CN106640121B

CN106640121B - 一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构

Info

Publication number: CN106640121B
Application number: CN201710016648.1A
Authority: CN
Inventors: 李利; 柏林; 赵晋友; 贺维国; 张美琴; 任玉瑾; 孙俊利; 吴琼; 杨超峰; 石广银
Original assignee: China Railway Liuyuan Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Liuyuan Group Co Ltd
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2037-01-11
Also published as: CN106640121A

Abstract

一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构，本发明涉及隧道及地下工程建设领域；两个工作井对称设置在既有线左右两侧，且两个工作井之间设有超前加固土体，且超前加固土体设置在既有线的下部，超前加固土体内设置两层导洞，上层导洞从左至右依次为四号导洞、三号导洞、二号导洞和一号导洞；所述的五号导洞和六号导洞分别设置在三号导洞和二号导洞的下方；所述的一号导洞和四号导洞内均设有桩顶冠梁，桩顶冠梁上部台阶处设有千斤顶临时支撑机构，千斤顶临时支撑机构上部设有千斤顶，千斤顶上部设有钢板。不仅能显著控制既有线的沉降，保证既有线的安全运营，而且能够实现车站站厅层和站台层相通，显著提升车站的整体使用功能和乘车体验。

Description

一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程建设领域，具体涉及一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构。

背景技术

我国正处于以大规模城市地铁建设为主体的地下空间大开发时期。越来越多的地铁线路交叉部位需要穿越既有线。暗挖下穿既有线是地铁建设过程中的难度最大、风险最高的关键项目之一。传统的暗挖车站下穿既有线的开挖方式往往采用多导洞的CRD法、双侧壁导坑法、PBA法及洞柱法等等，拱部一般采用弧顶形式，新线和既有线之间留有夹层土以便于注浆加固。这类下穿既有线工法以浅埋暗挖法为核心理念，强调利用空间效应实现受力的转换，新建结构和既有线之间不接触，支护结构之间传力为间接形式。为减小开挖风险，传统理念的暗挖下穿既有线方式一般为双洞单层形式，断面较小，车站下穿既有线断面与其他位置断面差别很大，这使得车站的整体使用功能较差，乘客乘车体验差，并且具有开挖工序转换繁多，既有线变形沉降偏大，空间利用率低等不足。另外，一些采用洞桩法施工的暗挖车站下穿既有线，由于车站中柱受力大，桩基础直径大，在一些地层强度高的地方，在导洞内施工大直径桩基础成桩效率低，施工周期长，亟待改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构，不仅能显著控制既有线的沉降，保证既有线的安全运营，而且能够实现车站站厅层和站台层相通，显著提升车站的整体使用功能和乘车体验。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含工作井、超前加固土体、一号导洞、二号导洞、三号导洞、四号导洞、五号导洞、六号导洞、上层导洞之间土体、千斤顶、桩顶冠梁、钻孔灌注桩、顶纵梁及部分顶板、底纵梁及部分底板、钢管柱、超前导管、下穿段车站主体结构、千斤顶临时支撑机构、钢板、导洞初支、冠梁顶预埋注浆导管；两个工作井对称设置在既有线左右两侧，且两个工作井之间设有超前加固土体，且超前加固土体设置在既有线的下部，超前加固土体内设置两层导洞，上层导洞从左至右依次为四号导洞、三号导洞、二号导洞和一号导洞，且上层四个导洞之间设有上层导洞之间土体；所述的五号导洞和六号导洞分别设置在三号导洞和二号导洞的下方；所述的一号导洞和四号导洞内均设有桩顶冠梁，桩顶冠梁上部台阶处设有千斤顶临时支撑机构，千斤顶临时支撑机构上部设有千斤顶，千斤顶上部设有钢板，钢板与既有线的底板接触设置，所述的冠梁顶预埋注浆导管呈直角埋设在桩顶冠梁上端的台阶处内；所述的桩顶冠梁的下部设有钻孔灌注桩；所述的二号导洞和三号导洞内部上方均设有顶纵梁及部分顶板；所述的五号导洞和六号导洞内底部均设有底纵梁及部分底板，顶纵梁及部分顶板与底纵梁及部分底板之间设有钢管柱；所述的五号导洞和六号导洞的外侧上部均设有数个超前导管；所述的一号导洞、二号导洞、三号导洞、四号导洞、五号导洞和六号导洞的周边均设有导洞初支。

进一步地，所述的一号导洞、二号导洞、三号导洞和四号导洞的横截面为矩形。

进一步地，所述的五号导洞和六号导洞的横截面为拱形。

采用上述结构后，本发明有益效果为：

1、采用六导洞形式施工大断面地铁车站下穿既有线，采用单洞大断面安全下穿既有线的施工方法，具有安全性高、开挖断面大、断面利用率高、施工速度快、地层适应性好等优点；

2、相比于传统的单层双洞分离式、新线和既有线之间留有夹层土等形式的下穿既有线方式，其通过采用六导洞洞桩和洞柱法相结合的方式，实现了单洞大断面平顶直墙形式下穿既有线，这使得车站站厅层和站台层相通，显著提升车站的整体使用功能和乘车体验；

3、通过采用注浆加固抬升、千斤顶顶升动态沉降控制以及初支、二衬背后注浆等既有线沉降控制手段，有效解决了平顶直墙下穿既有线的施工过程中沉降不可控、沉降偏大等问题，实现了各个开挖阶段时时对既有线沉降进行有效控制；

4、充分利用了洞桩法对既有线支护力强的特点，重点对既有线两端形成强有力的支撑点，与既有线自身结构形成桥梁形式的两端支撑中间承载式的受力格局。同时，又利用了洞柱法施工灵活的特点，有效克服了洞桩法中柱导洞内大直径桩基成孔困难，施工效率低等问题；

5、其施工出的车站均为矩形断面，车站顶部为水平面，空间利用率高；

6、通过超前导洞建立起对既有线的支撑体系，可以半逆半顺的形式施工车站二次结构，施工速度快，而且能实现全包防水。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构剖视图。

图2是本发明中一号导洞的结构剖视图。

图3是本发明中二号导洞的结构剖视图。

图4是本发明中千斤顶的分布示意图。

图5是本发明中工作井的分布示意图。

图6是本发明中超前加固土体的横向示意图。

图7-1是本发明施工步骤3的示意图。

图7-2是本发明施工步骤4的示意图。

图7-3是本发明施工步骤5的示意图。

图7-4是本发明施工步骤6的示意图。

图7-5是本发明施工步骤7的示意图。

图7-6是本发明施工步骤8的示意图。

图7-7是本发明施工步骤9的示意图。

图7-8是本发明施工步骤10的示意图。

图7-9是本发明施工步骤11的示意图。

图7-10是本发明施工步骤12的示意图。

图7-11 是本发明施工步骤13的示意图。

图7-12 是本发明施工步骤14的示意图。

附图标记说明：

既有线1、工作井2、超前加固土体3、一号导洞4、二号导洞5、三号导洞6、四号导洞7、五号导洞8、六号导洞9、上层导洞之间土体10、千斤顶11、桩顶冠梁12、钻孔灌注桩13、顶纵梁及部分顶板14、底纵梁及部分底板15、钢管柱16、超前导管17、下穿段车站主体结构18、千斤顶临时支撑机构19、钢板20、导洞初支21、冠梁顶预埋注浆导管22。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参看如图1-图6以及图7-1至图7-12所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含工作井2、超前加固土体3、一号导洞4、二号导洞5、三号导洞6、四号导洞7、五号导洞8、六号导洞9、上层导洞之间土体10、千斤顶11、桩顶冠梁12、钻孔灌注桩13、顶纵梁及部分顶板14、底纵梁及部分底板15、钢管柱16、超前导管17、下穿段车站主体结构18、千斤顶临时支撑机构19、钢板20、导洞初支21、冠梁顶预埋注浆导管22；两个工作井2对称设置在既有线1左右两侧，且两个工作井2之间设有超前加固土体3，且超前加固土体3设置在既有线1的下部，超前加固土体3内设置两层导洞，且上层导洞从左至右依次为四号导洞7、三号导洞6、二号导洞5和一号导洞4，且四者之间设有上层导洞之间土体10；所述的五号导洞8和六号导洞9分别设置在三号导洞6和二号导洞5的下方；所述的一号导洞4和四号导洞7内均设有桩顶冠梁12，桩顶冠梁12上部台阶处设有千斤顶临时支撑机构19，千斤顶临时支撑机构19上部设有千斤顶11，千斤顶11上部设有钢板20，钢板20与既有线1的底板接触设置，所述的冠梁顶预埋注浆导管22呈直角埋设在桩顶冠梁12上端的台阶处内；所述的桩顶冠梁12的下部设有钻孔灌注桩13；所述的二号导洞5和三号导洞6内部上方均设有顶纵梁及部分顶板14；所述的五号导洞8和六号导洞9内底部均设有底纵梁及部分底板15，顶纵梁及部分顶板14与底纵梁及部分底板15之间设有钢管柱16；所述的五号导洞8和六号导洞9的外侧上部均设有数个超前导管17；所述的一号导洞4、二号导洞5、三号导洞6、四号导洞7、五号导洞8和六号导洞9的周边均设有导洞初支21。

进一步地，所述的一号导洞4、二号导洞5、三号导洞6、四号导洞7的横截面为矩形。

进一步地，所述的五号导洞8和六号导洞9的横截面为拱形。

本具体实施方式的施工步骤如下：

1）开挖和支护两个工作井2，工作井2由临时施工竖井或车站明挖基坑组成，其结构如图1所示；

2）利用工作井2对既有线1下方土体进行超前土体加固3，加固范围如图6所示，其中a,b值可依据围岩条件和既有线变形控制要求进行选；

3）采用短台阶法开挖一号导洞4，拱脚处虚渣应及时清理，并及时进行初支背后注浆，尤其是拱顶和拱底注浆，如图7-1；

4）采用短台阶法继续开挖四号导洞7，同时，在一号导洞4内施工钻孔灌注桩13、桩顶冠梁12，桩顶冠梁12上根据既有线底板支护承载力要求，架设千斤顶11和千斤顶临时支撑机构19，并施加初步支顶力，顶紧既有线1的底板，如图7-2所示；

5）在四号导洞7内施工钻孔灌注桩13、桩顶冠梁12并架设千斤顶11，千斤,11顶紧既有线1的底板，施加初步支顶力，如图7-3；

6）采用短台阶法开挖五号导洞8，开挖过程中应打设超前导管17，并及时进行初支背后注浆，尤其是拱顶和拱底注浆，施工过程中，根据既有线1变形监控量测结果，利用注浆抬升和千斤顶11顶升联合控制对既有线变形，如图7-4所示；

7）采用短台阶法继续开挖三号导洞6，并及时进行初支背后注浆，尤其是拱顶和拱底注浆，同时，施工五号导洞8范围内的底纵梁和部分底板15，并预留好钢管柱节点，施工过程中，根据既有线1变形监控量测结果，利用注浆抬升和千斤顶11顶升联合控制对既有线变形，如图7-5所示；

8）继续采用短台阶法开挖六号导洞9，并及时进行初支背后注浆，尤其是拱顶和拱底注浆，同时，施工三号导洞6和五号导洞8范围内的防水层、顶纵梁及部分顶板14以及钢管柱16，施工过程中，根据既有线1变形监控量测结果，利用注浆抬升和千斤顶11顶升联合控制对既有线变形，如图7-6所示；

9）继续采用短台阶法开挖二号导洞，并及时进行初支背后注浆，尤其是拱顶和拱底注浆，同时，施工五号导洞8范围内的底纵梁和部分底板15，并预留好钢管柱16的节点，施工过程中，根据既有线1变形监控量测结果，利用注浆抬升和千斤顶11顶升联合控制对既有线变形，如图7-7所示；

10）施工二号导洞5和六号导洞9范围内的防水层、顶纵梁及部分顶板14和钢管柱16，如图7-8所示；

11）对称开挖上层导洞之间的土体10，架设顶部剩余初支并破除导洞部分侧壁，施工过程中，根据既有线1变形监控量测结果，利用千斤顶11顶升控制对既有线变形，如图7-9所示；

12）逐步拆除千斤顶11，并铺设防水层，施工剩余顶板和部分侧墙，千斤顶拆除前应利用桩顶冠梁预埋的注浆导管进行补充注浆，施工过程中千斤顶调整支顶力控制既有线沉降，如图7-10所示；

13）继续向下开挖，施工车站中板和部分侧墙及防水层，如图7-11所示；

14）继续向下开挖，施工车站防水层、底板及部分侧墙，继续施工车站内部结构并进行建筑砌筑和装修，完成下穿既有线的车站施工，形成下穿段车站主体18，如图7-12所示。

进一步地，所述的一号导洞4、二号导洞5、三号导洞6、四号导洞7、五号导洞8、六号导洞9的开挖顺序选择为先施工边侧导洞，再施工单侧下导洞，然后施工单侧上导洞，接着施工另一侧下导洞，最后施工另一侧上导洞，若现场场地条件较好、既有线抗变形能力比较强、既有线剩余变形较多，为了加快工期，针对中间四个导洞，也可下层导洞一起施工，然后再一起施工上层导洞，只不过导洞之间的错开距离应控制在一倍开挖宽度以上。

进一步地，所述的超前加固土体3的范围和类型可根据场地地质条件及既有线变形指标综合确定，对于下层导洞土体承载力满足设计要求的工程可取消导洞底部的注浆加固。

进一步地，所述的千斤顶11在下穿既有线的过程中起到关键技术手段，有着非常重要的作用，其与注浆抬升、初支和二衬背后注浆共同构成了下穿既有线的沉降控制的主要手段，他们在每个开挖阶段的作用如下：

1）开挖前破洞门过程，采用注浆加固方式控制既有线沉降，通过改善土体力学性能，提高既有线底部土体抵抗沉降的能力，以防止导洞破东门过程中既有线沉降超标；

2）导洞开挖、桩梁支护体系的建立过程中，通过注浆加固和千斤顶主动控制联合控制既有线沉降。本过程中，由于既有线底部土体并未完全挖除，故通过注浆加固可控制既有线沉降，同时，本过程中也采用千斤顶进行主动沉降控制，以弥补开挖过程中既有线的应力损失，同时为后续工序留出安全余量；

3）导洞之间土体开挖，本过程只能通过千斤顶来控制施工二次结构过程中的既有线沉降，尤其是对既有线变形缝差异沉降的控制效果更明显，同时，显示出千斤顶作为平顶直墙下穿既有线工程中的控制沉降的一项关键技术。

采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构，不仅能显著控制既有线的沉降，保证既有线的安全运营，而且能够实现车站站厅层和站台层相通，显著提升车站的整体使用功能和乘车体验，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构，其特征在于：它包含工作井、超前加固土体、一号导洞、二号导洞、三号导洞、四号导洞、五号导洞、六号导洞、上层导洞之间土体、千斤顶、桩顶冠梁、钻孔灌注桩、顶纵梁及部分顶板、底纵梁及部分底板、钢管柱、超前导管、下穿段车站主体结构、千斤顶临时支撑机构、钢板、导洞初支、冠梁顶预埋注浆导管；两个工作井对称设置在既有线左右两侧，且两个工作井之间设有超前加固土体，且超前加固土体设置在既有线的下部，超前加固土体内设置两层导洞，上层导洞从左至右依次为四号导洞、三号导洞、二号导洞和一号导洞，且上层四个导洞之间设有上层导洞之间土体；所述的五号导洞和六号导洞分别设置在三号导洞和二号导洞的下方；所述的一号导洞和四号导洞内均设有桩顶冠梁，桩顶冠梁上部台阶处设有千斤顶临时支撑机构，千斤顶临时支撑机构上部设有千斤顶，千斤顶上部设有钢板，钢板与既有线的底板接触设置，所述的冠梁顶预埋注浆导管呈直角埋设在桩顶冠梁上端的台阶处内；所述的桩顶冠梁的下部设有钻孔灌注桩；所述的二号导洞和三号导洞内部上方均设有顶纵梁及部分顶板；所述的五号导洞和六号导洞内底部均设有底纵梁及部分底板，顶纵梁及部分顶板与底纵梁及部分底板之间设有钢管柱；所述的五号导洞和六号导洞的外侧上部均设有数个超前导管；所述的一号导洞、二号导洞、三号导洞、四号导洞、五号导洞和六号导洞的周边均设有导洞初支。

2.根据权利要求1所述的一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构，其特征在于：所述的一号导洞、二号导洞、三号导洞和四号导洞的横截面为矩形。

3.根据权利要求1所述的一种六导洞大断面地铁车站下穿既有线的支护结构，其特征在于：所述的五号导洞和六号导洞的横截面为拱形。