CN110230495A - 一种地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑工程技术领域，公开了一种地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，采用三台阶方式进行中导坑核心土开挖，其中上台阶、中台阶同步掘进施工，上台阶、中台阶错开5米，下台阶滞后上台阶25米左右与上台阶同步跟进开挖；主洞部分进行拱顶工字钢安装成环、打设系统锚杆、超前施工，喷射砼；在下台阶开挖完成后的部分进行主洞的仰拱施作、二衬防水施工、止水带安装并浇筑二衬砼。本发明采用上台阶、中台阶同步掘进施工，上台阶、中台阶错开5米，下台阶滞后上台阶25米左右与上台阶同步跟进开挖，并及时进行临时支护和二衬施作，提高了核心土的开挖速度，有效解决核心土接触后隧道拱顶围岩不稳定问题，保证施工安全。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法。
背景技术
进入21世纪以来，随着经济的持续发展、综合国力的不断提升及高新技术的不断应用，我国隧道及地下工程得到了前所未有的迅速发展。近年来为了满足日益增长的交通需求，大断面地铁车站隧道的应用也越来越多。地铁车站隧道开挖方法有很多种，如全断面开挖法、中隔壁法(CD)、交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法等。由于大断面地铁车站隧道围岩变形机制极其复杂，隧道施工方法以新奥法的基本思想为原则，对于大断面隧道在V级软弱围岩中的施工方法主要采用交叉中隔壁法(CRD法)和双侧壁导坑法。
面对日益应用广泛的双侧壁导坑施工方法，在预留核心土开挖拆除这一环节上进行优化使其更加高效的方法也满足了隧道发展的必然需要。
地铁车站隧道双侧壁导坑法施工中，采用核心土分多台阶开挖，在遇到地质状况不佳时，如何在保证施工进度的条件下进行地铁车站隧道核心土开挖的安全施工仍是国内施工的难题。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，能提高了核心土的开挖速度，有效解决核心土接触后隧道拱顶围岩不稳定问题，保证施工安全。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，包括如下步骤：
S1：在主洞拱架初期超前支护，以及左右导坑分别开挖并完成中导坑两侧临时支撑钢架的基础上，进行中导坑核心土开挖前的施工准备；
S2：搭设钢管脚手架，利用钢管脚手架的超前悬挑部分作为工作平台，拆除需要开挖核心土部分两侧的临时支撑钢架；
S3：采用上、中、下三台阶方式进行中导坑核心土开挖，其中上台阶、中台阶同步掘进施工，上台阶、中台阶错开5米，下台阶滞后上台阶25米左右与上台阶同步跟进开挖；
S4：上台阶核心土开挖后立刻进行主洞部分进行拱顶工字钢安装成环、打设系统锚杆、超前施工，喷射砼至设计厚度；
S5：在下台阶开挖完成后的部分进行主洞的仰拱开挖，浇筑仰拱垫层，防水施工，安装二衬钢筋、模板并浇筑仰拱砼；
S6：二衬防水施工，钢筋安装，搭设二衬模板，止水带安装并浇筑二衬砼。
进一步地，步骤S1中的施工准备包括：
(1)拼装核心土开挖作业台车；
(2)拆除临时支撑钢架前，进行监控量测点的点位布设，并获取拆除前的核心土应力分布初始数据；
(3)对挖掘机、装载机等机械进行撤离或管控，避免以直接破坏方式拆除钢架，以防止应机械碰撞造成隧道初期支护体系变形失稳；
(4)进行爆破设计：采用光面微差控制爆破，根据微振爆破的特点和爆破部位的特点，选用相适应的爆破器材；隧道爆破炮眼中的炸药采用正面起爆。
进一步地，步骤S2中拆除临时支撑钢架时，每次拆除长度不大于5m。
进一步地，步骤S2中在拆除核心土支撑时，采用风镐凿除喷砼，采用电气焊切断钢筋网。
进一步地，左右导坑均采用上下导洞方式开挖，在临时支撑钢架拆除时采用洞渣对左、右两侧导坑进行回填至原上导洞底部高度，形成回填平台，再采用工作平台进行临时支撑钢架拆除。
进一步地，步骤S3的三台阶开挖过程中，上台阶、中台阶和下台阶在竖直高度方向之间的比例为1:1:1。
进一步地，步骤S3中在挖除核心土段需在围岩及初期支护变形稳定后才能进行开挖解除，下台阶核心土距二衬距离不大于27m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用上、中、下三台阶方式进行中导坑核心土开挖，其中上台阶、中台阶同步掘进施工，上台阶、中台阶错开5米，下台阶滞后上台阶25米左右与上台阶同步跟进开挖，并及时进行临时支护和二衬施作，提高了核心土的开挖速度，有效解决核心土接触后隧道拱顶围岩不稳定问题，保证施工安全。
附图说明
图1为实施例1中地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法流程图；
图2为实施例1中地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖结构示意图；
其中：1、上台阶；2、中台阶；3、下台阶；4、开挖作业台车；5、回填平台；6、二衬钢筋；7、二衬砼；8、仰拱砼；9、临时支撑钢架；10、主洞拱架。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
参见图1和图2，一种地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，包括如下步骤：
S1：在主洞拱架10初期超前支护，以及左右导坑分别开挖并完成中导坑两侧临时支撑钢架9的基础上，进行中导坑核心土开挖前的施工准备；包括：(1)拼装核心土开挖作业台车4；(2)拆除临时支撑钢架9前，进行监控量测点的点位布设，并获取拆除前的核心土应力分布初始数据；(3)对挖掘机、装载机等机械进行撤离或管控，避免以直接破坏方式拆除钢架，以防止应机械碰撞造成隧道初期支护体系变形失稳；(4)进行爆破设计：采用光面微差控制爆破，根据微振爆破的特点和爆破部位的特点，选用相适应的爆破器材；隧道爆破炮眼中的炸药采用正面起爆；
S2：搭设钢管脚手架，采用风镐凿除喷砼，采用电气焊切断钢筋网，利用钢管脚手架的超前悬挑部分作为工作平台，拆除需要开挖核心土部分两侧的临时支撑钢架9，每次拆除长度不大于5m；
S3：采用上、中、下三台阶方式进行中导坑核心土开挖，其中上台阶1、中台阶2同步掘进施工，上台阶1、中台阶2错开5米，下台阶3滞后上台阶1二十五米左右与上台阶1同步跟进开挖；
S4：在上台阶核心土开挖后立刻进行主洞部分进行拱顶工字钢安装成环、打设系统锚杆、超前施工，喷射砼至设计厚度，保证主洞支护结构整体成环。
S5：在下台阶3开挖完成后的部分进行主洞的仰拱开挖，浇筑仰拱垫层，防水施工，安装二衬钢筋6、模板并浇筑仰拱砼8；
S6：二衬防水施工，钢筋安装，搭设二衬模板，止水带安装并浇筑二衬砼7。
在本实施例中，核心土的开挖必须坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的施工原则。核心土开挖前先利用超前悬挑部分作为工作平台，拆除临时支撑钢架9，临时支撑钢架9必须坚持“边挖边拆、开多少拆多少、上一循环支护完成后再进行下一循环的拆除的”的要求；实施例中，左右两侧导坑均分为上下导洞进行开挖在临时支撑钢架拆除时采用洞渣对左、右两侧导坑进行回填至原上导洞底部高度，形成回填平台5，再在回填平台5上搭设钢管脚手架，再采用钢管脚手架的超前悬挑部分作为工作平台进行临时支撑钢架拆除。核心土采用上小下大的三台阶梯形布置，其中上台阶、中台阶和下台阶在竖直高度上的比例为1:1:1确保岩体稳定。其中上台阶1、中台阶2同步掘进施工，上台阶1、中台阶2错开5米，下台阶3滞后上台阶1二十五米左右与上台阶1同步跟进，提高了核心土的开挖速度。在拆除过程中时刻监测围岩及初期支护变化情况，发现变形过大或有裂缝等现象，必须立即停止拆除，采取措施进行处理。在车站侧壁中导坑开挖中，核心土临时支护底部将悬空，临时支护支撑力将失效。根据围岩实除情况并结合监控量测结果，在围岩较好，变形较小地段对侧壁导坑核心土支护方式进行调整。中台阶2、下台阶3开挖时必须严格坚持短进尺、弱爆破、及时支护等施工措施，挖除核心土段需在围岩及初期支护变形稳定后才能进行开挖解除，下台阶3核心土距二衬距离不大于27m；有效解决核心土接触后隧道拱顶围岩不稳定问题，保证施工安全加强对拱脚处的控制，避免造成拱脚岩层破坏。中台阶2、下台阶3开挖是采用正台阶开挖方式。
在取除核心土段需在围岩及初期支护变形稳定后才能进行开挖解除。在整个拆除过程，布置变形观测点，对隧道拱顶下沉采取不间断观测，以保证隧道的安全。
本发明通过开挖作业台车4、临时支护、锚喷支护，由上到下分部进行施作，严格按照开挖顺序和距离要求，中导坑核心土采用上、中、下三台阶方式进行中导坑核心土开挖，其中上台阶1、中台阶2同步掘进施工，上台阶1、中台阶2错开5米，下台阶3滞后上台阶1二十五米左右与上台阶1同步跟进开挖，并及时进行临时支护和二衬施作，提高了核心土的开挖速度；并且在核心土解除期间，及时进行临时支护和二衬施作，有效解决核心土接触后隧道拱顶围岩不稳定问题，施作更加安全。
实施例2：
工程概况：重庆轨道交通九号线一期(高滩岩～兴科大道)工程蚂蝗梁站为全线第十座车站。车站位于渝澳大道与建新西路交叉处的蚂蝗梁立交正下方，垂直于渝澳大道东西向敷设。车站小里程端南侧为康居园砼9层结构(桩基础)，结构水平距车站开挖轮廓11m，桩底距车站拱顶17m；车站中部南侧有渝澳大道重力式桥台及立交桥桩基，重力式桥台底距车站拱顶29m，立交桥桩基底距车站拱顶25m；车站大里程端头为速朋谊酒店(独基，7F)，其基础距车站拱顶43m。车站起点里程为YDK11+448.250，终点里程为YDK11+650.250，总长度202m。车站为地下两层拱形暗挖岛式车站，隧道为直墙圆拱暗挖隧道断面，采用复合式衬砌结构。车站拱顶埋深42～48m，洞顶中等风化岩基厚12.35～35m。本站设置2个风道和3个出入口(其中3B出入口兼施工通道)，均为暗挖复合衬砌结构。风道净宽9.6～13.4m，出入口净宽6.5m和8m。
车站小里程端区间采用钻爆法施工，大里程端区间采用复合式TBM法施工。
施工情况：本工程目前已经按照原方案的要求，完成了蚂蝗梁车站主体双侧壁导坑上台阶左右导坑开挖与支护工作，并采用双侧壁导坑法核心土开挖工法进行核心土的拆除。其中，双侧壁导坑宽度不变，为3.7m；高度方向上，上台阶高度6.3m，中台阶高度6.1m，下台阶高度6.5m。核心土三个开挖台阶高度和宽度基本保证1:1:1。
主要材料：
(1)开挖作业台车：
1)底座采用双根I20工字钢拼接焊接，门架采用I20工字钢(单层)门架；
2)斜衬采用118工字钢，连接角板采用10mm厚钢板，连接脚板尺寸20×20cm；
3)翼架采用I14工字钢双层拼装焊接，活动支架采用I12工字钢上面铺设网片方式。
4)楼梯采用L100*100角钢焊接；
5)台车网片采用钢筋焊接为网片状，网孔大小控制在10cm左右；
(2)临时支撑：
1)在核心土中部设置壁厚16mm钢管支撑对拱顶进行支撑；
2)桁架施工前需在核心土顶面浇筑高度20cm的C30砼垫层，并在砼内设置螺纹钢。浇筑C30砼，地脚螺栓采用M24螺栓。
(3)爆破：
1)炸药：采用标准药卷Φ32mm。
2)雷管：采用非电半秒差雷管。
3)导爆索：采用传爆线传爆。
4)炮泥：Φ35mm，长200mm。
工程监测及评价结果：在蚂蝗梁车站主体结构处布置了10组监测断面，用全站仪来监测隧道拱顶的沉降位移，10个断面的拱顶沉降曲线变化趋势类似，沉降速率都经历了由大到小，最终曲线缓慢趋于平衡的过程，沉降值满足相关规范和设计要求。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在主洞拱架初期超前支护，以及左右导坑分别开挖并完成中导坑两侧临时支撑钢架的基础上，进行中导坑核心土开挖前的施工准备；
S2：搭设钢管脚手架，利用钢管脚手架的超前悬挑部分作为工作平台，拆除需要开挖核心土部分两侧的临时支撑钢架；
S3：采用上、中、下三台阶方式进行中导坑核心土开挖，其中上台阶、中台阶同步掘进施工，上台阶、中台阶错开5米，下台阶滞后上台阶25米左右与上台阶同步跟进开挖；
S4：上台阶核心土开挖后立刻进行主洞部分进行拱顶工字钢安装成环、打设系统锚杆、超前施工，喷射砼至设计厚度；
S5：在下台阶开挖完成后的部分进行主洞的仰拱开挖，浇筑仰拱垫层，防水施工，安装二衬钢筋、模板并浇筑仰拱砼；
S6：二衬防水施工，钢筋安装，搭设二衬模板，止水带安装并浇筑二衬砼。
2.根据权利要求1所述的地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，其特征在于，步骤S1中的施工准备包括：
(1)拼装核心土开挖作业台车；
(2)拆除临时支撑钢架前，进行监控量测点的点位布设，并获取拆除前的核心土应力分布初始数据；
(3)对挖掘机、装载机等机械进行撤离或管控，避免以直接破坏方式拆除钢架，以防止应机械碰撞造成隧道初期支护体系变形失稳；
(4)进行爆破设计：采用光面微差控制爆破，根据微振爆破的特点和爆破部位的特点，选用相适应的爆破器材；隧道爆破炮眼中的炸药采用正面起爆。
3.根据权利要求2所述的地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，其特征在于：步骤S2中拆除临时支撑钢架时，每次拆除长度不大于5m。
4.根据权利要求2所述的地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，其特征在于：步骤S2中在拆除核心土支撑时，采用风镐凿除喷砼，采用电气焊切断钢筋网。
5.根据权利要求4所述的地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，其特征在于：左右导坑均采用上下导洞方式开挖，在临时支撑钢架拆除时采用洞渣对左、右两侧导坑进行回填至原上导洞底部高度，形成回填平台，再采用工作平台进行临时支撑钢架拆除。
6.根据权利要求2所述的地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，其特征在于：步骤S3的三台阶开挖过程中，上台阶、中台阶和下台阶在竖直高度方向之间的比例为1:1:1。
7.根据权利要求2所述的地铁车站双侧壁导坑施工核心土开挖工法，其特征在于：步骤S3中在挖除核心土段需在围岩及初期支护变形稳定后才能进行开挖解除，下台阶核心土距二衬距离不大于27m。
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