时竖撑，下部锚入中部临时竖撑基础，顶部与拱部中洞初期支护预留钢板焊接连接；中部临时竖撑两边外缘采用纵向连接角钢焊接连接形成整体；

（7）分段拆除车站上层两侧拱部侧洞临时竖撑和上层底部拱部侧洞临时仰拱，用中部临时竖撑代换两侧拱部侧洞临时竖撑承受上部荷载，对下层两侧上台阶进行爆破开挖，边开挖边施工边墙初期支护和边墙锚杆；边墙爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时根据监控量测数据结果必要时在上层拱脚下侧架设第一层临时横撑；

（8）接着继续车站下层两侧下台阶开挖，同时施工边墙初期支护和边墙锚杆加固；开挖至基底后施作仰拱的混凝土垫层，仰拱的混凝土垫层与中槽底板的混凝土垫层及两侧边墙初期支护下端连接形成整个结构仰拱；根据监测情况施作第二层临时横撑；

（9）根据监控量测结果分段拆除中部临时竖撑基础，同时割断中部临时竖撑底部，然后在仰拱的混凝土垫层和边墙初期支护的内表面上铺设一层仰拱及侧墙防水层，之后在仰拱防水层的上表面浇筑一层混凝土而形成仰拱二衬，将中部临时竖撑支撑在仰拱二衬上；

（10）分段拆除第二层临时横撑，继续向上铺设侧墙防水层，然后在仰拱二衬上浇筑混凝土形成上部侧墙和中柱，在中柱上浇筑混凝土而形成中纵梁，在中纵梁两侧浇筑混凝土而形成车站结构中板；将中部临时竖撑支撑到车站结构中板之上；

（11）分段拆除第一层临时横撑，在车站结构中板上设置二衬模板台车，在拱部初期支护结构的内表面上铺设拱部防水层，然后在拱部防水层表面上浇筑一层钢筋混凝土而形成拱部二衬；

（12）施做下部轨道和站台板结构，即完成单拱超大跨暗挖地铁车站结构的施工。

2.根据权利要求1所述的一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于：所述步骤（1）中，拱部侧洞超前支护1由一层3.5m长导管和一层1.8m短导管交替组成。

3.根据权利要求1所述的一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中，侧导洞拱部初期支护采用格栅钢架喷射混凝土结构，厚度350mm，拱脚处初期支护采用放大脚结构型式，拱脚宽度不小于1000mm。

4.根据权利要求1所述的一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中，锁脚锚杆5采用直径56mm焊接钢管，长度3m，纵向间距0.5m。

5.根据权利要求1所述的一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述车站上层的拱部侧洞临时竖撑和拱部侧洞临时仰拱采用型钢钢架喷射混凝土结构，厚度300mm。

6.根据权利要求1所述的一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于：所述步骤（5）中，所述中间部位拉槽开挖边线距离上层拱部侧洞临时竖撑距离不小于1500mm。

7.根据权利要求1所述的一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于：所述步骤（6）中，所述中部临时竖撑采用DN300mm焊接钢管，下部基础采用钢筋混凝土结构，上部与拱部中洞初期支护预埋钢板焊接连接。

8.根据权利要求1所述的一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于：步骤（7）车站下层的临时横撑根据监控量测结果设置，采用DN400mm钢管，两端与边墙初期支护混凝土固定件为槽钢或工字钢腰梁。

9.根据权利要求1所述的一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于：中部临时竖撑和车站临时横撑，施作面距离爆破开挖面3～5m并设置防护措施避免爆破对临时支撑的损伤。