CN107023300A - 一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，包括如下步骤：S1：在设计给定，业主移交的场地位置开挖竖井及横通道；S2：通过竖井和横通道开挖车站主体导洞的上边导洞；S3：在已开挖的上边导洞内施作钢管管棚形式的棚护，并在管棚打设完成后填充混凝土，S4：通过下层横通道进行下部主体导洞开挖支护；S5：待导洞贯通后进行底纵梁、条基施作；然后在上下导洞内开挖边桩及中柱，施作边桩及中柱；S6：管棚施作完成后开挖车站上部中导洞，中导洞开挖时，需注意两侧土体的留置角度；S7：进行后续的施工。本发明减少了多导洞开挖初支，二次开挖，多次扰动地层的技术弊端，简化了整体的施工程序。
Description
技术领域
本发明涉及地铁车站施工技术领域，具体来说，涉及一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法。
背景技术
目前国内外地铁车站施工大工法主要有：明挖法、盖挖法、暗挖法三类。暗挖法包括钻爆法、掘进机法、浅埋暗挖法、新奥法等。其中基于浅埋暗挖法的工法有台阶法、交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁(CD)法、PBA工法等。
现有技术中都是利用小断面导洞的开挖和初期支护，提供二衬施工的作业面，进行二次开挖和二衬施工。现有技术的外部监测主要是对暗挖车站上覆地层和管线的沉降进行监控量测，但施工中的开挖初支、二次开挖，都会扰动地层，造成地表和地层内的管线沉降，施工过程中的超前注浆、锁脚注浆会减缓沉降，甚至消除沉降，但操作过程很难精确控制。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，包括如下步骤：
S1：在设计给定，业主移交的场地位置开挖竖井及横通道；
S2：通过竖井和横通道开挖车站主体导洞的上边导洞；
S3：在已开挖的上边导洞内施作钢管管棚形式的棚护，并在管棚打设完成后填充混凝土，具体包括：
S3.1：确定钢管的管节长度；
S3.2：进行管节的打设；
S3.3：采用焊接接长的方法进行管节接长；
S3.4：管棚打设完成后填充混凝土；
S4：通过下层横通道进行下部主体导洞开挖支护；
S5：待导洞贯通后进行底纵梁、条基施作；然后在上下导洞内开挖边桩及中柱，施作边桩及中柱；
S6：管棚施作完成后开挖车站上部中导洞，中导洞开挖时，需注意两侧土体的留置角度；
S7：进行后续的施工。
进一步的，步骤S2中，上边导洞的开挖应加宽加高，以满足管棚打设设备和普通导洞开挖设备的操作空间。
进一步的，步骤S3.1中，管节的长度是根据竖井、横通道、导洞尺寸，以方便地上、地下、通道内、导洞内转运和最后导洞内打设接长方便可操作为依据确定的。
进一步的，步骤S3.2中，管节的打设采用顶管、定向钻的工艺；在考虑精度要求时，采用水平定向钻牵引管节施作管棚的工艺。
进一步的，步骤S3.3中，焊接接长时，需保证接长管节的水平度和垂直度，并且相邻钢管的管节接缝相互错开，整体管棚同一截面的焊接接缝小于等于50%。
进一步的，步骤S3.4中，管棚打设完成后可根据地质情况选择是否使用内套管，在使用内套管时，内套管的外径略小于管棚钢管内径，内套管的管节接缝和相邻钢管的管节接缝相互错开，布置完内套管之后在填充混凝土；在不使用内套管时，直接填充混凝土即可。
进一步的，步骤S5中，在施作边桩和中柱时，可在边桩或中柱的顶端与管棚的钢管接触处设置千斤顶用以调整，边桩千斤顶工作至边桩与管棚接驳持力后卸力拆除，中柱千斤顶工作至中柱与二衬顶板接驳成型后卸力拆除。
优选的，管棚的钢管可根据需要进行导管注浆。
进一步的，步骤S6中，开挖车站上部中导洞时，如果地层含水量大，则需要对中导洞进行挂网喷锚加固。
进一步的，步骤S7中，后续施工包括：上边导洞拱顶回填及站厅层土方大开挖，搭设支架施作二衬顶板及二衬中板，站厅侧墙、轨顶风道和站台层土方大开挖，车站底板施作及导洞回填和站台施作。
本发明的有益效果：通过少量导洞的开挖初支施工，和利用导洞施作棚护与边桩，形成棚护结构，即最初始的结构受力体系，减少了多导洞开挖初支，二次开挖，多次扰动地层的技术弊端，简化了整体的施工程序，顶部支护一次成型，避免多导洞初支打通连接，初支扣拱、二衬扣拱等施工程序；长距离的钢管管棚施作是通过短节钢管在导洞内运输、打设、焊接接长形成管棚而实现的，解决了现有技术中需要较大的开敞式作业空间的问题。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的竖井横通道的开挖支护示意图；
图2是根据本发明实施例所述的上边导洞的开挖支护示意图；
图3是根据本发明实施例所述的钢管管棚打设的示意图；
图4是根据本发明实施例所述的下部主体导洞开挖支护的示意图；
图5是根据本发明实施例所述的底纵梁与条基施作的示意图；
图6是根据本发明实施例所述的边桩及中柱开挖的示意图；
图7是根据本发明实施例所述的边桩及中柱顶部设千斤顶的示意图；
图8是根据本发明实施例所述的上边导洞拱顶回填及站厅层土方大开挖的示意图；
图9是根据本发明实施例所述的搭设支架施作二衬顶板的示意图；
图10是根据本发明实施例所述的施作中板、站厅侧墙和轨顶风道的示意图；
图11是根据本发明实施例所述的站台层土方大开挖的示意图；
图12是根据本发明实施例所述的车站底板施作及导洞回填的示意图；
图13是根据本发明实施例所述的站台施作的示意图；
图14是根据本发明实施例所述的钢管棚护管节布置图；
图中：1、竖井；2、横通道；3、上边导洞；4、钢管管棚；5、下部主体导洞；6、底纵梁与条基；7、边桩；8、中柱；9、千斤顶；10、站厅层；11、支架；12、二衬顶板；13、站厅侧墙；14、二衬中板；15、轨顶风道；16、站台层；17、车站底板；18、回填混凝土；19、站台；20、棚护；21、长管节；22、短管节；23、管节接缝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-14所示，根据本发明实施例所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，包括如下步骤：
S1：在设计给定，业主移交的场地位置开挖竖井1及横通道2；
S2：通过竖井1和横通道2开挖车站主体导洞的上边导洞3；
S3：在已开挖的上边导洞3内施作钢管管棚4形式的棚护20，并在管棚打设完成后填充混凝土，具体包括：
S3.1：确定钢管的管节长度；
S3.2：进行管节的打设；
S3.3：采用焊接接长的方法进行管节接长；
S3.4：管棚打设完成后填充混凝土；
S4：通过下层横通道进行下部主体导洞5开挖支护；
S5：待导洞贯通后进行底纵梁与条基6施作；然后在上下导洞内开挖边桩7及中柱8，施作边桩及中柱；
S6：管棚施作完成后开挖车站上部中导洞，中导洞开挖时，需注意两侧土体的留置角度；
S7：进行后续的施工。
在一具体实施例中，步骤S2中，上边导洞3的开挖应加宽加高，以满足管棚打设设备和普通导洞开挖设备的操作空间。
在一具体实施例中，步骤S3.1中，管节包括长管节21和短管节22，管节的长度是根据竖井、横通道、导洞尺寸，以方便地上、地下、通道内、导洞内转运和最后导洞内打设接长方便可操作为依据确定的。
在一具体实施例中，步骤S3.2中，管节的打设采用顶管、定向钻的工艺；在考虑精度要求时，采用水平定向钻牵引管节施作管棚的工艺。
在一具体实施例中，步骤S3.3中，焊接接长时，需保证接长管节的水平度和垂直度，并且相邻钢管的管节接缝23相互错开，整体管棚同一截面的焊接接缝小于等于50%。
在一具体实施例中，步骤S3.4中，管棚打设完成后可根据地质情况选择是否使用内套管，在使用内套管时，内套管的外径略小于管棚钢管内径，内套管的管节接缝和相邻钢管的管节接缝相互错开，布置完内套管之后在填充混凝土；在不使用内套管时，直接填充混凝土即可。
在一具体实施例中，步骤S5中，在施作边桩和中柱时，可在边桩或中柱的顶端与管棚的钢管接触处设置千斤顶9用以调整，边桩千斤顶工作至边桩与管棚接驳持力后卸力拆除，中柱千斤顶工作至中柱与二衬顶板接驳成型后卸力拆除；管棚的钢管可根据需要进行导管注浆。
在一具体实施例中，步骤S6中，开挖车站上部中导洞时，如果地层含水量大，则需要对中导洞进行挂网喷锚加固。
在一具体实施例中，步骤S7中，后续施工包括：上边导洞拱顶回填及站厅层10土方大开挖，搭设支架11施作二衬顶板12及二衬中板14，站厅侧墙13、轨顶风道15和站台层16土方大开挖，车站底板17施作及导洞回填和站台19施作，导洞回填采用回填混凝土18。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，根据本发明所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，首先在设计给定，业主移交的场地位置开挖竖井及横通道；通过竖井和横通道开挖车站主体导洞的上边导洞，此导洞因为工法变化和为提高施工机械化率，应加宽加高，满足管棚打设设备和普通导洞开挖设备的操作空间；在上部边导洞内施作棚护，棚护的的施作可以采用大管棚，因导洞内空间狭小，应根据竖井、横通道、导洞尺寸，以方便地上、地下、通道内、导洞内转运和最后导洞内打设接长方便可操作为依据确定管节长度，管节的打设可考虑顶管、定向钻等工艺，考虑精度要求可采用水平定向钻牵引管节施作管棚，此工艺方向性好，精度高，且引起的地层扰动相对开挖支护的扰动很有限，能很好的控制地表和上覆管线的沉降。管节接长采用焊接接长，需保证接长管节的水平度和垂直度，相邻钢管的管节接缝相互错开，整体管棚同一截面的焊接接缝不大于50%。管棚打设完成后可根据地质情况选择内套管，其中内套管的外径略小于管棚钢管内径，内外管的管节接缝相互错开，再填充混凝土或直接填充混凝土；通过下层横通道开车站主体下部导洞马头门进车站下部主体导洞开挖支护；待导洞贯通后进行底纵梁、条基施作；再上下导洞联系开挖边桩及中柱，施作边桩及中柱，桩柱顶与管棚持力设千斤顶，直至形成管棚持力，二衬闭合方可逐步卸力，在管棚的钢管间还可根据需要进行导管注浆作业；管棚施作完成后开挖的车站上部中导洞因为有管棚支护，免去了初支格栅喷锚的环节，可直接开挖贯通，需注意两侧土体的留置角度，如地层含水量大，还需要挂网喷锚加固，原则上加快了施工效率；后续施工步骤为传统的上边导洞拱顶回填及站厅层土方大开挖，搭设支架施作二衬顶板，施作中板、站厅侧墙和轨顶风道，站台层土方大开挖，车站底板施作及导洞回填，站台施作等。
综上所述，本发明利用地下棚护结构建造地铁车站的施工工法的实现，在整体施工程序上简化了工序，通过顶部的钢管棚护作用，免去了旧有技术中上层多导洞开挖初支、初支扣拱和二衬扣拱等环节，利用钢管棚护替代了原有的初支结构，直接施作平顶二衬结构，其他施工程序与原有工法不变；本发明工法是一种脱胎于浅埋暗挖法PBA工法又吸收了盖挖法部分形式的一种新型的地铁车站暗挖施工工法。
本发明由于车站顶部初始受力结构的一次成型，免去了多导洞开挖初支的繁琐步序，减少劳动力投入，土方大开挖方便机械力的投入，原则上缩短了工期；同时由于管棚施工时对地层的扰动小，自然减小了地表和上覆管线的沉降值,甚至零沉降，在施作边桩和中柱时还可在顶端与钢管管棚接触处设置千斤顶用以调整，免去背后注浆这一不可精确控制的工艺，边桩千斤顶工作至边桩与管棚接驳持力后卸力拆除，中柱千斤顶工作至中柱与二衬顶板接驳成型后卸力拆除，此时若有必要还可配合补注浆，确保沉降值不超标或零沉降。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在设计给定，业主移交的场地位置开挖竖井及横通道；
S2：通过竖井和横通道开挖车站主体导洞的上边导洞；
S3：在已开挖的上边导洞内施作钢管管棚形式的棚护，并在管棚打设完成后填充混凝土，具体包括：
S3.1：确定钢管的管节长度；
S3.2：进行管节的打设；
S3.3：采用焊接接长的方法进行管节接长；
S3.4：管棚打设完成后填充混凝土；
S4：通过下层横通道进行下部主体导洞开挖支护；
S5：待导洞贯通后进行底纵梁、条基施作；然后在上下导洞内开挖边桩及中柱，施作边桩及中柱；
S6：管棚施作完成后开挖车站上部中导洞，中导洞开挖时，需注意两侧土体的留置角度；
S7：进行后续的施工。
2.根据权利要求1所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，步骤S2中，上边导洞的开挖应加宽加高，以满足管棚打设设备和普通导洞开挖设备的操作空间。
3.根据权利要求1所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，步骤S3.1中，管节的长度是根据竖井、横通道、导洞尺寸，以方便地上、地下、通道内、导洞内转运和最后导洞内打设接长方便可操作为依据确定的。
4.根据权利要求1所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，步骤S3.2中，管节的打设采用顶管、定向钻的工艺；在考虑精度要求时，采用水平定向钻牵引管节施作管棚的工艺。
5.根据权利要求1所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，步骤S3.3中，焊接接长时，需保证接长管节的水平度和垂直度，并且相邻钢管的管节接缝相互错开，整体管棚同一截面的焊接接缝小于等于50%。
6.根据权利要求1所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，步骤S3.4中，管棚打设完成后可根据地质情况选择是否使用内套管，在使用内套管时，内套管的外径略小于管棚钢管内径，内套管的管节接缝和相邻钢管的管节接缝相互错开，布置完内套管之后在填充混凝土；在不使用内套管时，直接填充混凝土即可。
7.根据权利要求1所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，步骤S5中，在施作边桩和中柱时，可在边桩或中柱的顶端与管棚的钢管接触处设置千斤顶用以调整，边桩千斤顶工作至边桩与管棚接驳持力后卸力拆除，中柱千斤顶工作至中柱与二衬顶板接驳成型后卸力拆除。
8.根据权利要求7所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，管棚的钢管可根据需要进行导管注浆。
9.根据权利要求1所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，步骤S6中，开挖车站上部中导洞时，如果地层含水量大，则需要对中导洞进行挂网喷锚加固。
10.根据权利要求1所述的一种采用棚护法建造地铁车站的施工方法，其特征在于，步骤S7中，后续施工包括：上边导洞拱顶回填及站厅层土方大开挖，搭设支架施作二衬顶板及二衬中板，站厅侧墙、轨顶风道和站台层土方大开挖，车站底板施作及导洞回填和站台施作。
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