CN110985074A - 增加地基承载力的暗挖车站结构及其pba工法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增加地基承载力的暗挖车站结构及其PBA工法，所述工法施做有上下两层导洞；下层包括左右两个下导洞，均分割为外侧、中间和内侧三个洞室；每个下导洞上方对应施做两个上导洞，上导洞共四个，外侧上导洞与内侧上导洞之间施做上导洞外侧洞室，两个内侧上导洞之间施做上导洞中间洞室；上下两层导洞之间施做上部洞室和下部洞室；所有导洞支护结构为钢架喷砼。本发明的PBA施工技术，通过增大底部纵梁和底板的受力面积，可解决由于地层承载力不足引起的结构变形过大，地表沉降超限的问题。

Description

增加地基承载力的暗挖车站结构及其PBA工法
技术领域
本发明涉及地下工程施工技术领域，具体涉及一种增加地基承载力的暗挖车站结构及其PBA工法。
背景技术
PBA工法，为暗挖车站的重要工法，由于其化整为零的开挖步续可有效控制结构变形及地表沉降，被广泛应用于地层承载力较高的地层中。然而，在地层承载力较低的软土地层中，地基承载力无法支撑来自钢管桩及边桩的巨大压力，传统PBA工法在开挖过程中，往往伴随着底板变形过大，结构受力不均等风险，因此，如何对传统PBA工法进行改进，提高施工过程中底板的地基承载力，成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种增加地基承载力的暗挖车站结构及其PBA工法，具有底板早封闭、底板承载力大、施工步骤灵活、结构及地层变形小的特点。
本发明所采用的技术方案为：
增加地基承载力的暗挖车站PBA工法，其特征在于：
所述工法施做有上下两层导洞；
下层包括左右两个下导洞，均分割为外侧、中间和内侧三个洞室；
每个下导洞上方对应施做两个上导洞，上导洞共四个，外侧上导洞与内侧上导洞之间施做上导洞外侧洞室，两个内侧上导洞之间施做上导洞中间洞室；
上下两层导洞之间施做上部洞室和下部洞室；
所有导洞支护结构为钢架喷砼。
所述工法具体包括以下步骤：
第一步：施作下导洞外侧洞室上部超前预加固措施加固地层，开挖下导洞外侧洞室①土体，施作下导洞外侧洞室钢架喷砼初期支护；
第二步：施作下导洞内侧洞室上部超前预加固措施加固地层，开挖下导洞内侧洞室②土体，施作下导洞内侧洞室钢架喷砼初期支护；
第三步：施作下导洞中间洞室上部超前预加固措施加固地层，开挖下导洞中间洞室③土体，施作下导洞中间洞室钢架喷砼初期支护，完成下导洞施工；
第四步：在下导洞外侧洞室①和下导洞内侧洞室②中施做下导洞内底纵梁回填混凝土和下导洞内底纵梁防水保护层，在下导洞内侧洞室②施作中间底纵梁，在下导洞外侧洞室①内施做两侧底纵梁；
第五步：分段拆除下导洞内下导洞外侧洞室钢架喷砼初期支护和下导洞内侧洞室钢架喷砼初期支护中间部分，施做下导洞内中部回填混凝土和下导洞内中部防水保护层，在中间底纵梁和两侧底纵梁之间施作两侧底板；
第六步：施作上导洞上部超前预加固措施，先后开挖上导洞④，施作上导洞钢架喷砼初期支护；
第七步：在下导洞内的两侧底纵梁上施做桩底拉梁(8)；在外侧上导洞④内施做桩顶冠梁，在桩顶冠梁上方施做两侧导洞内初支扣拱；在中间上导洞④内施做顶纵梁；在桩顶冠梁和桩底拉梁(8)之间自上而下施作侧桩，在顶纵梁和中间底纵梁之间施做钢管桩；在两侧导洞内初支扣拱与上导洞钢架喷砼初期支护之间施做上导洞回填混凝土；
第八步：在两侧顶纵梁的内侧分别施做顶梁两侧支撑结构；施做上导洞外侧洞室超前预加固措施，开挖外侧上导洞④和内侧上导洞④之间的上导洞外侧洞室⑤土体，施做上导洞外侧洞室⑤顶部的边跨初支扣拱；
第九步：凿除外侧上导洞④内侧的上导洞钢架喷砼初期支护，自顶纵梁到桩顶冠梁施做二衬边跨扣拱；
第十步：施做上导洞中间洞室超前预加固措施，并注浆加固地层；开挖内侧上导洞④之间的上导洞中间洞室⑥，施做上导洞中间洞室⑥的初支中跨扣拱，在顶梁两侧支撑结构之间施做顶梁中部支撑结构；
第十一步：在两侧顶纵梁之间施做二衬中跨扣拱；
第十二步：开挖上导洞④下方的上部洞室⑦，在二衬边跨扣拱外侧下方施做上部边墙结构，在两侧上部边墙结构底部之间施做中板结构；
第十三步：开挖上部洞室⑦下方的下部洞室⑧，开挖至底板设计标高处，凿除下导洞内的钢架喷砼初期支护，在中间底纵梁之间施做底梁支撑结构；
第十四步：在两侧中间底纵梁底部之间施作底板回填混凝土和底板防水保护层，在上部边墙结构与两侧底纵梁之间施作下部边墙结构，在两侧中间底纵梁之间的底板防水保护层上方施做中部底板结构。
增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
所述车站结构包括底板结构、中板结构、拱顶结构、钢管桩和边墙结构；
底板结构横向包括七个部分，两侧为两侧底纵梁，中间为两道中间底纵梁，两侧底纵梁与中间底纵梁之间为两侧底板，中间底纵梁之间为中部底板结构；
两侧底纵梁与拱顶结构之间为边墙结构，中间底纵梁与拱顶结构之间为钢管桩，底板结构与拱顶结构之间为中板结构。
边墙结构包括上部边墙结构和下部边墙结构，下部边墙结构底部位于两侧底纵梁上。
拱顶结构包括五个部分，两根钢管桩顶部为顶纵梁，两道顶纵梁之间为二衬中跨扣拱，顶纵梁与上部边墙结构顶部之间为二衬边跨扣拱。
边墙结构外侧设置有侧桩，侧桩底部与两侧底纵梁之间设置有桩底拉梁，侧桩顶部与二衬边跨扣拱之间为桩顶冠梁。
两道顶纵梁之间为横向的支撑结构，支撑结构包括顶梁两侧支撑结构和顶梁中部支撑结构。
两道中间底纵梁之间为横向的底梁支撑结构。
底板结构下方均分段设置有回填混凝土和防水保护层。
拱顶结构上方均设置有钢架喷砼初期支护，两端外部设置有回填混凝土和钢架喷砼初期支护。
本发明具有以下优点：
本发明的PBA施工技术及结构，通过增大底部纵梁和底板的受力面积，解决由于地层承载力不足引起的结构变形过大，地表沉降超限的问题，采用上四下二的导洞开挖方式可增加底部施工的作业空间，有利于施工组织的开展，同时保证了地表沉降满足控制指标，地板快速浇筑成型，可大幅提高开挖洞室的稳定性，减少施工步续，可缩短施工时间。
附图说明
图1为第一步施工步骤示意图；
图2为第二步施工步骤示意图；
图3为第三步施工步骤示意图；
图4为第四步施工步骤示意图；
图5为第五步施工步骤示意图；
图6为第六步施工步骤示意图；
图7为第七步施工步骤示意图；
图8为第八步施工步骤示意图；
图9为第九步施工步骤示意图；
图10为第十步施工步骤示意图；
图11为第十一步施工步骤示意图；
图12为第十二步施工步骤示意图；
图13为第十三步施工步骤示意图；
图14为第十四步施工步骤示意图（即车站结构图）；
图中：
①-下导洞外侧洞室，②-下导洞内侧洞室，③-下导洞中间洞室，④-上导洞，⑤-上导洞外侧洞室，⑥-上导洞中间洞室，⑦-上部洞室，⑧下部洞室；
（1-1）-下导洞外侧洞室上部超前预加固措施、（1-2）-下导洞内侧洞室上部超前预加固措施、（1-3）-下导洞中间洞室上部超前预加固措施、（1-4）-上导洞上部超前预加固措施、（1-5）-上导洞外侧洞室超前预加固措施、（1-6）-上导洞中间洞室超前预加固措施；
（2-1）-下导洞外侧洞室钢架喷砼初期支护、（2-2）-下导洞内侧洞室钢架喷砼初期支护、（2-3）-下导洞中间洞室钢架喷砼初期支护、（2-4）-上导洞钢架喷砼初期支护；
（3）-中间底纵梁、（4）-两侧底纵梁；
（5-1）-下导洞内底纵梁回填混凝土、（5-2）-下导洞内中部回填混凝土、（5-3）-上导洞回填混凝土、（5-4）-底板回填混凝土；
（6-1）-下导洞内底纵梁防水保护层、（6-2）-下导洞内中部防水保护层、（6-3）-底板防水保护层；
（7）-两侧底板、（8）-桩底拉梁、（9）-顶纵梁、（10）-两侧导洞内初支扣拱、（11）-桩顶冠梁、（12）-侧桩、（13）-钢管桩、（14）-边跨初支扣拱、（15）-顶梁两侧支撑结构、（16）-二衬边跨扣拱、（17）-初支中跨扣拱、（18）-顶梁中部支撑结构、（19）-二衬中跨扣拱、（20）-中板结构、（21）-上部边墙结构、（22）-底梁支撑结构、（23）-下部边墙结构、（24）-中部底板结构。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种增加地基承载力的暗挖车站PBA工法，所述工法施做有上下两层导洞；下层包括左右两个下导洞，均分割为外侧、中间和内侧三个洞室；每个下导洞上方对应施做两个上导洞，上导洞共四个，外侧上导洞与内侧上导洞之间施做上导洞外侧洞室，两个内侧上导洞之间施做上导洞中间洞室；上下两层导洞之间施做上部洞室和下部洞室；所有导洞支护结构为钢架喷砼；各结构均在各洞室内施工。
所述工法具体包括以下步骤：
第一步：施作下导洞外侧洞室上部超前预加固措施1-1加固地层，开挖下导洞外侧洞室①土体，施作下导洞外侧洞室钢架喷砼初期支护2-1；
第二步：施作下导洞内侧洞室上部超前预加固措施1-2加固地层，开挖下导洞内侧洞室②土体，施作下导洞内侧洞室钢架喷砼初期支护2-2；
第三步：施作下导洞中间洞室上部超前预加固措施1-3加固地层，开挖下导洞中间洞室③土体，施作下导洞中间洞室钢架喷砼初期支护2-3，完成下导洞施工；
第四步：在下导洞外侧洞室①和下导洞内侧洞室②中施做下导洞内底纵梁回填混凝土5-1和下导洞内底纵梁防水保护层6-1，在下导洞内侧洞室②施作中间底纵梁3，在下导洞外侧洞室①内施做两侧底纵梁4；
第五步：分段拆除下导洞内下导洞外侧洞室钢架喷砼初期支护2-1和下导洞内侧洞室钢架喷砼初期支护2-2中间部分，施做下导洞内中部回填混凝土5-2和下导洞内中部防水保护层6-2，在中间底纵梁3和两侧底纵梁4之间施作两侧底板7；
第六步：施作上导洞上部超前预加固措施1-4，先后开挖上导洞④，施作上导洞钢架喷砼初期支护2-4；
第七步：在下导洞内的两侧底纵梁4上施做桩底拉梁(8)；在外侧上导洞④内施做桩顶冠梁11，在桩顶冠梁11上方施做两侧导洞内初支扣拱10；在中间上导洞④内施做顶纵梁9；在桩顶冠梁11和桩底拉梁(8)之间自上而下施作侧桩12，在顶纵梁9和中间底纵梁3之间施做钢管桩13；在两侧导洞内初支扣拱10与上导洞钢架喷砼初期支护2-4之间施做上导洞回填混凝土5-3；
第八步：在两侧顶纵梁9的内侧分别施做顶梁两侧支撑结构15；施做上导洞外侧洞室超前预加固措施1-5，开挖外侧上导洞④和内侧上导洞④之间的上导洞外侧洞室⑤土体，施做上导洞外侧洞室⑤顶部的边跨初支扣拱14；
第九步：凿除外侧上导洞④内侧的上导洞钢架喷砼初期支护2-4，自顶纵梁9到桩顶冠梁11施做二衬边跨扣拱16；
第十步：施做上导洞中间洞室超前预加固措施1-6，并注浆加固地层；开挖内侧上导洞④之间的上导洞中间洞室⑥，施做上导洞中间洞室⑥的初支中跨扣拱17，在顶梁两侧支撑结构15之间施做顶梁中部支撑结构18；
第十一步：在两侧顶纵梁9之间施做二衬中跨扣拱19；
第十二步：开挖上导洞④下方的上部洞室⑦，在二衬边跨扣拱16外侧下方施做上部边墙结构21，在两侧上部边墙结构21底部之间施做中板结构20；
第十三步：开挖上部洞室⑦下方的下部洞室⑧，开挖至底板设计标高处，凿除下导洞内的钢架喷砼初期支护，在中间底纵梁3之间施做底梁支撑结构22；
第十四步：在两侧中间底纵梁3底部之间施作底板回填混凝土5-4和底板防水保护层6-3，在上部边墙结构21与两侧底纵梁4之间施作下部边墙结构23，在两侧中间底纵梁3之间的底板防水保护层6-3上方施做中部底板结构24。
基于上述工法形成了新型的增加地基承载力的暗挖车站结构，所述车站结构包括底板结构、中板结构20、拱顶结构、钢管桩13和边墙结构；底板结构横向包括七个部分，两侧为两侧底纵梁4，中间为两道中间底纵梁3，两侧底纵梁4与中间底纵梁3之间为两侧底板7，中间底纵梁3之间为中部底板结构24；两侧底纵梁4与拱顶结构之间为边墙结构，中间底纵梁3与拱顶结构之间为钢管桩13，底板结构与拱顶结构之间为中板结构20。
边墙结构包括上部边墙结构21和下部边墙结构23，下部边墙结构23底部位于两侧底纵梁4上。
拱顶结构包括五个部分，两根钢管桩13顶部为顶纵梁9，两道顶纵梁9之间为二衬中跨扣拱19，顶纵梁9与上部边墙结构21顶部之间为二衬边跨扣拱16。
边墙结构外侧设置有侧桩12，侧桩12底部与两侧底纵梁4之间设置有桩底拉梁8，侧桩12顶部与二衬边跨扣拱16之间为桩顶冠梁11。
两道顶纵梁9之间为横向的支撑结构，支撑结构包括顶梁两侧支撑结构15和顶梁中部支撑结构18。两道中间底纵梁3之间为横向的底梁支撑结构22。
底板结构下方均分段设置有回填混凝土和防水保护层。拱顶结构上方均设置有钢架喷砼初期支护，两端外部设置有回填混凝土和钢架喷砼初期支护。
本发明的PBA施工技术，通过增大底部纵梁和底板的受力面积，有效解决了由于地层承载力不足引起的结构变形过大，地表沉降超限的问题，具有广泛的应用前景。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.增加地基承载力的暗挖车站PBA工法，其特征在于：
所述工法施做有上下两层导洞；
下层包括左右两个下导洞，均分割为外侧、中间和内侧三个洞室；
每个下导洞上方对应施做两个上导洞，上导洞共四个，外侧上导洞与内侧上导洞之间施做上导洞外侧洞室，两个内侧上导洞之间施做上导洞中间洞室；
上下两层导洞之间施做上部洞室和下部洞室；
所有导洞支护结构为钢架喷砼。
2.根据权利要求1所述的增加地基承载力的暗挖车站PBA工法，其特征在于：
所述工法具体包括以下步骤：
第一步：施作下导洞外侧洞室上部超前预加固措施（1-1）加固地层，开挖下导洞外侧洞室①土体，施作下导洞外侧洞室钢架喷砼初期支护（2-1）；
第二步：施作下导洞内侧洞室上部超前预加固措施（1-2）加固地层，开挖下导洞内侧洞室②土体，施作下导洞内侧洞室钢架喷砼初期支护（2-2）；
第三步：施作下导洞中间洞室上部超前预加固措施（1-3）加固地层，开挖下导洞中间洞室③土体，施作下导洞中间洞室钢架喷砼初期支护（2-3），完成下导洞施工；
第四步：在下导洞外侧洞室①和下导洞内侧洞室②中施做下导洞内底纵梁回填混凝土（5-1）和下导洞内底纵梁防水保护层（6-1），在下导洞内侧洞室②施作中间底纵梁（3），在下导洞外侧洞室①内施做两侧底纵梁（4）；
第五步：分段拆除下导洞内下导洞外侧洞室钢架喷砼初期支护（2-1）和下导洞内侧洞室钢架喷砼初期支护（2-2）中间部分，施做下导洞内中部回填混凝土（5-2）和下导洞内中部防水保护层（6-2），在中间底纵梁（3）和两侧底纵梁（4）之间施作两侧底板（7）；
第六步：施作上导洞上部超前预加固措施（1-4），先后开挖上导洞④，施作上导洞钢架喷砼初期支护（2-4）；
第七步：在下导洞内的两侧底纵梁（4）上施做桩底拉梁(8)；在外侧上导洞④内施做桩顶冠梁（11），在桩顶冠梁（11）上方施做两侧导洞内初支扣拱（10）；在中间上导洞④内施做顶纵梁（9）；在桩顶冠梁（11）和桩底拉梁(8)之间自上而下施作侧桩（12），在顶纵梁（9）和中间底纵梁（3）之间施做钢管桩（13）；在两侧导洞内初支扣拱（10）与上导洞钢架喷砼初期支护（2-4）之间施做上导洞回填混凝土（5-3）；
第八步：在两侧顶纵梁（9）的内侧分别施做顶梁两侧支撑结构（15）；施做上导洞外侧洞室超前预加固措施（1-5），开挖外侧上导洞④和内侧上导洞④之间的上导洞外侧洞室⑤土体，施做上导洞外侧洞室⑤顶部的边跨初支扣拱（14）；
第九步：凿除外侧上导洞④内侧的上导洞钢架喷砼初期支护（2-4），自顶纵梁（9）到桩顶冠梁（11）施做二衬边跨扣拱（16）；
第十步：施做上导洞中间洞室超前预加固措施（1-6），并注浆加固地层；开挖内侧上导洞④之间的上导洞中间洞室⑥，施做上导洞中间洞室⑥的初支中跨扣拱（17），在顶梁两侧支撑结构（15）之间施做顶梁中部支撑结构（18）；
第十一步：在两侧顶纵梁（9）之间施做二衬中跨扣拱（19）；
第十二步：开挖上导洞④下方的上部洞室⑦，在二衬边跨扣拱（16）外侧下方施做上部边墙结构（21），在两侧上部边墙结构（21）底部之间施做中板结构（20）；
第十三步：开挖上部洞室⑦下方的下部洞室⑧，开挖至底板设计标高处，凿除下导洞内的钢架喷砼初期支护，在中间底纵梁（3）之间施做底梁支撑结构（22）；
第十四步：在两侧中间底纵梁（3）底部之间施作底板回填混凝土（5-4）和底板防水保护层（6-3），在上部边墙结构（21）与两侧底纵梁（4）之间施作下部边墙结构（23），在两侧中间底纵梁（3）之间的底板防水保护层（6-3）上方施做中部底板结构（24）。
3.增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
所述车站结构包括底板结构、中板结构（20）、拱顶结构、钢管桩（13）和边墙结构；
底板结构横向包括七个部分，两侧为两侧底纵梁（4），中间为两道中间底纵梁（3），两侧底纵梁（4）与中间底纵梁（3）之间为两侧底板（7），中间底纵梁（3）之间为中部底板结构（24）；
两侧底纵梁（4）与拱顶结构之间为边墙结构，中间底纵梁（3）与拱顶结构之间为钢管桩（13），底板结构与拱顶结构之间为中板结构（20）。
4.根据权利要求3所述的增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
边墙结构包括上部边墙结构（21）和下部边墙结构（23），下部边墙结构（23）底部位于两侧底纵梁（4）上。
5.根据权利要求4所述的增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
拱顶结构包括五个部分，两根钢管桩（13）顶部为顶纵梁（9），两道顶纵梁（9）之间为二衬中跨扣拱（19），顶纵梁（9）与上部边墙结构（21）顶部之间为二衬边跨扣拱（16）。
6.根据权利要求5所述的增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
边墙结构外侧设置有侧桩（12），侧桩（12）底部与两侧底纵梁（4）之间设置有桩底拉梁（8），侧桩（12）顶部与二衬边跨扣拱（16）之间为桩顶冠梁（11）。
7.根据权利要求6所述的增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
两道顶纵梁（9）之间为横向的支撑结构，支撑结构包括顶梁两侧支撑结构（15）和顶梁中部支撑结构（18）。
8.根据权利要求7所述的增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
两道中间底纵梁（3）之间为横向的底梁支撑结构（22）。
9.根据权利要求8所述的增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
底板结构下方均分段设置有回填混凝土和防水保护层。
10.根据权利要求9所述的增加地基承载力的暗挖车站结构，其特征在于：
拱顶结构上方均设置有钢架喷砼初期支护，两端外部设置有回填混凝土和钢架喷砼初期支护。
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