CN110424969A - 一种先隧后站明挖法车站施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种先隧后站明挖法车站施工工法，通过盾构机先行掘进通过车站范围，解决车站受征地拆迁影响不具备施工条件，无法为盾构机提供始发和接收条件的问题；解决区间可以先贯通，后施工车站的问题。

Description

一种先隧后站明挖法车站施工工法

技术领域

本发明涉及一种地铁车站的施工方法。

背景技术

在城市地铁工程建设中，由于城中村棚户区的大面积拆迁涉及集体土地农转用、安置房方案论证比选以及抢建、违建等特点，其拆迁工作量大、拆迁难度大、不能按时拆迁交地，由此导致车站、区间不能按计划工筹开工，甚至于严重滞后，影响到全线贯通节点目标。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种先隧后站明挖法车站施工工法，解决区间可以先贯通，后施工车站的问题。该工法在应用过程中较常规施工具有以下特点。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种先隧后站明挖法车站施工工法，包括如下步骤:

1.1先隧后站盾构机掘进；

1)盾构机掘进；

2)过站前洞门处管片位置的确定；

在盾构施工前准确计算过站前洞门处管零环里程，确保管片环向中心线与围护结构桩中心线重合，管片富裕长度留于始发洞门处，到达过站前洞门前100m精准测量盾构机及已安装管片里程，反算过站前洞门洞口管片“零环”竖向中心线与将要通过围护结构桩中心的偏差量，如果计算结果超过允许偏差量，可通过1.5m管片来调差，确保零环位置在允许范围内；

3)过站前盾构机轴线及姿态复核；

盾构机到达车站前100m，对线路导线进行全面复测，调整盾构机掘进姿态，保证盾构机直线掘进；

4)盾构机掘进通过车站范围管片拼装；

盾构机进入车站里程范围，将直接掘进拼装管片通过，为便于管片拆除及架设钢支撑，车站内管片通缝拼装，拼装点位为2点位。

6)盾构机掘进通过车站范围同步注浆；

7)隔水环施工；

在盾构掘进通过后，在距离洞门口3～5环位置注水泥和水玻璃双液浆，形成第一道隔水墙，压力控制在0.2～0.3Mpa；然后在距离第一次注浆位置8～10环位置在注水和泥水玻璃浆液形成第二次封水隔墙；在两道隔墙之间注单液浆；

1.2车站围护结构施工；

1)线路两侧车站围护桩施工；

盾构机掘进通过车站，管片外轮廓距围护桩净距在15.6cm～72cm之间；围护桩施工中加强桩基桩位复测，控制桩基施工成孔过程中垂直度；盾构机通过车站后工况条件下桩基施工；

2)具备场地条件车站端头围护桩施工；

盾构机通过车站前，具备过车站端头围护桩施工场地条件情况，将车站端头与过站前洞门1.5m范围内的桩基钢筋改为玻璃纤维筋，在盾构机到达车站端头前完成该处的钻孔灌注桩及高压旋喷桩的施工；

3)不具备场地条件车站端头围护桩施工；

盾构机通过车站前，不具备车站端头围护桩施工场地条件，采用盾构机先掘进通过车站，后施工车站端头围护桩方法：

(1)特殊环管片预制

预制40环加装16个变径吊装头的管片，采用型钢加工成拱形，加工弧度与普通管片一致，用于后期型钢支架固定时提供反力；

(2)洞内封堵墙施工

具备车站端头围护桩施工场地条件后，在车站围护结构施工前，卸下围护结构两侧管片螺栓，在隧道内围护结构两侧施工800mm厚钢筋砼封堵挡墙，将前后3环特殊环管片用型钢连接加固成整体；

1.3过站后车站基坑开挖

1)基坑开挖施工；

(1)第一阶段：冠梁底至盾构管片顶以上1.5m范围土方开挖与正常基坑开挖施工方法相同；

(2)第二阶段：开挖管片顶1.5m范围土方，在管片顶部安装沿着水平方向延伸的支撑；

(3)第三阶段：在支撑以下进行土方开挖；

2)管片拆除

(1)首环管片破除

管片破除按基坑开挖方向进行首环管片定位及破除，基坑开挖由两端向中间开挖，首环管片分别由车站两端第二环向两端拆除；

(2)非首环管片拆除

首环管片破除后，管片之间连接力得到释放，通过拆卸管片之间的连接螺栓将管片依次吊出；

1.4后施工车站混凝土挡墙及过站前洞门处围护桩凿除。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：本工法主要通过盾构机先行掘进通过车站范围，解决车站受征地拆迁影响不具备施工条件，无法为盾构机提供始发和接收条件的问题；解决区间可以先贯通，后施工车站的问题。该工法在应用过程中较常规施工具有以下特点。

盾构先隧后站工法较传统先站后隧工法具有以下特点：

1.不受征地拆迁影响，开工和完成时间可控。

2.减少盾构机转场和吊装次数，缩短施工工期。

3.区间提前贯通减少对车站主体施工干扰，同时为车站主体、联络通道、洞门、铺轨等赢得时间，不需要抢工，有利于保证施工质量。

4.盾构可以连续施工，不需停机等待接收条件，盾构机接收和始发次数减少，吊装次数减少，施工安全风险小。

5.结合工期与现场条件合理优化设计，增加盾构掘进工程量，按照变更设计计量，增加了二次经营合同数量；同时减少盾构机吊装和转场次数，节省2处盾构临建场布费用投入。

6.盾构机掘进先行将整个区间贯通，为铺轨提供条件，避免因拆迁困难时强拆或安置不妥当造成的不利社会影响。

附图说明

图1为本发明优选实施例的施工流程图。

图2为车站洞门处混凝土挡墙凿除顺序横断面图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

参考图1，一种先隧后站明挖法车站施工工法，包括如下步骤:

1.1先隧后站盾构机掘进；

1)过站盾构机掘进要求：

盾构机在站内掘进时严格按设计线路掘进，若遇到硬质不明物体时立即停止掘进，查明原因，采取相应措施后方可继续掘进。盾构过站后桩基施工过程中加强管片洞内监测，数据超限时及时预警，并查明情况。

2)过站前洞门处管片位置的确定；

在盾构施工前准确计算洞门处管片“零环”里程，确保管片环向中心线与围护结构桩中心线重合，管片富裕长度留于始发洞门处，到达前100m精准测量盾构机及已安装管片里程，反算洞口管片“零环”竖向中心线与将要通过围护结构桩中心的偏差量，如果计算结果超过允许偏差量，可通过1.5m管片来调差，确保零环位置在允许范围内。

3)过站前盾构机轴线及姿态复核；

盾构机到达车站前100m，对线路导线进行全面复测，调整盾构机掘进姿态，保证盾构机直线掘进,通过各级复核，保证贯通及出站精度。

4)盾构机掘进通过车站范围管片拼装要求；

盾构机进入车站里程范围，将直接掘进拼装管片通过，为便于管片拆除及架设钢支撑，车站内管片通缝拼装，拼装点位为2点位。

5)盾构机掘进通过车站范围管片的选择；

由于车站内管片在基坑开挖时将要拆除，为降低成本选用一部分旧管片拼装通过。旧管片要求不能有表面贯通裂缝，吊装头完好，能够顺利拼装，同时保证拼装后洞内施工期间不能出现大面积渗漏，影响正常盾构掘进及结构安全。

6)盾构机掘进通过车站范围同步注浆；

在施工中对注浆配合比进行适当的调整，在保证不堵管及已施工桩基结构安全的前提下，根据监测情况及周围环境情况，调整注浆材料配合比及注浆数量，根据具体情况可以考虑选用不同的注浆材料进行同步注浆。

7)隔水环施工；

在盾构掘进通过后，在距离洞门口3～5环位置注水泥和水玻璃双液浆，形成第一道隔水墙，压力控制在0.2～0.3Mpa；然后在距离第一次注浆位置8～10环位置在注水和泥水玻璃浆液形成第二次封水隔墙；在两道隔墙之间注单液浆，形成可靠的浆体防止后方地层水汇到洞门环位置，确保后期车站施工时无水渗入车站开挖面，达到土体加固的效果。

1.2车站围护结构施工要点；

1)线路两侧车站围护桩施工；

盾构机掘进通过车站，管片外轮廓距围护桩净距在15.6cm～72cm之间，净距非常近。围护桩施工中加强桩基桩位复测，严格控制桩基施工成孔过程中垂直度；盾构机过站后工况条件下桩基施工，旋挖钻钻进过程中在管片标高范围放缓钻进速度，如若遇到硬质岩体应停止掘进，查明非盾构管片后方可继续钻进。同时在原设计基础上将围护桩外放20cm，确保钻孔灌注桩施工有足够的安全距离，消除因距离近存在的以下隐患：

(1)盾构机掘进过程中刀盘侵入钻孔灌注桩保护层与钢筋接触造成刀盘卡住。

(2)盾构过站后围护结构施工中旋挖钻机钻进过程中偏位破坏已成环的盾构管片。

(3)盾构过站后钻孔灌注桩及高压旋喷桩在成桩过程中对土体挤压造成盾构管片开裂。

2)具备场地条件车站端头围护桩施工；

盾构过站前，具备过车站端头围护桩施工场地条件情况，将车站端头洞门1.5m范围内进行设计优化，桩基钢筋改为玻璃纤维筋，在盾构机到达车站端头前完成该处的钻孔灌注桩及高压旋喷桩的施工。

3)不具备场地条件车站端头围护桩施工

盾构过站前，不具备车站端头围护桩施工场地条件，采用盾构机先掘进通过车站，后施工车站端头围护桩方法，具体来说：

(1)特殊环管片预制

预制40环加装16个变径吊装头的管片，采用16b型钢加工成拱形，加工弧度与普通管片一致，用于后期型钢支架固定时提供反力。

(2)洞内封堵墙施工

具备车站端头围护桩施工场地条件后，在车站围护结构施工前，卸下围护结构两侧管片螺栓，在隧道内围护结构两侧施工800mm厚钢筋砼封堵挡墙，将前后3环特殊环管片用型钢连接加固成整体，确保型钢支架的稳定,墙体分三次浇筑完成，每层高度不超过2米。

钢筋砼挡墙施工，模板采用止水对拉螺栓对拉支撑形成第一道支撑，内侧模板封于两副挡墙之间，外侧依靠型钢支架提供反力。支架连接时，通过预先预埋在洞内一侧钢筋砼挡墙上排布12个Ф48注浆孔，先做为填充两幅钢筋砼挡墙空间使用，若围护结构施工完成后有渗漏水可用于补充注浆。

1.3过站后车站基坑开挖

盾构机左右线贯通后，拆除隧道内轨道及盾构机配套设备，方可进行车站基坑开挖作业，在盾构施工未贯通前如具备基坑开挖条件，也可先开挖基坑管片顶部1.5m以上土方。

1)基坑开挖施工

基坑开挖遵循“时空效应”理论，采用“纵向分段、竖向分层、由上而下、先撑后挖、分层开挖”的原则进行作业，并要结合管片拆除和安装钢支撑工序形成第二道支撑，保证基坑安全。

(1)第一阶段：冠梁底至盾构管片顶以上1.5m范围土方开挖与正常基坑开挖施工方法相同。

(2)第二阶段：开挖管片顶1.5m范围土方，安装第三道支撑。

(3)第三阶段：第三道支撑以下土方开挖。

首环管片范围土方开挖；

工况一：第3道支撑至盾构管片洞身高度2/3处土方开挖。第3道支撑距离管片比较近，开挖施工作业空间狭小，且位于盾构管片上方，机械设备作业荷载大部分由盾构管片承受，选择PC200以下开挖和破除设备。土方开挖至2/3管片高度可开始破除首环管片顶部。

工况二：首环盾构管片洞身高度2/3～1/3处土方开挖，拆除管片。

工况三：首环盾构管片洞身高度1/3处至基底土方开挖，剩余管片已处于稳定状态，可采用PC360型挖机进行土方开挖，同时辅助管片拆除。

非首环管片范围土方开挖；

工况四：开挖管片上部高度1/2土方，拆除上部管片。

工况五：拆除下部管片，开挖管片下部高度1/2土方。

2)管片拆除

(1)首环管片破除

盾构管片破除按基坑开挖方向进行首环管片定位及破除，根据原方案基坑开挖由两端向中间开挖，首环管片分别由车站两端第二环2环向两端拆除。

(2)非首环管片拆除

首环管片破除后，管片之间连接力得到释放，通过拆卸管片之间的连接螺栓将管片依次吊出。土方开挖至2/3管片高度开始拆卸管片连接螺栓，采用台车进行螺栓拆卸工作，台车作为作业人员的施工平台，同时作为盾构管片内防止管片坍塌的支护结构。台车长4m，台车外边比管片内径小20cm，采用I 16工字钢焊接而成。台车用于工况一、工况二管片拆除时作业平台及防止管片坍塌措施。

3)管片吊出

采用25t汽车吊将管片吊出基坑，并在场地内设置临时存放场地将其堆码整齐。管片吊装利用管片环向2个螺栓孔，管片拆除落实后，也可采用U型锁穿过螺栓孔垂直起吊至地面。

1.4车站围护结构及钢筋砼挡墙凿除；

在无渗漏水的安全环境下施工，钢筋混凝土挡墙正面分成12个凿除区域，侧面分三个施工步骤台梯式施工。

1)立面破除顺序，如图2所示。

第一步:破除钢筋砼挡墙1、2区域。

第二步:破除钢筋砼挡墙5、6、7、8区域。

第三步:破除钢筋砼挡墙9、10、11、12区域。

2)水平凿除顺序。

第一步:凿除车站内侧钢筋砼挡墙上部1.5m高区域。

第二步:凿除车站内侧钢筋砼挡墙中部2.0m高区域及围挡结构桩上部1.5m高区域。

第三步:凿除车站内侧钢筋砼挡墙下部2.0m高区域，围挡结构桩中部2.0m高区域及隧道内侧上部区域。

第四步：凿除剩余部分车站围护结构及隧道内挡墙。

1.5施工监控量测

采用先隧后站方案，在进行基坑开挖时对车站范围管片存在较大影响，在正常基坑开挖监测项目基础上增加管片内部监测，及时反馈基坑开挖施工安全。监测点主要布设在管片衬砌上下及左右侧壁位置，每5环设一个监测断面，每个断面设置4个变形监测点。监测精度和监测频率与隧道监测相同。监测管片结构竖向位移及管片左右收敛数据。

上文所述，仅为本发明较佳的实施范例，不能依此限定本发明实施的范围。即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.一种先隧后站明挖法车站施工工法，其特征在于包括如下步骤:

1.1先隧后站盾构机掘进；

1)盾构机掘进；

2)过站前洞门处管片位置的确定；

在盾构施工前准确计算过站前洞门处管零环里程，确保管片环向中心线与围护结构桩中心线重合，管片富裕长度留于始发洞门处，到达过站前洞门前100m精准测量盾构机及已安装管片里程，反算过站前洞门洞口管片“零环”竖向中心线与将要通过围护结构桩中心的偏差量，如果计算结果超过允许偏差量，可通过1.5m管片来调差，确保零环位置在允许范围内；

3)过站前盾构机轴线及姿态复核；

盾构机到达车站前100m，对线路导线进行全面复测，调整盾构机掘进姿态，保证盾构机直线掘进；

4)盾构机掘进通过车站范围管片拼装；

盾构机进入车站里程范围，将直接掘进拼装管片通过，为便于管片拆除及架设钢支撑，车站内管片通缝拼装，拼装点位为2点位。

6)盾构机掘进通过车站范围同步注浆；

7)隔水环施工；

在盾构掘进通过后，在距离洞门口3～5环位置注水泥和水玻璃双液浆，形成第一道隔水墙，压力控制在0.2～0.3Mpa；然后在距离第一次注浆位置8～10环位置在注水和泥水玻璃浆液形成第二次封水隔墙；在两道隔墙之间注单液浆；

1.2车站围护结构施工；

1)线路两侧车站围护桩施工；

盾构机掘进通过车站，管片外轮廓距围护桩净距在15.6cm～72cm之间；围护桩施工中加强桩基桩位复测，控制桩基施工成孔过程中垂直度；盾构机通过车站后工况条件下桩基施工；

2)具备场地条件车站端头围护桩施工；

盾构机通过车站前，具备过车站端头围护桩施工场地条件情况，将车站端头与过站前洞门1.5m范围内的桩基钢筋改为玻璃纤维筋，在盾构机到达车站端头前完成该处的钻孔灌注桩及高压旋喷桩的施工；

3)不具备场地条件车站端头围护桩施工；

盾构机通过车站前，不具备车站端头围护桩施工场地条件，采用盾构机先掘进通过车站，后施工车站端头围护桩方法：

(1)特殊环管片预制

预制40环加装16个变径吊装头的管片，采用型钢加工成拱形，加工弧度与普通管片一致，用于后期型钢支架固定时提供反力；

(2)洞内封堵墙施工

具备车站端头围护桩施工场地条件后，在车站围护结构施工前，卸下围护结构两侧管片螺栓，在隧道内围护结构两侧施工800mm厚钢筋砼封堵挡墙，将前后3环特殊环管片用型钢连接加固成整体；

1.3过站后车站基坑开挖

1)基坑开挖施工；

(1)第一阶段：冠梁底至盾构管片顶以上1.5m范围土方开挖与正常基坑开挖施工方法相同；

(2)第二阶段：开挖管片顶1.5m范围土方，在管片顶部安装沿着水平方向延伸的支撑；

(3)第三阶段：在支撑以下进行土方开挖；

2)管片拆除

(1)首环管片破除

管片破除按基坑开挖方向进行首环管片定位及破除，基坑开挖由两端向中间开挖，首环管片分别由车站两端第二环向两端拆除；

(2)非首环管片拆除

首环管片破除后，管片之间连接力得到释放，通过拆卸管片之间的连接螺栓将管片依次吊出；

1.4后施工车站混凝土挡墙及过站前洞门处围护桩凿除。