CN107905795A - 一种运营条件下地铁车站逆作拓建方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种运营条件下地铁车站逆作拓建方法，涉及地下空间开发技术领域。针对通过新建地铁线路来提高运能的方法存在新旧地铁车站连接施工工艺复杂，工期长，造价高的问题。方法：一、施工始发井、接收井；二、管棚施工，注浆加固；三、开挖地下一层土体并设置临时支撑，施工钢管桩建立地下二层的竖向围护结构，加长钢管桩使其顶部与地下一层顶部连接，浇筑地下一层底板并预留取土口；四、开挖地下二层土体至隧道中心高度，去除上层管片而保留底部标准块；继续开挖至地下二层底板位置并拆除底部标准块，现浇地下二层底板并铺设带轨道的预制混凝土底板，待结构完成后与已有车站连接。

Description

一种运营条件下地铁车站逆作拓建方法

技术领域

本发明涉及地下空间开发技术领域，特别涉及一种运营条件下地铁车站逆作拓建方法。

背景技术

伴随着各中心城市人口不断增加，地面交通已经远远满足不了广大居民的出行要求，发展地下交通势在必行。目前，国内主要通过新设地铁线路，新建地铁车站来提高地下运能，该方法应用于中心城区存在以下缺点：1)新设地铁线路代价高，中心城区施工需要考虑周边拆迁、管线移位等复杂状况，造价高，工期长；2)新设地铁线路与现有地铁车站的连接施工工艺复杂，且造成现有运输能力下降；3)部分人口密集区域已建隧道，重复建设选址困难，且隧道过近，性价比低。

因此，研发一种运营条件下地铁车站的拓建方法，通过拓建现有地铁车站，提高现有地铁车站的运输能力来解决以上不足是十分有必要的。

发明内容

针对现有的通过新建地铁线路来提高地下运能的方法，存在新旧地铁车站连接施工工艺复杂，工期长，造价高的问题。本发明的目的是提供一种运营条件下地铁车站逆作拓建方法，对周边环境影响小，施工周期短、造价低，兼顾了环保和经济效益，实现地铁车站在正常使用前提下对其进行轴线方向的拓建，提高了车站及整条地铁线路的运输能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种运营条件下地铁车站逆作拓建方法，步骤如下：

一、始发井、接收井的施工；拟拓建车站区域与已有车站相邻且轴线重合，在所述拟拓建车站区域的两侧分别施工始发井和接收井；

二、管棚施工，注浆加固；在所述拟拓建车站区域上方和外侧敷设管棚，且所述管棚从始发井延伸至接收井，对所述拟拓建车站区域地下一层的外侧土体进行加固形成加固土层；

三、施工所述拟拓建车站区域地下一层及地下围护结构；开挖所述拟拓建车站区域地下一层土体，同时在掘进方向和宽度方向施工临时支撑，沿掘进方向施工钢管桩建立所述拟拓建车站区域的所述地下围护结构，加长所述钢管桩使其顶部与所述拟拓建车站区域地下一层顶部连接，保留地下一层中位于隧道上方的所述临时支撑，在钢管桩加长区域分块浇筑所述拟拓建车站的地下一层底板，并在所述地下一层底板上预留地下二层的取土口，然后施工地下一层的内衬墙及外墙；

四、施工所述拟拓建车站区域地下二层；通过所述地下一层底板的取土口分条放坡开挖地下二层土体至隧道中心高度，并在隧道两侧的所述地下二层土体上对称放置混凝土块，去除隧道的上层管片而保留底部标准块；继续分条开挖至地下二层底板的标高位置，拆除所述底部标准块，现浇地下二层底板并铺设带轨道的预制混凝土底板；施工地下二层立柱及地下二层的外墙，施工地下一层立柱并拆除所述临时支撑，待结构完成后与所述已有车站连接。

优选的，所述步骤四中，所述拟拓建车站区域地下二层开挖及拆除上层管片的施工需要在每天地铁停运的时间段内完成，开挖深度每次为1-2环，且所述地下二层底板采用快凝混凝土浇筑而成。

优选的，所述步骤四中，每条所述隧道的两侧对称分布两个取土口，地下二层的土体自所述取土口呈梯形式取土，当开挖至一定深度并具有工作面之后，沿所述隧道两侧进行放坡开挖。

优选的，所述步骤一中，所述始发井和所述接收井采用地连墙或者钢管桩围护结构，采用地连墙结构时，所述地连墙与隧道之间的间距不小于3m；采用钢管桩围护时，所述钢管桩与隧道之间的间距不小于2m。

优选的，所述钢管桩内灌注混凝土芯。

优选的，所述步骤二中，采用微型顶管法自始发井顶进带有“子母”企口的钢管至接收井形成管棚，相邻的两根钢管之间填充止水材料。

优选的，所述管棚的钢管内灌注混凝土芯。

优选的，所述步骤二中，从隧道衬砌注浆口对所述拟拓建车站区域地下二层的外侧土体进行注浆加固。

优选的，所述步骤四还包括，所述地下二层结构施工完成后，混凝土浇筑所述地下一层底板预留的取土口以实施封闭。

本发明的效果在于：本发明的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，首先，在拟拓建车站区域两侧施工始发井和接收井，在拟拓建车站区域的顶部及外侧施工管棚并注浆加固外侧土体，使得拟拓建车站区域的顶部及侧面均得到有效加固支撑，随后，开挖地下一层土体并架设临时支撑，并随掘进方向在地下二层施工钢管桩，加长钢管桩使其顶部与地下一层的顶板连接，为后续地下二层的拓建施工提供稳定支撑，浇筑地下一层底板并预留地下二层的取土口，然后，分条放坡开挖地下二层土体至隧道中部高度并放置混凝土块，能够避免因土体卸载而导致的隧道上浮现象，拆除隧道上层管片，再继续挖掘地下二层下部土体，拆除隧道的底部标准块，现浇地下二层底板并铺设带轨道的预制混凝土底板，最后，施工地下二层和地下一层的立柱，拆除临时支撑，连接拓建车站与已有车站。地铁车站的拓建施工过程中，拟拓建车站区域顶部及侧面施工管棚及土体注浆加固，拟拓建车站区域底部施工了钢管桩，而且，钢管桩延伸至地下一层顶部，进一步加强了拟拓建车站区域的支撑围护结构，保证拓建施工能够在地铁运营状态下安全实施，在地下二层挖掘土体及分步拆除管片的过程中，利用放置于土体上方的混凝土块抑制隧道因土体卸载而上浮，保证了施工安全，该方法对周边环境影响小，施工周期短、造价低，兼顾了环保和经济效益，实现地铁车站在正常使用前提下对其进行轴线方向的拓建，提高了车站及整条地铁线路的运输能力。

附图说明

图1为本发明一实施例的拟拓建车站区域与已有车站的位置关系图；

图2为本发明一实施例在拟拓建车站区域外侧施工管棚及注浆加固土体的示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图2的B-B剖视图；

图5为本发明一实施例的拟拓建车站区域地下二层施工钢管桩围护结构的示意图；

图6为图5的C-C剖视图；

图7为本发明一实施例的拟拓建车站区域地下二层的钢管桩加长后与地下一层顶部连接的示意图；

图8为本发明一实施例的拟拓建车站区域的钢管桩围护结构施工完成后的示意图；

图9为图8的D-D剖视图；

图10为图8的E-E剖视图；

图11为本发明一实施例的拟拓建车站区域地下二层拆除隧道上层管片的示意图；

图12为本发明一实施例的拟拓建车站区域地下二层带轨道的预制混凝土底板替换已有隧道的底部标准块的示意图；

图13和图14为本发明一实施例的拟拓建车站区域地下二层施工立柱的示意图；图15和图16为本发明一实施例的拟拓建车站区域地下一层施工立柱及拆除临时支撑的示意图。

图中标号如下：

管棚10；加固土层20；临时支撑30；钢管桩50；内衬墙51；外墙52；地下一层底板60；取土口61；混凝土块70；底部标准块80；上层管片81；地下二层底板90；带轨道的预制混凝土底板91；地下二层立柱95；地下一层立柱96。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种运营条件下地铁车站逆作拓建方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”、“左”、“右”与附图的上、下、左、右的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

结合图1至图16说明本发明的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，本实施例是在已有车站正常运营前提下对其进行轴线方向拓建，且已有车站具有地下一层和地下二层，地铁隧道(以下简称隧道)位于地下二层，具体施工步骤如下：

一、始发井、接收井的施工；如图1所示，拟拓建车站区域与已有车站相邻且轴线重合，图中粗虚线所示矩形区域为拟拓建车站区域，在拟拓建车站区域的左、右两侧分别施工始发井和接收井，始发井和接收井的长度和深度均大于拟拓建车站区域的长度和深度；

二、管棚施工，注浆加固；如图2和图3所示，在拟拓建车站区域上方和拟拓建车站区域外侧(此处以远离已有车站一侧为外侧)敷设管棚10，且管棚10从始发井延伸至接收井，拟拓建车站区域的上方及外侧覆盖管棚10使其与土体隔离，同时，对于拟拓建车站区域地下一层的外侧土体，通过接收井和始发井井壁水平注浆方式进行加固形成加固土层20；

三、施工拟拓建车站区域地下一层及地下围护结构；如图4所示，自始发井向接收井方向分段放坡逐步开挖拟拓建车站区域地下一层土体，每段开挖进深4m，每段宽度6m左右，同时在掘进方向和宽度方向施工临时支撑30，如图5和图6所示，沿掘进方向施工钢管桩50建立拟拓建车站区域的地下围护结构，钢管桩50自地下一层底部竖向延伸至地下二层下部土体内，本实施例采用的钢管桩50的直径为500mm、钢管壁厚14mm，必要时可在钢管内灌注混凝土芯，以增强其结构强度；如图7所示，在钢管桩50顶部焊接加长钢管，使加长后的钢管桩50的顶部与拟拓建车站区域地下一层顶部连接，加长后的钢管桩50能够替换部分临时支撑30，拆除部分临时柱、临时梁和临时水平撑，增加临时剪刀撑；如图8至图10所示，保留地下一层中位于隧道上方的临时支撑30，拆除位于隧道两侧的临时支撑30，在钢管桩50加长焊接施工完毕区域分块浇筑拟拓建车站的地下一层底板60，并在地下一层底板60上预留地下二层的取土口61，然后施工地下一层的内衬墙51及外墙52，内衬墙51支撑于靠近始发井或接收井的钢管桩50的上方；

四、施工拟拓建车站区域地下二层；如图10和图11所示，通过地下一层底板60的取土口61分条放坡开挖地下二层土体至隧道中心高度，并在地下二层土体上对称放置混凝土块70，随后去除衬砌的上层管片81，仅保留隧道的底部标准块80；如图12所示，继续分条开挖至地下二层底板90的标高位置，拆除隧道的底部标准块80，现浇地下二层底板90并铺设带轨道的预制混凝土底板91；如图13和图14所示，施工地下二层立柱95，割除钢管桩50，搭模现浇地下二层结构外墙；如图15和图16所示，施工地下一层立柱96，拆除临时支撑30，且地下一层立柱96与地下二层立柱95轴线重合，待结构完成后即可与已有车站连接。

本发明的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，首先，在拟拓建车站区域两侧施工始发井和接收井，在拟拓建车站区域的顶部及外侧施工管棚10并注浆加固外侧土体，使得拟拓建车站区域的顶部及侧面均得到有效加固支撑，随后，开挖地下一层土体并架设临时支撑30，并随掘进方向在地下二层施工钢管桩50，加长钢管桩50使其顶部与地下一层的顶板连接，为后续地下二层的拓建施工提供稳定支撑，浇筑地下一层底板60并预留地下二层的取土口61，然后，分条放坡开挖地下二层土体至隧道中部高度并放置混凝土块70，能够避免因土体卸载而导致的隧道上浮现象，拆除隧道上层管片81，再继续挖掘地下二层下部土体，拆除隧道的底部标准块80，现浇地下二层底板90并铺设带轨道的预制混凝土底板91，最后，施工地下二层和地下一层的立柱，拆除临时支撑30，连接拓建车站与已有车站。地铁车站的拓建施工过程中，拟拓建车站区域顶部及侧面施工管棚10及土体注浆加固，拟拓建车站区域底部施工了钢管桩50，而且，钢管桩50延伸至地下一层顶部，进一步加强了拟拓建车站区域的支撑围护结构，保证拓建施工能够在地铁运营状态下安全实施，在地下二层挖掘土体及分步拆除管片的过程中，利用放置于土体上方的混凝土块70抑制隧道因土体卸载而上浮，保证了施工安全，该方法对周边环境影响小，施工周期短、造价低，兼顾了环保和经济效益，实现地铁车站在正常使用前提下对其进行轴线方向的拓建，提高了车站及整条地铁线路的运输能力。

上述步骤四中，鉴于拓建施工不能影响地铁线路的正常运营，地下二层开挖及拆除上层管片81的施工需要保证在每天地铁停运的24：00～4：00的4个小时内完成，开挖深度每次为1-2环，且地下二层底板90采用快凝混凝土浇筑，能够缩短工期，以满足施工需要。

上述步骤四中，在地下一层底板60上设置四个取土口61，每个隧道两侧对称分布两个取土口61，取土口61的大小需根据取土设备大小而定，一般可设为2m×2m或3m×3m，利用四个取土口61，先呈梯形式取土，当开挖至一定深度，具有工作面之后，沿隧道两侧进行放坡开挖，上述取口方式能够在一定程度上避免由于土体卸载而导致的隧道上浮现象。

上述步骤一中，始发井和接收井采用地连墙或者钢管桩50围护结构，当采用地连墙结构时，为保证地连墙建设不影响已有隧道，地连墙与隧道之间的间距不小于3m，宜超过5m，为减少施工成本，靠近隧道一侧的地连墙也可作为拓建车站的结构外墙52；当采用钢管桩50围护时，为保证钢管桩50不影响隧道的稳定运行，钢管桩50与隧道之间的间距不小于2m，并可在钢管桩50内灌注混凝土芯以保证其刚度要求。

上述步骤二中，采用微型顶管法顶进带有“子母”企口的钢管至接收井形成管棚10，相邻的两根钢管之间填充止水材料，必要时可在钢管内灌注混凝土芯，本实施例采用直径610mm、壁厚14mm的钢管。

上述步骤二中，为进一步加固拟拓建车站区域的外侧土体，从隧道衬砌注浆口对拟拓建车站区域地下二层的外侧土体进行注浆加固。

上述步骤三中，临时支撑30主要包括临时柱、临时梁、临时水平撑和剪刀撑，本实施例中，临时柱、临时梁及临时水平撑均采用H型钢制成，相邻两根临时柱间距为4m×6m，剪刀撑采用H型钢或角钢制成，当拟拓建车站地下一层层高小于3m时，可以采用临时梁柱加剪刀撑的结构形式，当地下一层层高3m以上时，宜中间布置一道横撑。

上述步骤四还包括，地下二层结构施工完成后，混凝土浇筑地下一层底板60预留的取土口61以实施封闭。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。

Claims (9)

1.一种运营条件下地铁车站逆作拓建方法，步骤如下：

一、始发井、接收井的施工；拟拓建车站区域与已有车站相邻且轴线重合，在所述拟拓建车站区域的两侧分别施工始发井和接收井；

二、管棚施工，注浆加固；在所述拟拓建车站区域上方和外侧敷设管棚，且所述管棚从始发井延伸至接收井，对所述拟拓建车站区域地下一层的外侧土体进行加固形成加固土层；

三、施工所述拟拓建车站区域地下一层及地下围护结构；开挖所述拟拓建车站区域地下一层土体，同时在掘进方向和宽度方向施工临时支撑，沿掘进方向施工钢管桩建立所述拟拓建车站区域的所述地下围护结构，加长所述钢管桩使其顶部与所述拟拓建车站区域地下一层顶部连接，保留地下一层中位于隧道上方的所述临时支撑，在钢管桩加长区域分块浇筑所述拟拓建车站的地下一层底板，并在所述地下一层底板上预留地下二层的取土口，然后施工地下一层的内衬墙及外墙；

四、施工所述拟拓建车站区域地下二层；通过所述地下一层底板的取土口分条放坡开挖地下二层土体至隧道中心高度，并在隧道两侧的所述地下二层土体上对称放置混凝土块，去除隧道的上层管片而保留底部标准块；继续分条开挖至地下二层底板的标高位置，拆除所述底部标准块，现浇地下二层底板并铺设带轨道的预制混凝土底板；施工地下二层立柱及地下二层的外墙，施工地下一层立柱并拆除所述临时支撑，待结构完成后与所述已有车站连接。

2.根据权利要求1所述的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，其特征在于：所述步骤四中，所述拟拓建车站区域地下二层开挖及拆除上层管片的施工需要在每天地铁停运的时间段内完成，开挖深度每次为1-2环，且所述地下二层底板采用快凝混凝土浇筑而成。

3.根据权利要求1所述的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，其特征在于：所述步骤四中，每条所述隧道的两侧对称分布两个取土口，地下二层的土体自所述取土口呈梯形式取土，当开挖至一定深度并具有工作面之后，沿所述隧道两侧进行放坡开挖。

4.根据权利要求1所述的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，其特征在于：所述步骤一中，所述始发井和所述接收井采用地连墙或者钢管桩围护结构，采用地连墙结构时，所述地连墙与隧道之间的间距不小于3m；采用钢管桩围护时，所述钢管桩与隧道之间的间距不小于2m。

5.根据权利要求4所述的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，其特征在于：所述钢管桩内灌注混凝土芯。

6.根据权利要求1所述的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，其特征在于：所述步骤二中，采用微型顶管法自始发井顶进带有“子母”企口的钢管至接收井形成管棚，相邻的两根钢管之间填充止水材料。

7.根据权利要求6所述的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，其特征在于：所述管棚的钢管内灌注混凝土芯。

8.根据权利要求1所述的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，其特征在于：所述步骤二中，从隧道衬砌注浆口对所述拟拓建车站区域地下二层的外侧土体进行注浆加固。

9.根据权利要求1所述的运营条件下地铁车站逆作拓建方法，其特征在于：所述步骤四还包括，所述地下二层结构施工完成后，混凝土浇筑所述地下一层底板预留的取土口以实施封闭。