CN110616740A - 一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构及其施工方法。所述结构包括建成在利用矿山法建成的既有左线区间结构(4)和既有右线区间结构(5)之间的新建区间结构(6)，所述新建区间结构(6)为变截面矩形结构，其主体结构包括结构底板、侧墙及顶板结构，所述新建区间结构(6)沿地铁线路走向成渐变形式；所述新建区间结构(6)采用不规则基坑围护体系进行支护，所述基坑是利用明挖法扩建而成，所述不规则基坑围护体系选用双排围护桩(7)+预应力锚固缆索(10)与单排围护桩(8)+钢支撑(9)的结合方式。本发明提供了一种合理、可行的设计方案，实现了已建成的矿山法地铁区间通过明挖法进行改造，扩建成带有渡线段的区间结构。

Description

一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构及其施工方法

技术领域

本发明属于地下结构领域，尤其涉及一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构及其关键技术施工方法，有利于解决地铁运营问题，为社会带来较好的社会效益。

背景技术

近年来，大、中型城市交通拥堵问题尤为突出，进而推动了公共交通的发展，越来越多的城市开始修建城市轨道交通，以满足城市交通需求。但地铁线路一般都较长，某些车站可能因为占地拆迁、一体化开发或施工期间遇到的制约因素等条件的限制，造成全线可能因某一个车站的原因而无法达到全线贯通。针对此类情况，可采用在卡点车站前方增设单渡线的方式，以解决运营组织的需求，达到全线分段运营的目的。但往往朝令夕改，设计时未考虑预留渡线条件，而该段区间也已施工完成，致使车辆无法在此段进行折返，只能在上一处渡线进行折返，导致卡点车站与上一段渡线之间的车站无法开通运营。因此，有必要提出一种结构和方法来实现这一区段车站的开通。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构及其关键技术施工方法。本发明提供了一种合理、可行的设计方案，实现了已建成的矿山法地铁区间通过明挖法进行改造，扩建成带有渡线段的区间结构。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构，包括建成在利用矿山法建成的既有左线区间结构和既有右线区间结构之间的新建区间结构，所述新建区间结构为变截面矩形结构，其主体结构包括结构底板、侧墙及顶板结构，所述新建区间结构沿地铁线路走向成渐变形式；

所述新建区间结构采用不规则基坑围护体系进行支护，所述基坑是利用明挖法扩建而成，所述不规则基坑围护体系选用双排围护桩+预应力锚固缆索与单排围护桩+钢支撑的结合方式，具体包括所述基坑沿地铁线路走向的左右两侧各采用单排围护桩进行支护，所述左右两侧的单排围护桩之间采用钢支撑连接，所述基坑沿地铁线路走向的两端土体打设双排围护桩和预应力锚固缆索进行加固，所述双排围护桩的下部采用土钉墙加强嵌固结构进行补强，所述双排围护桩的上部设置有冠梁；

所述单排围护桩的数量为多个，每个所述单排围护桩的上方设置有冠梁，多个所述单排围护桩的顶端均与冠梁紧固连接为一体；所述钢支撑为多组并且由上至下平行布设，最上面的一组钢支撑与所述冠梁连接，其余组的钢支撑通过腰梁与所述单排围护桩连接；每组钢支撑为多根并且由前至后平行布设，且其均布设在同一水平面上，每根所述钢支撑的两端分别固定在与其处于同一水平面上的腰梁的内侧壁上；所述钢支撑采用多根临时立柱进行支撑，所述临时立柱固定在基坑的基底上；所述基坑的上边缘处设置挡墙，挡墙的外侧设置截水沟；在基坑的两端距所述双排围护桩的桩底3-5m处的土坡上设置“L”冠梁，所述“L”冠梁的下部设置土钉墙加强嵌固结构。

优选的，所述单排围护桩和所述双排围护桩的桩体均由浆体、桩体加强件制成，所述桩体加强件为预制钢构件，并设有连接端，所述连接端由高强连接钢杆和插接头组成，所述连接端的接头处采用环氧树脂密封；所述桩体加强件的顶部设置冠梁。

在上述任一方案中优选的是，所述浆体是将围护桩的桩位原状土经钻孔灌注掺入固化剂而混合形成的水泥砂浆体，从而形成独立的桩体，其截面为圆柱形或矩形。

在上述任一方案中优选的是，所述单排围护桩和所述双排围护桩中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间、围护桩朝向基坑内侧的面上设置有与围护桩等高的围挡结构，所述围挡结构为混凝土材质，混凝土内部设置有钢筋网，所述钢筋网通过若干根连接件与围护桩相连；连接件为直径是12-15mm的钢筋，钢筋网采用尺寸150mm×150mm的Φ8圆钢制成网状结构。

本发明为解决上述技术问题所采用的另一技术方案是一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段结构的关键技术施工方法，包括以下步骤：

a.采用降水井对所设计的基坑开挖施工区域的地层进行施工多个降水井，并采用抽水泵对地层进行降水施工；

b.沿所设计的基坑区域的四周开挖边线，在基坑的相关设计位置处先后施作双排围护桩和单排围护桩，在各围护桩的桩位上采用钻孔灌注法形成水泥砂浆体，形成圆柱形或矩形截面的独立桩体；将桩体加强件吊放至桩位上，通过高频振动捶克服阻力植入到已成的浆体中，桩体加强件通过连接端进行拼接，拼接后继续重复吊放，拼接至浆体的底部，并通过桩顶定位调节螺栓调整桩体加强件的平面位置和标高；然后在围护桩的桩顶施工冠梁，并在设计的基坑开挖处四周依次施作挡墙和截水沟；

c.按顺序依次向下开挖，在单排围护桩之间设置所述钢支撑；然后在开挖的基坑壁上施作双排围护桩的位置处打设预应力锚固缆索；开挖土体至距所述双排围护桩的桩底3-5m处，预留部分土坡，在土坡上施做“L”冠梁，达到设计强度后，随即打设预应力锚固缆索；并在“L”冠梁的上方、所述双排围护桩中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

d.继续向下开挖土体，并对土坡施工挂网喷射混凝土，随即打设2道锚杆，待达到设计强度后形成土钉墙加强嵌固结构；

e.继续向下开挖土体，挖至新建区间结构的设计高度位置处，将此处的既有结构拆除；然后在单排围护桩的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

f.最后根据顺筑法对新建区间结构的主体结构依次完成结构底板、侧墙及顶板结构的建造施工，并与既有区间结构进行有效连接，保证整段区间联通。

优选的，步骤c中在单排围护桩之间设置所述钢支撑的施工步骤为：对所开挖基坑的第一层土体进行开挖，直至开挖至最上层一组的钢支撑的底部标高处；之后将最上层一组的钢支撑与单排围护桩的冠梁进行连接；然后对所开挖基坑的第二层土体进行开挖，直至开挖至第二高的一组钢支撑的底部标高处；之后将钢支撑通过腰梁与所述单排围护桩连接；重复上述施工顺序，直至最下层的一组钢支撑通过腰梁与所述单排围护桩连接。

在上述任一方案中优选的是，所述围挡结构的施工步骤为：人工清理围护桩面上的泥土以及任意相邻两根围护桩之间的泥土；制备若干根连接件，向清理干净后的围护桩上钻孔，将连接件的一端置入围护桩内；使用若干钢筋制成网状结构的钢筋网，将所述连接件的另一端穿过钢筋网；在所述钢筋网的两侧铺设模板，向模板及所述围护桩之间浇筑混凝土，待混凝土凝固后，拆除模板。

在上述任一方案中优选的是，步骤d中，继续向下开挖土体，土坡坡度为1:0.2，挂双层@150X150钢筋网，喷射150mm厚的C25混凝土，随即打设2道锚杆；步骤e中对既有结构采用静力破除的方法拆除。

本发明是根据多年的实际应用实践和经验所得，采用最佳的技术手段和措施来进行组合优化，获得了最优的技术效果，并非是技术特征的简单叠加和拼凑，因此本发明具有显著的意义。

本发明的有益效果：

1.本发明在地铁区间已经建成的情况下，采用明挖法对其结构进行改造，完成了渡线段的区间结构，为地铁车辆折返提供条件；本发明的施工方法对嵌固深度不足的桩体提出了一种安全的解决方法，在既有区间结构上方施做围护桩，因下方结构的存在，无法满足桩体的嵌固深度，甚至基底位于桩端以下的情况，采用土钉墙加强嵌固结构的方式加固桩端土体，以防止桩端产生位移，造成基坑失稳，可用于解决类似基坑问题。

2.本发明的方法步骤简单、设计合理、施工方便且施工进度较快，施工效果好，投入施工成本较低。对基坑围护结构进行优化，充分利用施工管井降水、预应力锚固缆索、围护桩、钢支撑、土钉墙加强嵌固等组合措施进行支护，保证基坑围护结构安全可靠。本发明实用价值高，社会效益和经济效益显著，具有较大的推广应用价值。

3.本发明通过在现场预先成桩的浆体内插入竖向装配的体加强件，并通过顶部设置的冠梁形成整体式围护桩，可替代现有的围护桩结构。本发明现场施工可操作性强、作业效率高，能够保证结构的整体性和施工质量，降低工程造价，工程实施效果良好。

4.采用本发明提供的技术方案，使围护桩、钢筋网和混凝土之间均连接为一体结构，浇筑的混凝土层更平整，混凝土层厚度也更易于控制，使围护桩之间保持良好的密封，保证了整个支护系统的防水效果，同时，由于围护桩与基坑内壁之间设置了钢筋网，也增强了支护结构强度，本发明具有施工方法简单、安全可靠、成本低廉等优点。

附图说明

图1为本发明的地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构平面示意图；

图2为本发明的地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构的基坑围护体系横剖面图；

图3为本发明的地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构的基坑围护体系的侧视图。

其中，1-既有左线区间结构中线，2-既有右线区间结构中线，3-渡线线路中线。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，但要求保护的范围并不局限于此。

实施例1

参见图1-3，一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构，包括建成在利用矿山法建成的既有左线区间结构4和既有右线区间结构5之间的新建区间结构6，所述新建区间结构6为变截面矩形结构，其主体结构包括结构底板、侧墙及顶板结构，所述新建区间结构6沿地铁线路走向成渐变形式；

所述新建区间结构6采用不规则基坑围护体系进行支护，所述基坑是利用明挖法扩建而成，所述不规则基坑围护体系选用双排围护桩7+预应力锚固缆索10与单排围护桩8+钢支撑9的结合方式，具体包括所述基坑沿地铁线路走向的左右两侧各采用单排围护桩8进行支护，所述左右两侧的单排围护桩8之间采用钢支撑9连接，所述基坑沿地铁线路走向的两端土体打设双排围护桩7和预应力锚固缆索10进行加固，所述双排围护桩7的下部采用土钉墙加强嵌固结构16进行补强，所述双排围护桩7的上部设置有冠梁13；

所述单排围护桩8的数量为多个，每个所述单排围护桩8的上方设置有冠梁13，多个所述单排围护桩8的顶端均与冠梁13紧固连接为一体；所述钢支撑9为多组并且由上至下平行布设，最上面的一组钢支撑9与所述冠梁13连接，其余组的钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接；每组钢支撑9为多根并且由前至后平行布设，且其均布设在同一水平面上，每根所述钢支撑9的两端分别固定在与其处于同一水平面上的腰梁的内侧壁上；所述钢支撑9采用多根临时立柱11进行支撑，所述临时立柱11固定在基坑的基底12上；所述基坑的上边缘处设置挡墙15，挡墙15的外侧设置截水沟14；在基坑的两端距所述双排围护桩7的桩底3-5m处的土坡上设置“L”冠梁17，所述“L”冠梁17的下部设置土钉墙加强嵌固结构16。

所述单排围护桩8和所述双排围护桩7的桩体均由浆体、桩体加强件制成，所述桩体加强件为预制钢构件，并设有连接端，所述连接端由高强连接钢杆和插接头组成，所述连接端的接头处采用环氧树脂密封；所述桩体加强件的顶部设置冠梁13。

所述浆体是将围护桩的桩位原状土经钻孔灌注掺入固化剂而混合形成的水泥砂浆体，从而形成独立的桩体，其截面为圆柱形或矩形。

所述单排围护桩8和所述双排围护桩7中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间、围护桩朝向基坑内侧的面上设置有与围护桩等高的围挡结构，所述围挡结构为混凝土材质，混凝土内部设置有钢筋网，所述钢筋网通过若干根连接件与围护桩相连；连接件为直径是12-15mm的钢筋，钢筋网采用尺寸150mm×150mm的Φ8圆钢制成网状结构。

另外，一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段结构的关键技术施工方法，包括以下步骤：

a.采用降水井对所设计的基坑开挖施工区域的地层进行施工多个降水井，并采用抽水泵对地层进行降水施工；

b.沿所设计的基坑区域的四周开挖边线，在基坑的相关设计位置处先后施作双排围护桩7和单排围护桩8，在各围护桩的桩位上采用钻孔灌注法形成水泥砂浆体，形成圆柱形或矩形截面的独立桩体；将桩体加强件吊放至桩位上，通过高频振动捶克服阻力植入到已成的浆体中，桩体加强件通过连接端进行拼接，拼接后继续重复吊放，拼接至浆体的底部，并通过桩顶定位调节螺栓调整桩体加强件的平面位置和标高；然后在围护桩的桩顶施工冠梁13，并在设计的基坑开挖处四周依次施作挡墙15和截水沟14；

c.按顺序依次向下开挖，在单排围护桩8之间设置所述钢支撑9；然后在开挖的基坑壁上施作双排围护桩7的位置处打设预应力锚固缆索10；开挖土体至距所述双排围护桩7的桩底3-5m处，预留部分土坡，在土坡上施做“L”冠梁17，达到设计强度后，随即打设预应力锚固缆索10；并在“L”冠梁17的上方、所述双排围护桩7中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

d.继续向下开挖土体，并对土坡施工挂网喷射混凝土18，随即打设2道锚杆19，待达到设计强度后形成土钉墙加强嵌固结构16；

e.继续向下开挖土体，挖至新建区间结构6的设计高度位置处，将此处的既有结构20拆除；然后在单排围护桩8的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

f.最后根据顺筑法对新建区间结构6的主体结构依次完成结构底板、侧墙及顶板结构的建造施工，并与既有区间结构进行有效连接，保证整段区间联通。

步骤c中在单排围护桩8之间设置所述钢支撑9的施工步骤为：对所开挖基坑的第一层土体进行开挖，直至开挖至最上层一组的钢支撑9的底部标高处；之后将最上层一组的钢支撑9与单排围护桩8的冠梁13进行连接；然后对所开挖基坑的第二层土体进行开挖，直至开挖至第二高的一组钢支撑9的底部标高处；之后将钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接；重复上述施工顺序，直至最下层的一组钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接。

所述围挡结构的施工步骤为：人工清理围护桩面上的泥土以及任意相邻两根围护桩之间的泥土；制备若干根连接件，向清理干净后的围护桩上钻孔，将连接件的一端置入围护桩内；使用若干钢筋制成网状结构的钢筋网，将所述连接件的另一端穿过钢筋网；在所述钢筋网的两侧铺设模板，向模板及所述围护桩之间浇筑混凝土，待混凝土凝固后，拆除模板。

步骤d中，继续向下开挖土体，土坡坡度为1:0.2，挂双层@150X150钢筋网，喷射150mm厚的C25混凝土18，随即打设2道锚杆19；步骤e中对既有结构20采用静力破除的方法拆除。

实施例2

参见图1-3，一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构，包括建成在利用矿山法建成的既有左线区间结构4和既有右线区间结构5之间的新建区间结构6，所述新建区间结构6为变截面矩形结构，其主体结构包括结构底板、侧墙及顶板结构，所述新建区间结构6沿地铁线路走向成渐变形式；

所述新建区间结构6采用不规则基坑围护体系进行支护，所述基坑是利用明挖法扩建而成，所述不规则基坑围护体系选用双排围护桩7+预应力锚固缆索10与单排围护桩8+钢支撑9的结合方式，具体包括所述基坑沿地铁线路走向的左右两侧各采用单排围护桩8进行支护，所述左右两侧的单排围护桩8之间采用钢支撑9连接，所述基坑沿地铁线路走向的两端土体打设双排围护桩7和预应力锚固缆索10进行加固，所述双排围护桩7的下部采用土钉墙加强嵌固结构16进行补强，所述双排围护桩7的上部设置有冠梁13；

所述单排围护桩8的数量为多个，每个所述单排围护桩8的上方设置有冠梁13，多个所述单排围护桩8的顶端均与冠梁13紧固连接为一体；所述钢支撑9为多组并且由上至下平行布设，最上面的一组钢支撑9与所述冠梁13连接，其余组的钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接；每组钢支撑9为多根并且由前至后平行布设，且其均布设在同一水平面上，每根所述钢支撑9的两端分别固定在与其处于同一水平面上的腰梁的内侧壁上；所述钢支撑9采用多根临时立柱11进行支撑，所述临时立柱11固定在基坑的基底12上；所述基坑的上边缘处设置挡墙15，挡墙15的外侧设置截水沟14；在基坑的两端距所述双排围护桩7的桩底3-5m处的土坡上设置“L”冠梁17，所述“L”冠梁17的下部设置土钉墙加强嵌固结构16。

所述单排围护桩8和所述双排围护桩7的桩体均由浆体、桩体加强件制成，所述桩体加强件为预制钢构件，并设有连接端，所述连接端由高强连接钢杆和插接头组成，所述连接端的接头处采用环氧树脂密封；所述桩体加强件的顶部设置冠梁13。

所述浆体是将围护桩的桩位原状土经钻孔灌注掺入固化剂而混合形成的水泥砂浆体，从而形成独立的桩体，其截面为圆柱形或矩形。

所述单排围护桩8和所述双排围护桩7中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间、围护桩朝向基坑内侧的面上设置有与围护桩等高的围挡结构，所述围挡结构为混凝土材质，混凝土内部设置有钢筋网，所述钢筋网通过若干根连接件与围护桩相连；连接件为直径是12-15mm的钢筋，钢筋网采用尺寸150mm×150mm的Φ8圆钢制成网状结构。

另外，一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段结构的关键技术施工方法，包括以下步骤：

a.采用降水井对所设计的基坑开挖施工区域的地层进行施工多个降水井，并采用抽水泵对地层进行降水施工；

b.沿所设计的基坑区域的四周开挖边线，在基坑的相关设计位置处先后施作双排围护桩7和单排围护桩8，在各围护桩的桩位上采用钻孔灌注法形成水泥砂浆体，形成圆柱形或矩形截面的独立桩体；将桩体加强件吊放至桩位上，通过高频振动捶克服阻力植入到已成的浆体中，桩体加强件通过连接端进行拼接，拼接后继续重复吊放，拼接至浆体的底部，并通过桩顶定位调节螺栓调整桩体加强件的平面位置和标高；然后在围护桩的桩顶施工冠梁13，并在设计的基坑开挖处四周依次施作挡墙15和截水沟14；

c.按顺序依次向下开挖，在单排围护桩8之间设置所述钢支撑9；然后在开挖的基坑壁上施作双排围护桩7的位置处打设预应力锚固缆索10；开挖土体至距所述双排围护桩7的桩底3-5m处，预留部分土坡，在土坡上施做“L”冠梁17，达到设计强度后，随即打设预应力锚固缆索10；并在“L”冠梁17的上方、所述双排围护桩7中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

d.继续向下开挖土体，并对土坡施工挂网喷射混凝土18，随即打设2道锚杆19，待达到设计强度后形成土钉墙加强嵌固结构16；

e.继续向下开挖土体，挖至新建区间结构6的设计高度位置处，将此处的既有结构20拆除；然后在单排围护桩8的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

f.最后根据顺筑法对新建区间结构6的主体结构依次完成结构底板、侧墙及顶板结构的建造施工，并与既有区间结构进行有效连接，保证整段区间联通。

步骤c中在单排围护桩8之间设置所述钢支撑9的施工步骤为：对所开挖基坑的第一层土体进行开挖，直至开挖至最上层一组的钢支撑9的底部标高处；之后将最上层一组的钢支撑9与单排围护桩8的冠梁13进行连接；然后对所开挖基坑的第二层土体进行开挖，直至开挖至第二高的一组钢支撑9的底部标高处；之后将钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接；重复上述施工顺序，直至最下层的一组钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接。

所述围挡结构的施工步骤为：人工清理围护桩面上的泥土以及任意相邻两根围护桩之间的泥土；制备若干根连接件，向清理干净后的围护桩上钻孔，将连接件的一端置入围护桩内；使用若干钢筋制成网状结构的钢筋网，将所述连接件的另一端穿过钢筋网；在所述钢筋网的两侧铺设模板，向模板及所述围护桩之间浇筑混凝土，待混凝土凝固后，拆除模板。

步骤d中，继续向下开挖土体，土坡坡度为1:0.2，挂双层@150X150钢筋网，喷射150mm厚的C25混凝土18，随即打设2道锚杆19；步骤e中对既有结构20采用静力破除的方法拆除。

进一步的，为保证施工效果，所述土钉墙加强嵌固结构16还设置有土钉，所述土钉与锚杆19间插分布，两者均为倾斜状。各锚杆19通过沿基坑侧壁水平设置的U型钢锁紧于基坑侧壁上，锚杆19穿过U型钢的底壁进入土体，杆端与U型钢的底部之间垫设有垫块，锚杆19的端部通过垫块压紧至U型钢的底部，再通过U型钢的外底面压紧至基坑侧壁上。

为了防止锚杆19锚固时端部或者U型钢的外底面将基坑侧壁压坏，并保证锚杆19的锚固力可以有效传递至围护桩上，基坑侧壁的放坡段上在U型钢外底面与围护桩之间设置有多根空心钢棒，空心钢棒均匀将围护桩支撑。同时，向空心钢棒内浇筑混凝土，待混凝土终凝后，使土钉墙加强嵌固结构16与围护桩有机结合，以增强两者之间的传递力的效果，增强支护效果。

空心钢棒靠近围护桩的一端设置适配端，适配端的形状与围护桩的外壁形状适配，以使锚杆19可以有效受力。

采用土钉墙加强嵌固结构16的基坑支护结构，其施工难度低，工期短，施工质量容易控制；利用了土体的自稳性，节约材料、减少费用；另外，其施工噪声低、震动小，可用于对施工影响要求较高的工程。并且降低了桩锚支护中的围护桩的密度，以超前支护的理念进行基坑支护。

实施例3

参见图1-3，一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构，包括建成在利用矿山法建成的既有左线区间结构4和既有右线区间结构5之间的新建区间结构6，所述新建区间结构6为变截面矩形结构，其主体结构包括结构底板、侧墙及顶板结构，所述新建区间结构6沿地铁线路走向成渐变形式；

所述新建区间结构6采用不规则基坑围护体系进行支护，所述基坑是利用明挖法扩建而成，所述不规则基坑围护体系选用双排围护桩7+预应力锚固缆索10与单排围护桩8+钢支撑9的结合方式，具体包括所述基坑沿地铁线路走向的左右两侧各采用单排围护桩8进行支护，所述左右两侧的单排围护桩8之间采用钢支撑9连接，所述基坑沿地铁线路走向的两端土体打设双排围护桩7和预应力锚固缆索10进行加固，所述双排围护桩7的下部采用土钉墙加强嵌固结构16进行补强，所述双排围护桩7的上部设置有冠梁13；

所述单排围护桩8的数量为多个，每个所述单排围护桩8的上方设置有冠梁13，多个所述单排围护桩8的顶端均与冠梁13紧固连接为一体；所述钢支撑9为多组并且由上至下平行布设，最上面的一组钢支撑9与所述冠梁13连接，其余组的钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接；每组钢支撑9为多根并且由前至后平行布设，且其均布设在同一水平面上，每根所述钢支撑9的两端分别固定在与其处于同一水平面上的腰梁的内侧壁上；所述钢支撑9采用多根临时立柱11进行支撑，所述临时立柱11固定在基坑的基底12上；所述基坑的上边缘处设置挡墙15，挡墙15的外侧设置截水沟14；在基坑的两端距所述双排围护桩7的桩底3-5m处的土坡上设置“L”冠梁17，所述“L”冠梁17的下部设置土钉墙加强嵌固结构16。

所述单排围护桩8和所述双排围护桩7的桩体均由浆体、桩体加强件制成，所述桩体加强件为预制钢构件，并设有连接端，所述连接端由高强连接钢杆和插接头组成，所述连接端的接头处采用环氧树脂密封；所述桩体加强件的顶部设置冠梁13。

所述浆体是将围护桩的桩位原状土经钻孔灌注掺入固化剂而混合形成的水泥砂浆体，从而形成独立的桩体，其截面为圆柱形或矩形。

所述单排围护桩8和所述双排围护桩7中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间、围护桩朝向基坑内侧的面上设置有与围护桩等高的围挡结构，所述围挡结构为混凝土材质，混凝土内部设置有钢筋网，所述钢筋网通过若干根连接件与围护桩相连；连接件为直径是12-15mm的钢筋，钢筋网采用尺寸150mm×150mm的Φ8圆钢制成网状结构。

另外，一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段结构的关键技术施工方法，包括以下步骤：

a.采用降水井对所设计的基坑开挖施工区域的地层进行施工多个降水井，并采用抽水泵对地层进行降水施工；

b.沿所设计的基坑区域的四周开挖边线，在基坑的相关设计位置处先后施作双排围护桩7和单排围护桩8，在各围护桩的桩位上采用钻孔灌注法形成水泥砂浆体，形成圆柱形或矩形截面的独立桩体；将桩体加强件吊放至桩位上，通过高频振动捶克服阻力植入到已成的浆体中，桩体加强件通过连接端进行拼接，拼接后继续重复吊放，拼接至浆体的底部，并通过桩顶定位调节螺栓调整桩体加强件的平面位置和标高；然后在围护桩的桩顶施工冠梁13，并在设计的基坑开挖处四周依次施作挡墙15和截水沟14；

c.按顺序依次向下开挖，在单排围护桩8之间设置所述钢支撑9；然后在开挖的基坑壁上施作双排围护桩7的位置处打设预应力锚固缆索10；开挖土体至距所述双排围护桩7的桩底3-5m处，预留部分土坡，在土坡上施做“L”冠梁17，达到设计强度后，随即打设预应力锚固缆索10；并在“L”冠梁17的上方、所述双排围护桩7中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

d.继续向下开挖土体，并对土坡施工挂网喷射混凝土18，随即打设2道锚杆19，待达到设计强度后形成土钉墙加强嵌固结构16；

e.继续向下开挖土体，挖至新建区间结构6的设计高度位置处，将此处的既有结构20拆除；然后在单排围护桩8的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

f.最后根据顺筑法对新建区间结构6的主体结构依次完成结构底板、侧墙及顶板结构的建造施工，并与既有区间结构进行有效连接，保证整段区间联通。

步骤c中在单排围护桩8之间设置所述钢支撑9的施工步骤为：对所开挖基坑的第一层土体进行开挖，直至开挖至最上层一组的钢支撑9的底部标高处；之后将最上层一组的钢支撑9与单排围护桩8的冠梁13进行连接；然后对所开挖基坑的第二层土体进行开挖，直至开挖至第二高的一组钢支撑9的底部标高处；之后将钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接；重复上述施工顺序，直至最下层的一组钢支撑9通过腰梁与所述单排围护桩8连接。

所述围挡结构的施工步骤为：人工清理围护桩面上的泥土以及任意相邻两根围护桩之间的泥土；制备若干根连接件，向清理干净后的围护桩上钻孔，将连接件的一端置入围护桩内；使用若干钢筋制成网状结构的钢筋网，将所述连接件的另一端穿过钢筋网；在所述钢筋网的两侧铺设模板，向模板及所述围护桩之间浇筑混凝土，待混凝土凝固后，拆除模板。

步骤d中，继续向下开挖土体，土坡坡度为1:0.2，挂双层@150X150钢筋网，喷射150mm厚的C25混凝土18，随即打设2道锚杆19；步骤e中对既有结构20采用静力破除的方法拆除。

进一步的，为保证施工效果，所述预应力锚固缆索10包括设置于土层内部的锚固主体，所述锚固主体的内部埋设有锚固缆索，所述锚固缆索的尾部从所述土层中伸出并且连接于土层表面的腰梁；所述锚固主体由水泥浆制成。所述锚固缆索从尾部至前端依次分为张拉段、自由段以及锚固段；所述自由段以及锚固段埋设于所述锚固主体内部；所述锚固缆索为多根钢绞线，在所述自由段的区间内每根所述钢绞线的侧面包裹有波纹管。在所述锚固段的区间内间隔设置有多个用于将钢绞线撑开的支撑体，所述支撑体的边缘设置有多个缺口，所述钢绞线固定于所述支撑体的缺口。支撑体的设置可以使得组成锚固缆索的钢绞线不会缠在一起，使得锚固缆索在安装过程中可以保持形状。在任意两个相邻所述支撑体之间的钢绞线相互交叉。钢绞线相互交叉使得锚固缆索和锚固主体之间结合的更加紧密，增强了预应力锚固缆索的强度。位于所述锚固缆索尾部的所述张拉段依次穿过所述腰梁以及贴合于腰梁表面的锚块，所述锚固缆索经过预应力张拉后所述张拉段固定连接有锚具，所述锚具顶撑于所述锚块的表面。

所述预应力锚固缆索的施工方法包括：

1)提供锚固缆索以及钻机；

2)将所述锚固缆索安装于钻机的中空钻杆内部；

3)使用所述钻机向土层内部旋喷钻孔以形成锚固缆索孔，在所述钻机钻孔的过程中通过所述中空钻杆向所述锚固缆索孔内注入水泥浆，所述锚固缆索随所述中空钻杆进入所述锚固缆索孔的内部；

4)所述钻机打孔至目标深度后将所述中空钻杆从所述锚固缆索孔中抽出，在所述中空钻杆抽出的过程中所述锚固缆索留在所述锚固缆索孔中；

5)向所述锚固缆索孔内部注浆；

6)在所述锚固缆索孔中的水泥浆达到预定强度后对所述锚固缆索进行张拉以及锁定。

该施工方法可以同时进行打孔、安装锚索以及注浆。这种预应力锚固缆索施工技术可以避免在打孔之后进行锚固缆索安装带来的易塌孔的问题，同时还可以减少施工步骤，节约时间。

所述预应力锚固缆索10还设有锚固力实时监测系统，它包括测力传感器和信号传输系统，测力传感器设置在锚块与锚具之间，测力传感器连接有信号传输系统。信号传输系统包括主处理器、信号数据传输模块和远程服务器，测力传感器的输出与主处理器连接，主处理器与信号数据传输模块的输入连接，信号数据传输模块的输出与远程服务器连接。所述的信号数据传输模块为GPRS无线数据传输模块。

将传感器和无线传输技术运用到锚索锚固力监测领域，提供了一种可以远程监测、安全性能好且测量精度高的预应力锚索锚固力实时监测系统。

此外，为实现更优的技术效果，还可将上述实施例中的技术方案任意组合，以满足各种实际应用的需求。

由上述实施例可知，本发明在地铁区间已经建成的情况下，采用明挖法对其结构进行改造，完成了渡线段的区间结构，为地铁车辆折返提供条件；本发明的施工方法对嵌固深度不足的桩体提出了一种安全的解决方法，在既有区间结构上方施做围护桩，因下方结构的存在，无法满足桩体的嵌固深度，甚至基底位于桩端以下的情况，采用土钉墙加强嵌固结构的方式加固桩端土体，以防止桩端产生位移，造成基坑失稳，可用于解决类似基坑问题。

2.本发明的方法步骤简单、设计合理、施工方便且施工进度较快，施工效果好，投入施工成本较低。对基坑围护结构进行优化，充分利用施工管井降水、预应力锚固缆索、围护桩、钢支撑、土钉墙加强嵌固等组合措施进行支护，保证基坑围护结构安全可靠。本发明实用价值高，社会效益和经济效益显著，具有较大的推广应用价值。

3.本发明通过在现场预先成桩的浆体内插入竖向装配的体加强件，并通过顶部设置的冠梁形成整体式围护桩，可替代现有的围护桩结构。本发明现场施工可操作性强、作业效率高，能够保证结构的整体性和施工质量，降低工程造价，工程实施效果良好。

4.采用本发明提供的技术方案，使围护桩、钢筋网和混凝土之间均连接为一体结构，浇筑的混凝土层更平整，混凝土层厚度也更易于控制，使围护桩之间保持良好的密封，保证了整个支护系统的防水效果，同时，由于围护桩与基坑内壁之间设置了钢筋网，也增强了支护结构强度，本发明具有施工方法简单、安全可靠、成本低廉等优点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构，其特征在于，包括建成在利用矿山法建成的既有左线区间结构(4)和既有右线区间结构(5)之间的新建区间结构(6)，所述新建区间结构(6)为变截面矩形结构，其主体结构包括结构底板、侧墙及顶板结构，所述新建区间结构(6)沿地铁线路走向成渐变形式；

所述新建区间结构(6)采用不规则基坑围护体系进行支护，所述基坑是利用明挖法扩建而成，所述不规则基坑围护体系选用双排围护桩(7)+预应力锚固缆索(10)与单排围护桩(8)+钢支撑(9)的结合方式，具体包括所述基坑沿地铁线路走向的左右两侧各采用单排围护桩(8)进行支护，所述左右两侧的单排围护桩(8)之间采用钢支撑(9)连接，所述基坑沿地铁线路走向的两端土体打设双排围护桩(7)和预应力锚固缆索(10)进行加固，所述双排围护桩(7)的下部采用土钉墙加强嵌固结构(16)进行补强，所述双排围护桩(7)的上部设置有冠梁(13)；

所述单排围护桩(8)的数量为多个，每个所述单排围护桩(8)的上方设置有冠梁(13)，多个所述单排围护桩(8)的顶端均与冠梁(13)紧固连接为一体；所述钢支撑(9)为多组并且由上至下平行布设，最上面的一组钢支撑(9)与所述冠梁(13)连接，其余组的钢支撑(9)通过腰梁与所述单排围护桩(8)连接；每组钢支撑(9)为多根并且由前至后平行布设，且其均布设在同一水平面上，每根所述钢支撑(9)的两端分别固定在与其处于同一水平面上的腰梁的内侧壁上；所述钢支撑(9)采用多根临时立柱(11)进行支撑，所述临时立柱(11)固定在基坑的基底(12)上；所述基坑的上边缘处设置挡墙(15)，挡墙(15)的外侧设置截水沟(14)；在基坑的两端距所述双排围护桩(7)的桩底3-5m处的土坡上设置“L”冠梁(17)，所述“L”冠梁(17)的下部设置土钉墙加强嵌固结构(16)。

2.根据权利要求1所述的地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构，其特征在于，所述单排围护桩(8)和所述双排围护桩(7)的桩体均由浆体、桩体加强件制成，所述桩体加强件为预制钢构件，并设有连接端，所述连接端由高强连接钢杆和插接头组成，所述连接端的接头处采用环氧树脂密封；所述桩体加强件的顶部设置冠梁(13)。

3.根据权利要求1-2所述的地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构，其特征在于，所述浆体是将围护桩的桩位原状土经钻孔灌注掺入固化剂而混合形成的水泥砂浆体，从而形成独立的桩体，其截面为圆柱形或矩形。

4.根据权利要求3所述的地铁矿山法建成区间扩建成渡线段的结构，其特征在于，所述单排围护桩(8)和所述双排围护桩(7)中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间、围护桩朝向基坑内侧的面上设置有与围护桩等高的围挡结构，所述围挡结构为混凝土材质，混凝土内部设置有钢筋网，所述钢筋网通过若干根连接件与围护桩相连；连接件为直径是12-15mm的钢筋，钢筋网采用尺寸150mm×150mm的Φ8圆钢制成网状结构。

5.一种针对根据权利要求1-4所述的地铁矿山法建成区间扩建成渡线段结构的关键技术施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.采用降水井对所设计的基坑开挖施工区域的地层进行施工多个降水井，并采用抽水泵对地层进行降水施工；

b.沿所设计的基坑区域的四周开挖边线，在基坑的相关设计位置处先后施作双排围护桩(7)和单排围护桩(8)，在各围护桩的桩位上采用钻孔灌注法形成水泥砂浆体，形成圆柱形或矩形截面的独立桩体；将桩体加强件吊放至桩位上，通过高频振动捶克服阻力植入到已成的浆体中，桩体加强件通过连接端进行拼接，拼接后继续重复吊放，拼接至浆体的底部，并通过桩顶定位调节螺栓调整桩体加强件的平面位置和标高；然后在围护桩的桩顶施工冠梁(13)，并在设计的基坑开挖处四周依次施作挡墙(15)和截水沟(14)；

c.按顺序依次向下开挖，在单排围护桩(8)之间设置所述钢支撑(9)；然后在开挖的基坑壁上施作双排围护桩(7)的位置处打设预应力锚固缆索(10)；开挖土体至距所述双排围护桩(7)的桩底3-5m处，预留部分土坡，在土坡上施做“L”冠梁(17)，达到设计强度后，随即打设预应力锚固缆索10；并在“L”冠梁(17)的上方、所述双排围护桩(7)中靠近基坑内侧的那排桩的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

d.继续向下开挖土体，并对土坡施工挂网喷射混凝土(18)，随即打设2道锚杆(19)，待达到设计强度后形成土钉墙加强嵌固结构(16)；

e.继续向下开挖土体，挖至新建区间结构(6)的设计高度位置处，将此处的既有结构(20)拆除；然后在单排围护桩(8)的相邻单个围护桩之间施作围挡结构；

f.最后根据顺筑法对新建区间结构(6)的主体结构依次完成结构底板、侧墙及顶板结构的建造施工，并与既有区间结构进行有效连接，保证整段区间联通。

6.根据权利要求5所述的，其特征在于，步骤c中在单排围护桩(8)之间设置所述钢支撑(9)的施工步骤为：对所开挖基坑的第一层土体进行开挖，直至开挖至最上层一组的钢支撑(9)的底部标高处；之后将最上层一组的钢支撑(9)与单排围护桩(8)的冠梁(13)进行连接；然后对所开挖基坑的第二层土体进行开挖，直至开挖至第二高的一组钢支撑(9)的底部标高处；之后将钢支撑(9)通过腰梁与所述单排围护桩(8)连接；重复上述施工顺序，直至最下层的一组钢支撑(9)通过腰梁与所述单排围护桩(8)连接。

7.根据权利要求5-6所述的，其特征在于，所述围挡结构的施工步骤为：人工清理围护桩面上的泥土以及任意相邻两根围护桩之间的泥土；制备若干根连接件，向清理干净后的围护桩上钻孔，将连接件的一端置入围护桩内；使用若干钢筋制成网状结构的钢筋网，将所述连接件的另一端穿过钢筋网；在所述钢筋网的两侧铺设模板，向模板及所述围护桩之间浇筑混凝土，待混凝土凝固后，拆除模板。

8.根据权利要求7所述的，其特征在于，步骤d中，继续向下开挖土体，土坡坡度为1:0.2，挂双层@150X150钢筋网，喷射150mm厚的C25混凝土(18)，随即打设2道锚杆(19)；步骤e中对既有结构(20)采用静力破除的方法拆除。