CN107558494B - 一种轨道交通地下车站结构及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通地下车站结构及其建造方法，地下车站的结构包括设置于基坑中的围护桩，围护桩顶部设置有桩顶冠梁，桩顶冠梁上设置有挡墙；在围护桩围护的基坑内浇筑有车站底板，底板上设置有站台，底板两边连接有车站边墙，车站边墙顶端设置有拱顶，拱顶的下部两端之间连接有拉杆；其建造方法包括搭设拱架和临时路面。本发明具有结构简单、施工工艺少、造价低、可减少对地面交通的干扰以及增大车站内部使用空间、便于容纳较大客运量、使用范围广等优点。

Description

一种轨道交通地下车站结构及其建造方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通建筑技术领域，具体涉及一种轨道交通地下车站结构及其建造方法。

背景技术

建设城市公共交通，尤其是大力发展以地铁和轻轨为代表的城市轨道交通是缓解我国中心城市公共交通拥堵状况的有效途径。随着我国各大城市轨道交通建设事业的快速发展，城市中地铁和轻轨的路网也日趋密集。由于城市中地面土地资源紧缺，在人口和地面建筑密集区，地铁和轻轨线路必须设置到地下。因此，线路中供乘客进出、上下与候车和换乘的车站也同样需要建造在地下。

当地下车站处于城市地面建筑密集区，尤其是高层建筑密集区时，此区域地面建筑的基础相互邻近且往往较深，致使地下车站所能利用的地下空间有限。此外，为降低车站的工程造价，通常采用明挖法建造地下车站，明挖法是目前建造地铁与轻轨地下车站的主要方法之一。

为缓解城市主要客流方向上的交通压力，地铁与轻轨线路一般沿城市主干道或主要客流方向上设置。线路中的车站站位也设置在地面客流密集区。由于地面交通繁忙且建筑物密集，采用明挖法建造地铁车站时基坑的开挖以及车站的建造会长期影响地面交通，对周边城市居民的出行造成困难。

为尽可能降低地下车站施工期间对地面交通的干扰，尽快恢复基坑开挖区域的地面交通，通常采用盖挖法或半盖挖法修建地下车站。而盖挖法或半盖挖法建造地铁与轻轨地下车站时，不仅要设置基坑的围护结构，更重要的是在基坑内还要设置临时立柱或竖向支撑架系统，便于支撑地面板，临时恢复地面交通。临时立柱或竖向支撑架系统通常采用钻孔桩或钢管桩等，由于其属于临时支撑架，当车站主体结构建成后，又要将其拆除，因而采用盖挖法或半盖挖法施工地下车站时的工序多、难度大，而且造价高。

此外，在城市地面高层建筑密集区，其基础较深，场地狭窄，对地铁和轻轨地下车站的空间造成影响，因而地下车站的建筑空间受到限制。由于地下车站又处于城市客流密集区，客流量大，需要更大的车站建筑空间以满足客流运营。若采用设有立柱的车站时，在车站内立柱的设置又势必会影响到车站的内部空间。因而，在城市地面建筑和客流密集区，在有限的地下空间内建造较大使用空间的地下车站是车站结构设计和施工中的一个技术难题。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供了一种能够减少对地面交通的干扰并增加车站内部使用空间的轨道交通地下车站结构及其建造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种轨道交通地下车站结构，其包括设置于基坑中的围护桩，围护桩顶部设置有桩顶冠梁，桩顶冠梁上设置有挡墙；围护桩内侧基坑内浇筑有车站底板，底板上设置有站台，底板两边连接有车站边墙，车站边墙顶端设置有拱顶，拱顶的下部两端之间连接有拉杆；车站边墙内侧沿水平方向设置有中板。

上述技术方案中，优选的，桩顶冠梁靠近基坑内侧的一面上设置有冠梁壁座，冠梁壁座上埋设有预埋螺栓。

上述技术方案中，优选的，拱顶和底板均呈外凸的圆弧拱形。

上述技术方案中，优选的，拉杆两端部与拱顶的两端部构成整体结构。

上述技术方案中，优选的，站台设置于底板上部的中间部位或分开设置于底板靠近车站边墙的两侧。

本发明还提供了一种上述轨道交通地下车站结构的建造方法，其包括以下步骤：

步骤一、设置基坑围护桩，破除路面，并开挖基坑上部土体；

步骤二、设置桩顶冠梁和挡墙，在桩顶冠梁靠近基坑内侧的面上设置冠梁壁座和预埋螺栓，并通过冠梁壁座搭设拱架；

步骤三、在拱架和挡墙顶部搭设临时路面；

步骤四、在拱架和围护桩下方开挖基坑内的土体，并架设用于支撑围护桩的横向支撑，直至开挖土体至底板所对应的高程，浇筑车站的底板；

步骤五、在底板的两侧上端浇筑车站边墙并拆除横向支撑，在车站边墙靠近基坑内侧的面上设置用于支撑车站边墙的横向倒撑，并浇筑中板和拱顶；

步骤六、在拱顶下部两端之间设置拉杆并拆除横向倒撑；

步骤七、浇筑站台，拆除拱架和临时路面，用土体回填拱顶上部空间，并恢复地面交通。

进一步地，临时路面包括与挡墙和拱架相接的型钢横梁，型钢横梁上安装有花纹钢板。

进一步地，横向支撑至少有两道，包括设置于中板上方的上部横向支撑和设置于中板下方的下部横向支撑；横向倒撑至少有两道，包括设置于中板上方的上部倒撑和设置于中板下方的下部倒撑。

进一步地，横向支撑为钢管支撑或钢筋混凝土支撑。

进一步地，设置和拆除横向倒撑包括以下步骤：

步骤一、在底板的两侧上端浇筑车站边墙并拆除横向支撑，在车站边墙靠近基坑内侧的面上设置下部倒撑；

步骤二、在车站边墙上浇筑中板并拆除下部倒撑；

步骤三、继续浇筑车站边墙直至设定高程，在两面车站边墙的上端浇筑拱顶，设置上部倒撑；

步骤四、在拱顶下部两端之间设置拉杆，并拆除上部倒撑。

本发明提供的上述轨道交通地下车站结构及其建造方法的主要有益效果在于：

在构建地下车站时，通过在车站基坑的上部设置临时路面，并由其下部的拱架和设置在两侧冠梁顶部的挡墙支撑临时路面，相比现有方法中在基坑中部设置临时立柱来支撑临时路面的方法，减少了施工工序，降低了工程的施工难度和造价；同时，通过设置临时路面，可以快速恢复基坑开挖范围内的路面交通，减少了对地面交通的干扰与影响。

通过搭建的临时路面和拱架能够将基坑外环境与基坑内环境分隔开，便于在拱架下方开挖基坑内的土体并浇筑地下车站主体结构，确保基坑开挖和车站建造的顺利进行；通过在开挖基坑与浇筑车站边墙时设置的横向支撑和倒撑，有利于围护基坑和车站边墙在施工期间的安全和稳定性。

与现有地铁车站结构及建造方法相比，具有结构简单、施工工艺少、造价低、可减少对地面交通的干扰以及增大车站内部使用空间、便于容纳较大客运量的特点，使用范围广。

附图说明

图1为本发明所述轨道交通地下车站结构及其建造方法示意图。

图2为冠梁、壁座和预埋螺栓的连接关系示意图。

图3为建造完毕后的轨道交通地下车站的结构示意图。

其中，1、挡墙，2、桩顶冠梁，3、围护桩，4、上部横向支撑，5、上部倒撑，6、中板，7、车站边墙，8、下部横向支撑，9、冠梁壁座，10、临时路面，11、花纹钢板，12、型钢横梁，13、拱架，14、预埋螺栓，15、拱顶，16、拉杆，17、下部倒撑，18、站台，19、底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，其为轨道交通地下车站结构及其建造方法示意图。

本发明的轨道交通地下车站结构设置于基坑中的围护桩3，围护桩3可采用钻孔桩或地下连续墙，并可根据基坑周边的地层地质条件设置成以车站中心线左、右对称型式，也可设置为左、右非对称型式；围护桩3顶部设置有桩顶冠梁2，桩顶冠梁2上设置有挡墙1，挡墙1靠近路面，便于在建设过程中在其上端设置临时路面10；桩顶冠梁2靠近基坑内侧设置有冠梁壁座9，冠梁壁座9上埋设有预埋螺栓14，通过设置预埋螺栓14，便于在建设过程中与拱架13衔接，拱架13的顶部与临时路面10的下端接触。

围护桩3围护的基坑内浇筑有车站底板19，底板19上部设置有站台18，站台18可设置于底板12的中间位置，即岛式站台，也可分开设置于底板19两侧的上部区域，形成左右分离的两个侧式站台；底板19两边连接有车站边墙7，车站边墙7顶端设置有拱顶15，拱顶15和底板19均呈外凸的圆弧拱形；由底板19、边墙7、拱顶15构成的封闭状的车站主体结构可设置成以其中心线左、右对称的结构型式，也可为非对称的结构型式。

拱顶15的下部两端之间连接有拉杆16，拉杆16的两端部与拱顶15的两端部构成整体结构；通过设置拉杆16与拱顶15配合，可减少拱顶15受上部土体和地面车辆荷载作用所引起拉力和沉降，提高了拱顶15的承载能力。此外，由于车站拱顶15设置为外凸的拱形，进而取消了在传统车站结构设计中必须在车站中间位置设置立柱的做法，不仅减少了施工工序，降低了车站主体结构施工的难度和工程造价，而且还增加了车站的使用空间，有利于容纳车站较大的客运量。

车站边墙7内侧沿水平方向设置有中板6；中板6沿水平方向设置，将整个车站的使用空间划分为若干层。在本实施例中，如图1所示，中板6将车站空间划分为上、下两层。上层作为站厅层，下层作为站台层。

下面是上述城市轨道交通地下车站结构的建造方法说明：

步骤一、设置基坑围护桩3，破除路面，并开挖基坑上部土体。

步骤二、设置桩顶冠梁2和挡墙1，在桩顶冠梁2靠近基坑内侧的面上设置冠梁壁座9和预埋螺栓14，并通过冠梁壁座9搭设拱架13。

在拟建地下车站的区域从地面沿车站基坑边缘设置围护桩3，围护桩3可采用钻孔桩或地下连续墙，在本实施例中，采用钻孔灌注桩；在围护桩3的围护下开挖基坑内的部分土体，待挖除基坑内的土体到一定厚度后，在围护桩3的顶部浇筑桩顶冠梁2，在桩顶冠梁2朝向基坑内的侧面上浇筑倾斜的冠梁壁座9，并在冠梁壁座9的端上安装预埋螺栓14，同时在桩顶冠梁2的顶部浇筑挡墙1。

在已开挖一定厚度土体的基坑内架设拱架13，拱架13呈外凸的圆弧形结构，拱架13可采用型钢或钢筋混凝土结构制成，其总长度可分为若干段，如图1所示，在本实施例中，拱架13由左右两部分拱架通过中间的螺栓相对连接构成；拱架13沿车站纵轴线方向上的间距可根据车站基坑的长度以及路面车辆的荷载确定。

拱架13的两端部用预埋螺栓14将其固定至桩顶冠梁2的冠梁壁座9的端面上；基坑内土体开挖的厚度可根据拱架13的高度确定；拱架13的长度和高度可根据基坑的跨度和深度确定。

步骤三、在拱架13和挡墙1顶部搭设临时路面10。

在拱架13和挡墙1设置完毕后，在其顶部安装临时路面10，临时路面10包括与挡墙1和拱架13相接的型钢横梁12，型钢横梁12上安装有花纹钢板11；通过设置临时路面10，并在其上面通行车辆和行人，便于尽早恢复地下车站基坑开挖区域内的地面交通。

步骤四、在拱架13和围护桩3下方开挖基坑内的土体，并架设横向支撑，直至开挖土体至底板19所对应的高程，浇筑车站的底板19。

步骤五、在底板19的两侧上端浇筑车站边墙7并拆除横向支撑，在车站边墙7靠近基坑内侧的面上设置横向倒撑并浇筑中板6和拱顶15。

步骤六、在拱顶15下部两端之间设置拉杆16并拆除横向倒撑。

上述步骤中涉及横向支撑与横向倒撑的设置和拆除，其详细步骤如下：

步骤A、在底板19的两侧上端浇筑车站边墙7并拆除横向支撑，在车站边墙7靠近基坑内侧的面上设置下部倒撑17；

当所述拱架13设置完成且临时路面10恢复交通以后，即可在拱架13的下方开挖基坑内其余的土体；当挖除一定土体后，在基坑内沿水平方向架设与基坑围护桩3相互垂直的横向支撑。

为确保基坑在坑内土体被挖除期间的稳定性，当开挖基坑到一定深度时，可沿基坑深度方向按照一定间距设置若干道横向支撑。在本实施例中，如图1所示，在基坑内设置有两道横向支撑，即设置于中板6上方的上部横向支撑4和设置于中板6下方的下部横向支撑8。

横向支撑可采用钢管支撑或钢筋混凝土支撑，其沿车站基坑深度和纵向上的间距应根据基坑的深度和纵向长度确定；设置完横向支撑后，再开挖基坑内的土体直至车站底板19所在的高程；此时，基坑内待开挖的土体已全部被挖除，可在基坑内浇筑车站的主体结构。

先浇筑车站的底板19，当底板19浇筑完毕后，在底板19的两侧浇筑车站边墙7，当浇筑车站边墙7至横向支撑所在高度时，即撤去相对应的横向支撑；为确保已浇筑车站边墙7的安全性与稳定性，在车站边墙7的里侧及时架设横向倒撑，横向倒撑沿车站竖向和纵向的间距可根据车站边墙的高度与纵向长度确定；横向倒撑可设置为若干道，在本实施例中，横向倒撑设置有两道。包括设置于中板6上方的上部倒撑5和设置于中板6下方的下部倒撑17；首先设置的是下部倒撑17。

步骤B、在车站边墙7上浇筑中板6并拆除下部倒撑17。

步骤C、继续浇筑车站边墙7直至设定高程，在两面车站边墙7的上端浇筑拱顶15，设置上部倒撑5。

步骤D、在拱顶15下部两端之间设置拉杆16，并拆除上部倒撑5。

在车站边墙7上浇筑中板6以后，拆除中板6下方的下部倒撑17。然后再浇筑车站的拱顶15。拱顶15浇筑完毕后，在中板6的上部空间内再设置一道水平的上部倒撑5，上部倒撑5用于支撑已浇筑的拱顶15，确保拱顶15的安全性与稳定性；中板6将车站主体结构划分为上、下两个空间，上层作为站厅层，下层作为站台层。

步骤七、在拱顶15下部两端之间设置拉杆16并拆除横向倒撑5。

步骤八、浇筑站台18，拆除拱架13和临时路面10，用土体回填拱顶15上部空间，并恢复地面交通。

设置完成横向倒撑5后，再浇筑拱顶15下部的拉杆16。拉杆16的左右两端与拱顶15的下部两端连接并构成一个整体；拉杆16浇筑完毕后，在车站的底板19上浇筑车站的站台18。所述站台18可设置在底板19的中间位置，形成集中的岛式站台，也可分开设置在底板19两侧的上部区域，形成左右分离的两个侧式站台。

站台18浇筑完毕后，逐步拆除临时路面10和拱架13，并在拆除临时路面10和拱架13后的车站拱顶15的上部区域内回填土体至地面，再恢复地面交通；建成完毕的地下车站结构如图3所示。

上面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种轨道交通地下车站结构的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、设置基坑围护桩(3)，破除路面，并开挖基坑上部土体；

步骤二、设置桩顶冠梁(2)和挡墙(1)，在桩顶冠梁(2)靠近基坑内侧的面上设置冠梁壁座(9)和预埋螺栓(14)，并通过冠梁壁座(9)搭设拱架(13)；

步骤三、在拱架(13)和挡墙(1)顶部搭设临时路面(10)；

步骤四、在拱架(13)和围护桩(3)下方开挖基坑内的土体，并架设用于支撑围护桩(3)的横向支撑，直至开挖土体至底板(19)所对应的高程，浇筑车站的底板(19)；

步骤五、在底板(19)的两侧上端浇筑车站边墙(7)并拆除横向支撑，在车站边墙(7)靠近基坑内侧的面上设置用于支撑车站边墙(7)的横向倒撑并浇筑中板(6)和拱顶(15)；

步骤六、在拱顶(15)下部两端之间设置拉杆(16)并拆除横向倒撑；

步骤七、浇筑站台(18)，拆除拱架(13)和临时路面(10)，用土体回填拱顶(15)上部空间，并恢复地面交通；

所述临时路面(10)包括与挡墙(1)和拱架(13)相接的型钢横梁(12)，型钢横梁(12)上安装有花纹钢板(11)；所述横向支撑为钢管支撑或钢筋混凝土支撑。

2.根据权利要求1所述的轨道交通地下车站结构的建造方法，其特征在于，所述横向支撑至少有两道，包括设置于中板(6)上方的上部横向支撑(4)和设置于中板(6)下方的下部横向支撑(8)；所述横向倒撑至少有两道，包括设置于中板(6)上方的上部倒撑(5)和设置于中板(6)下方的下部倒撑(17)。

3.根据权利要求2所述的轨道交通地下车站结构的建造方法，其特征在于，设置和拆除横向倒撑包括以下步骤：

步骤一、在底板(19)的两侧上端浇筑车站边墙(7)并拆除横向支撑(8)，在车站边墙(7)靠近基坑内侧的面上设置下部倒撑(17)；

步骤二、在车站边墙(7)上浇筑中板(6)并拆除下部倒撑(17)；

步骤三、继续浇筑车站边墙(7)直至设定高程，在两面车站边墙(7)的上端浇筑拱顶(15)，设置上部倒撑(5)；

步骤四、在拱顶(15)下部两端之间设置拉杆(16)，并拆除上部倒撑(5)。

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