CN111206944B - 下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，包括变形缝加固，预备施工，导洞初步强化，导洞二次强化及作业面构筑等五个步骤。本发明在施工中遵循浅埋暗挖法的基本原理，有效的改善长久运营地铁车站结构的受力状态，在变形缝两侧形成稳定的支护结构，控制车站变形缝两侧的差异沉降，同时较传统的施工工艺，有效的简化了施工工艺，降低了施工难度及施工成本，极大的提高了施工效率和质量。

Description

下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法

本发明涉及地下工程领域，涉及一种下穿长久运营地铁车站结构变形缝差异沉降控制的预支顶开挖构筑方法。

背景技术

随着城市轨道交通的不断发展，地下铁道线网密度不断增加。由于城市的地下建设是一个长期发展的过程，很难对未来的发展做出一个准确的规划，因此在后续地铁线路修建过程中，新建结构不可避免的需要与长久运营的车站结构进行近距离或者零距离交叉穿越施工，对原有车站结构的变形控制产生影响。早期的地铁车站修建，限于当时技术水平的落后，多采用明挖法施工，建造时为减少不均匀沉降一般会设置一条或多条变形缝，经过长时间的运营和环境的长期侵蚀，变形缝的防水能力大大降低，对施工引起的差异沉降更为敏感，这给新建结构的施工带来了极大的挑战。

目前的城市地铁建设一般采用盾构或暗挖施工，盾构多用于区间隧道的修建，地铁车站以及重点区域的穿越施工则多采用浅埋暗挖法。根据断面开挖方式的不同又可分为CD法，CRD法，PBA法等多种形式，其核心在于通过对开挖土体进行注浆预加固，充分调动围岩的自承能力，并对开挖面及时支护封闭成环，与围岩共同构成承载体系。在以往的浅埋暗挖法施工过程中，一般将对既有结构的最终变形作为控制效果评估的依据，在施工时较少考虑施工过程中既有结构的变形发展过程，造成虽然最后结构沉降量满足要求，但是在施工过程中由于既有结构不同位置的沉降步调不一致，导致既有结构的错位变形。对于已经运行了几十年的地铁车站来说，其结构强度本身已经出现弱化，结构变形缝有一些已经出现细微渗漏水现象，因为其对差异沉降极度敏感。因此需要对现有的极近距离暗挖施工的结构断面形式和施工工序进行进一步的研究和优化，使其对长久运营地铁车站结构差异沉降的影响降到最低。

因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新下穿长久运营地铁车站结构变形缝差异沉降控制的预支顶开挖构筑方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明公开了下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，以解决现有技术存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，包括如下步骤：

S1，变形缝加固，对下部穿越长久运营地铁车站的变形缝进行现场测绘，同时在变形缝差两侧土体中开设注浆孔，然后对注浆孔进行注浆强化，对变形缝进行注浆预加固作业；

S2，预备施工，采用台阶法同步对称开挖车站结构变形缝外侧导洞内土体，并施做初期支护，开挖步距与格栅间距相同，并在导洞封闭成环后对导洞拱顶、侧壁、基底进行背后土体进行注浆强化，同时在变形缝外侧的导洞开挖进洞深度达到6m后，采用同样的方法同步施工车站变形缝内侧的导洞；

S3，导洞初步强化，变形缝内外两侧导洞全部贯通后，首先自变形缝外侧导洞向下跳孔施工钻孔桩，并分两次浇筑，浇筑后在钻孔桩顶部设置丝杠支顶，对车站结构进行顶紧，并在丝杠支顶完成后施工建设冠梁并使冠梁与导洞内皮相抵；完成变形缝外侧导洞结构施工完毕后用同样的方法对变形缝内侧导洞进行相同施工；然后分别对变形缝内外两侧导洞之间的土体进行深孔注浆加固；

S4，导洞二次强化，完成S3步骤后，采用S2步骤施工方法同步在对变形缝内外两侧导洞之间的土体对称开挖开挖新导洞，并对新导洞采用S3步骤相同工艺进行强化施工；

S5，作业面构筑，S4步骤完成且S4步骤新开挖导洞全部贯通后，沿开挖方向分段凿除部分初期支护结构、施工顶板防水层及结构二衬，二衬强度达到要求后进行背后注浆，并在施工过程中，将下部穿越长久运营地铁车站的下穿部分隧道沿开挖方向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至基底（边开挖边施工桩间网喷混凝土），然后依次进行施工底板封底、施工底板防水层及底板施工，最后施工侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。

进一步的，所述S1步骤中，注浆范围为全断面注浆+初期支护外1.5—2.5m，长度为车站前后8—12m范围内进行注浆；注浆前，先在变形缝位置（沿隧道纵向）进行弱注浆，随后采用后退式施工工艺加固土体，注浆孔环向间距0.6—0.8m，注浆孔末端距离车站结构底板不少于0.2-0.4m，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

进一步的，所述S2和S4步骤中，导洞开挖时，导洞内采用台阶法施工，且台阶长度为3-5m，导洞开挖密贴车站底板，并使导洞顶板与车站结构底板密贴。

进一步的，所述S3步骤中，钻孔桩直径为0.5—1m，桩中心距为0.8—1.5m，围护桩按跳三钻一进行施工，施工至设计深度后安放钢筋笼，在钢筋笼内对称安装两根桩底注浆管，桩底注浆管长度较钢筋笼长0.2m以上并插入地层中，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求后进行桩底压浆使桩底密实；此外钻孔桩分两次浇筑，第一次浇筑至初支底板，第二次浇筑至初支底板上1.2—1.8m位置；施做冠梁时应在冠梁上层钢筋表面埋设注浆管，注浆管管径为∅40×2.75mm，纵向间距为0.8—1.2m，待混凝土浇筑完成且达到设计强度后在不拆除模板条件下进行梁顶背后充填注浆，注浆浆液为水泥浆，注浆压力控制在0.1Mpa～0.3Mpa。

进一步的，所述S3步骤中，对变形缝内外两侧导洞之间的土体进行深孔注浆加固时，首先对变形缝进行精确定位，在变形缝位置，距离垫层下皮0.1—0.3m的位置用地质钻机钻孔（从掌子面沿隧道纵向钻孔），对该部位先行注浆，注浆压力控制在0.2Mpa~0.3Mpa；然后进行全断面深孔注浆，施工时由一侧边导洞侧墙向中间土体进行水平钻孔，注浆孔间距在土层为0.3—0.6m，呈梅花形布置，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

进一步的，所述S5步骤中，在沿开挖方向分段凿除部分初期支护结构时，沿开挖方向分段的分段长度为4-6m。

进一步的，所述S5步骤中，背后注浆分为三个阶段，具体为：

第一阶段：初期支护施工期间，此阶段的背后注浆分三次进行：第一次距开挖面3-5m（初支封闭后），且为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束，第二次距开挖面8-10m，为中压注浆，注浆压力0.2—0.5MPa，第三次导洞封端完成后，为饱压注浆，注浆压力为0.4—0.8MPa。

第二阶段：钻孔灌注桩混凝土浇筑完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同；

第三阶段：拱部二衬施工完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同。

进一步的，所述S5步骤中，侧墙防水层及侧墙时，下部外侧边界与桩外侧持平，内侧边界与导洞侧墙密贴，上部留有L型缺口，顶部与导洞洞顶初期支护密贴。

本发明在施工中遵循浅埋暗挖法的基本原理，有效的改善长久运营地铁车站结构的受力状态，在变形缝两侧形成稳定的支护结构，控制车站变形缝两侧的差异沉降，同时较传统的施工工艺，有效的简化了施工工艺，降低了施工难度及施工成本，极大的提高了施工效率和质量。

附图说明

图1为本施工工艺流程示意图；

图2为长久运营地铁车站及新建结构断面图；

图3为开挖断面注浆加固图；

图4为导洞内支护体系断面图；

图5为导洞间土体注浆加固图；

图6为新建结构与既有地铁线关系纵剖结构示意图。

图中 1-导洞1；2-导洞2；3-导洞3；4-导洞4；5-导洞5；6-导洞6；7-导洞7；8导洞8；9-变形缝；10-长久运营车地铁车站；11-注浆孔；12-注浆管；13-冠梁；14-丝杠；15-钻孔桩；16-深孔注浆管。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

如图1所示，下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，包括如下步骤：

S1，变形缝加固，对下部穿越长久运营地铁车站的变形缝进行现场测绘，同时在变形缝差两侧土体中开设注浆孔，然后对注浆孔进行注浆强化，对变形缝进行注浆预加固作业；

S2，预备施工，采用台阶法同步对称开挖车站结构变形缝外侧导洞内土体，并施做初期支护，开挖步距与格栅间距相同，并在导洞封闭成环后对导洞拱顶、侧壁、基底进行背后土体进行注浆强化，同时在变形缝外侧的导洞开挖进洞深度达到6m后，采用同样的方法同步施工车站变形缝内侧的导洞；

S3，导洞初步强化，变形缝内外两侧导洞全部贯通后，首先自变形缝外侧导洞向下跳孔施工钻孔桩，并分两次浇筑，浇筑后在钻孔桩顶部设置丝杠支顶，对车站结构进行顶紧，并在丝杠支顶完成后施工建设冠梁并使冠梁与导洞内皮相抵；完成变形缝外侧导洞结构施工完毕后用同样的方法对变形缝内侧导洞进行相同施工；然后分别对变形缝内外两侧导洞之间的土体进行深孔注浆加固；

S4，导洞二次强化，完成S3步骤后，采用S2步骤施工方法同步在对变形缝内外两侧导洞之间的土体对称开挖开挖新导洞，并对新导洞采用S3步骤相同工艺进行强化施工；

S5，作业面构筑，S4步骤完成且S4步骤新开挖导洞全部贯通后，沿开挖方向分段凿除部分初期支护结构、施工顶板防水层及结构二衬，二衬强度达到要求后进行背后注浆，并在施工过程中，将下部穿越长久运营地铁车站的下穿部分隧道沿开挖方向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至基底（边开挖边施工桩间网喷混凝土），然后依次进行施工底板封底、施工底板防水层及底板施工，最后施工侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。

本实施例中，所述S1步骤中，注浆范围为全断面注浆+初期支护外1.5—2.5m，长度为车站前后8—12m范围内进行注浆；注浆前，先在变形缝位置（沿隧道纵向）进行弱注浆，随后采用后退式施工工艺加固土体，注浆孔环向间距0.6—0.8m，注浆孔末端距离车站结构底板不少于0.2-0.4m，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

同时，所述S2和S4步骤中，导洞开挖时，导洞内采用台阶法施工，且台阶长度为3-5m，导洞开挖密贴车站底板，并使导洞顶板与车站结构底板密贴。

此外，所述S3步骤中，钻孔桩直径为0.5—1m，桩中心距为0.8—1.5m，围护桩按跳三钻一进行施工，施工至设计深度后安放钢筋笼，在钢筋笼内对称安装两根桩底注浆管，桩底注浆管长度较钢筋笼长0.2m以上并插入地层中，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求后进行桩底压浆使桩底密实；此外钻孔桩分两次浇筑，第一次浇筑至初支底板，第二次浇筑至初支底板上1.2—1.8m位置；施做冠梁时应在冠梁上层钢筋表面埋设注浆管，注浆管管径为∅40×2.75mm，纵向间距为0.8—1.2m，待混凝土浇筑完成且达到设计强度后在不拆除模板条件下进行梁顶背后充填注浆，注浆浆液为水泥浆，注浆压力控制在0.1Mpa～0.3Mpa。

进一步优化的，所述S3步骤中，对变形缝内外两侧导洞之间的土体进行深孔注浆加固时，首先对变形缝进行精确定位，在变形缝位置，距离垫层下皮0.1—0.3m的位置用地质钻机钻孔（从掌子面沿隧道纵向钻孔），对该部位先行注浆，注浆压力控制在0.2Mpa~0.3Mpa；然后进行全断面深孔注浆，施工时由一侧边导洞侧墙向中间土体进行水平钻孔，注浆孔间距在土层为0.3—0.6m，呈梅花形布置，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

重点说明的，所述S5步骤中，在沿开挖方向分段凿除部分初期支护结构时，沿开挖方向分段的分段长度为4-6m，同时所述S5步骤中，背后注浆分为三个阶段，具体为：

第一阶段：初期支护施工期间，此阶段的背后注浆分三次进行：第一次距开挖面3-5m（初支封闭后），且为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束，第二次距开挖面8-10m，为中压注浆，注浆压力0.2—0.5MPa，第三次导洞封端完成后，为饱压注浆，注浆压力为0.4—0.8MPa。

第二阶段：钻孔灌注桩混凝土浇筑完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同；

第三阶段：拱部二衬施工完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同。

进一步优化的，所述S5步骤中，侧墙防水层及侧墙时，下部外侧边界与桩外侧持平，内侧边界与导洞侧墙密贴，上部留有L型缺口，顶部与导洞洞顶初期支护密贴。

下面结合具体工程实例对发明进行说明。该工程实例是在本发明技术方案下进行实施，给出具体的实施方案和操作流程，但本发明的保护范围不限于下述实例。

实施1

如图1—5所示，下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，包括如下步骤：

S1，变形缝加固，对下部穿越长久运营地铁车站的变形缝进行现场测绘，同时在变形缝差两侧土体中开设注浆孔，然后对注浆孔进行注浆强化，对变形缝进行注浆预加固作业；

S2，预备施工，采用台阶法同步对称开挖车站结构变形缝外侧的导洞1和导洞4内土体，并施做初期支护，开挖步距同格栅间距，封闭成环后应及时对导洞拱顶、侧壁、基底进行背后注浆，同时应加强监控量测。导洞1和导洞4进洞6m后，采用同样的方法同步施工车站变形缝内侧的导洞2和导洞3；

S3，导洞初步强化，导洞全部贯通后，自外侧的导洞1和导洞4向下跳孔施工钻孔桩，分两次浇筑，浇筑后在钻孔桩顶部设置丝杠支顶，对车站结构进行顶紧。及时施做冠梁，冠梁密贴导洞内皮。导洞1和导洞4内结构施工完毕后用同样的方法施做导洞2和导洞3内结构；

S4，导洞二次强化，完成S3步骤后，导洞2和导洞3施工结束后，分别对导洞1和导洞2，导洞3和导洞4之间的土体进行深孔注浆加固。然后采用台阶法同步对称开挖导洞5和导洞8，及时施做初期支护，开挖步距同格栅间距，封闭成环后应及时对导洞拱顶、侧壁、基底进行背后注浆，同时应加强监控量测。导洞5和导洞8进洞6m后采用同样的方法施工导洞6和导洞7。

S5，作业面构筑，导洞全部贯通后，沿开挖方向分段凿除部分初期支护结构，施工顶板防水层及结构二衬，二衬强度达到要求后及时进行背后注浆，施工过程中加强监控量测；将下穿部分隧道沿开挖方向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至基底（边开挖边施工桩间网喷混凝土），并及时施工底板封底。施工底板防水层及底板，然后施工侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。

进一步的，所述S1步骤中，注注浆范围为全断面注浆+初期支护外2.0m，长度为车站前后10m范围内进行注浆。注浆前，先在变形缝位置（沿隧道纵向）进行弱注浆，对变形缝进行保护。随后采用后退式施工工艺加固土体，注浆孔环向间距0.75m，注浆孔末端距离车站结构底板不少于0.2-0.4m，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

进一步的，所述S2和S4步骤中，导洞开挖时，导洞内采用台阶法施工，且台阶长度为3-5m，导洞开挖密贴车站底板，并使导洞顶板与车站结构底板密贴。

进一步的，所述S3步骤中，钻孔桩直径为0.8m，桩中心距为1.2m。围护桩按跳三钻一进行施工，施工至设计深度后安放钢筋笼，在钢筋笼内对称安装两根桩底注浆管，桩底注浆管长度较钢筋笼长0.2m以上，保证插入地层中，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求后及时进行桩底压浆以确保桩底密实。钻孔桩分两次浇筑，第一次浇筑至初支底板，第二次浇筑至初支底板上1.5m位置。施做冠梁时应在冠梁上层钢筋表面埋设注浆管，注浆管管径为∅40×2.75mm，纵向间距为1m，待混凝土浇筑完成且达到设计强度后（不得拆除模板）及时进行梁顶背后充填注浆，注浆浆液为水泥浆，注浆压力控制在0.1Mpa-0.3Mpa。

进一步的，所述S3步骤中，导洞1和导洞2，导洞3和导洞4之间的土体进行深孔注浆加固前对变形缝进行精确定位，在变形缝位置，距离垫层下皮约0.2m的位置用地质钻机钻孔（从掌子面沿隧道纵向钻孔），对该部位先行注浆，注浆压力控制在0.2Mpa~0.3Mpa。然后进行全断面深孔注浆，施工时由一侧边导洞侧墙向中间土体进行水平钻孔，注浆孔间距在土层为0.5m，呈梅花形布置，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

进一步的，所述S5步骤中，在沿开挖方向分段凿除部分初期支护结构时，沿开挖方向分段的分段长度为4-6m。

进一步的，所述S5步骤中，背后注浆分为三个阶段，具体为：

第一阶段：初期支护施工期间，此阶段的背后注浆分三次进行：第一次距开挖面3-5m（初支封闭后），为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束；第二次距开挖面8-10m，为中压注浆，注浆压力0.3MPa，第三次导洞封端完成后，为饱压注浆，注浆压力为0.5MPa。

第二阶段：钻孔灌注桩混凝土浇筑完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同；

第三阶段：拱部二衬施工完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同。

进一步的，所述S5步骤中，冠梁整体为矩形，下部外侧边界与桩外侧持平，内侧边界与导洞侧墙密贴，上部留有L型缺口，以便与二衬搭接，顶部与导洞洞顶初期支护密贴。、

实施例2

如图1—5所示，下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，包括如下步骤：

S1，变形缝加固，对待车站10下部开挖土体进行超前注浆预加固，注浆范围为全断面注浆+初期支护外2.0m，长度为车站前后10m内范围。注浆前，先在变形缝9位置（沿隧道纵向）进行弱注浆，对变形缝进行保护。随后采用后退式施工工艺加固土体，注浆孔11环向间距0.75m，注浆孔11末端距离车站结构底板不少于0.2-0.4m，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

S2，预备施工，采用台阶法同步对称开挖车站结构变形缝9外侧的导洞1和导洞4内土体，上台阶超前下台阶3-5m，上台阶开挖时应密贴车站10底板，开挖后及时施做初期支护，确保导洞1（4）顶板初期支护与车站结构底板密贴。开挖步距同格栅间距，封闭成环后应及时对开挖导洞的拱顶、侧壁、基底进行背后注浆，同时应加强监控量测。导洞1和导洞4进洞6m后，采用同样的方法同步施工车站变形缝9内侧的导洞2和导洞3；此步骤的背后注浆应分三次进行：第一次距开挖面3-5m（初支封闭后），为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束；第二次距开挖面8-10m，为中压注浆，注浆压力0.3MPa，第三次导洞封端完成后，为饱压注浆，注浆压力为0.5MPa。

S3，导洞初步强化，导洞全部贯通后，自外侧的导洞1和导洞4向下跳孔施工钻孔桩15，钻孔桩15直径为0.8m，桩中心距为1.2m。钻孔桩15按跳三钻一进行施工，施工至设计深度后安放钢筋笼，在钢筋笼内对称安装两根桩底注浆管，桩底注浆管长度较钢筋笼长0.2m以上，保证插入地层中，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求后及时进行桩底压浆以确保桩底密实。钻孔桩15分两次浇筑，第一次浇筑至初支底板，第二次浇筑至初支底板上1.5m位置。钻孔桩15混凝土浇筑完成后，在钻孔桩15顶部设置丝杠14支顶，对车站10结构进行顶紧。最后对导洞四周初期支护背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同。

导洞四周初期支护背后注浆施工完成后施做桩顶冠梁13，施工时应在冠梁13上层钢筋表面埋设注浆管12，注浆管12管径为∅40×2.75mm，纵向间距为1m，待混凝土浇筑完成且达到设计强度后（不得拆除模板）及时进行冠梁13顶部及背后充填注浆，注浆浆液为水泥浆，注浆压力控制在0.1Mpa-0.3Mpa。

导洞1和导洞4内钻孔桩15和冠梁13施工完毕后用同样的方法施做导洞2和导洞3内结构。

S4，导洞二次强化，导洞2和导洞3施工结束后，分别对导洞1和导洞2，导洞3和导洞4之间的土体进行深孔注浆加固。深孔注浆加固前对变形缝9进行精确定位，在变形缝9位置，距离垫层下皮约0.2m的位置用地质钻机钻孔（从掌子面沿隧道纵向钻孔），对该部位先行注浆，注浆压力控制在0.2Mpa~0.3Mpa。然后进行全断面深孔注浆，施工时由一侧边导洞侧墙向中间土体进行水平钻孔16，注浆孔16间距在土层为0.5m，呈梅花形布置，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

注浆完成后采用台阶法同步对称开挖导洞5和导洞8，及时施做初期支护，开挖步距同格栅间距，封闭成环后应及时对导洞拱顶、侧壁、基底进行背后注浆，同时应加强监控量测。背后注浆参数及要求同步骤二中要求一致。

导洞5和导洞8进洞6m后采用同样的方法施工导洞6和导洞7。

S5，作业面构筑，导洞全部贯通后，沿开挖方向，以4-6m分段长度凿除部分初期支护结构，施工顶板防水层及结构二衬，二衬强度达到要求后及时对初期支护进行背后注浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同，施工过程中加强监控量测；将下穿部分隧道沿开挖方向以4-6m的长度分为若干施工段，在每个施工段分层开挖土体至基底（边开挖边施工桩间网喷混凝土），并及时施工底板封底。施工底板防水层及底板，然后施工侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。

实施例3

如图1—6所示，以某地铁站为例：

新建3号线主体结构为分离岛式站台，与既有2号线车站主体垂直相交。主体结构采用平顶直墙PBA工法密贴下穿既有车站主体进行施工,具体施工做法为：由2、3号施工竖井施工至挑高段起点处封闭掌子面，进行深孔注浆，注浆完成后停止开挖。施工既有线东侧新建结构内部的围护桩、冠梁、初支扣拱、二衬扣拱等。同时由1、4号施工竖井向东施工，待1、4号施工竖井施工至挑高段起点位置时封闭掌子面进行深孔注浆，注浆完成后。两侧同步施工至既有车站侧墙后封闭掌子面对称注浆，注浆完成后西侧停止施工，下穿段由东向西施工。

第一步：由1、4号竖井和2、3号竖井分别施工至既有线西侧墙和东侧墙位置后封闭掌子面，同步对向注浆。注浆完成后由东向西采用台阶法开挖1、4号导洞（同步开挖），进洞6米后，同时采用台阶法开挖2,3号导洞（同步开挖），并施工初期支护（台阶长度为3-5米)，开挖步距同格栅间距，封闭成环后应及时对导洞拱顶、侧壁、基底进行注浆，同时应加强监控量测。导洞开挖时尤其注意要密贴2号线车站底板，以确保导洞顶板与既有2号线结构底板密贴。

第二步：自两侧边导洞向下跳孔施工钻孔桩，高出初支底板1.5m，分两次浇筑。桩底进行后压浆以减小沉降。边桩完成后对初支背后进行补充注浆，桩顶设置丝杠支顶对上部结构进行顶紧，及时施做冠梁，冠梁顶及工字钢须密贴导洞内皮，并在冠梁背部每隔1m预留一组背后注浆管,及时对冠梁背后及顶部进行注浆。

第三步：分两洞室开挖导洞之间的土体，进行初支扣拱，采用台阶法开挖5、8号导洞（同步开挖），进洞6米后，同时采用台阶法开挖6、7号导洞（同步开挖），并施工初期支护（台阶长度为3-5米)，开挖步距同格栅间距，封闭成环后及时对导洞拱顶、侧壁、基底进行注浆，开挖时尤其注意要密贴2号线车站底板，同时应加强监控量测。

第四步：初支扣拱完成后，由西端头向横通道方向后退，沿车站纵向分段凿除部分初期支护结构，施工顶板防水层及结构二衬，二衬强度达到要求后及时对背后进行充填注浆，施工过程中加强监控量测。

第五步：沿纵向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至基底（边开挖边施工桩间网喷混凝土），并及时施工底板封底。施工底板防水层及底板，然后施工侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。

此外，为保证新建主体施工过程中沉降控制在允许范围内，在下穿施工前，由既有线西侧墙和东侧墙同步对称对下穿段进行深孔注浆。注浆范围为全断面注浆+初支外2.0m，长度为既有线前后10m范围内进行注浆。注浆采用后退式施工工艺加固土体，注浆孔环向间距0.75m。从既有线两侧向中间注浆，中间重叠2m，并且在注浆过程中注意控制好角度，防止破坏既有底板防水，原则是注浆孔末端距离既有2号线底板不少于0.2-0.4m。注浆扩散半径为黏土层、砂层0.35m，砂卵石层0.75m，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa。

初支扣拱处（导洞间）采用全断面深孔注浆，为保证注浆加固地层效果，我单位将采用由一侧边导洞侧墙向中间土体进行水平钻孔，完成注浆，注浆孔间距在土层为0.5m，梅花形布置。注浆过程中请求运营单位配合，安排专人对变形缝区域进行看护，保持通讯畅通，发现浆液进入既有线立即停止注浆并通知运营单位。导洞间深孔注浆待边导洞初支完成后进行施工。

同时，下穿主体深孔注浆范围内有两条变形缝，为防止深孔注浆压力过大破坏变形缝，在注浆时需对变形缝进行保护。

注浆施工时，首先对变形缝进行精确定位，在变形缝位置，距离垫层下皮约0.2m的位置用地质钻机钻孔（从掌子面沿隧道纵向钻孔），对该部位先行注浆，注浆压力控制在0.2Mpa~0.3Mpa，扩散半径初定为0.25m，并采用压力表对注浆过程进行监控，防止破坏变形缝和浆液由变形缝进入既有线内。

钻孔时需严格控制钻机的角度及钻进深度，钻斜向孔时，实际钻孔深度要比理论计算深度稍浅0.2-0.4m，以防止钻头穿透垫层，破坏既有结构的变形缝。

与此同时，在进行防水层保护时：

1、深孔注浆孔的布孔、角度及深度控制直接影响到对既有2号线底板防水垫层及防水层的保护。因此在深孔注浆前认真分析图纸，细化孔位和角度及钻孔深度。钻孔时，需严格控制钻机的角度及钻进深度，钻斜向孔时，实际钻孔深度要比理论计算深度稍浅0.2-0.4m，以防止钻头穿透垫层，破坏既有结构的防水层。

2、导洞开挖过程中严格控制超挖，拱顶部位土方开挖禁止使用风镐等设备，以防止对2号线防水垫层产生破坏。

重点说明的，在进行背后回填注浆时：

深孔注浆完成后进行初期支护施工，严格按照设计要求安装格栅，格栅间距0.5m。为保证初支与既有结构底板密实，重点加强导洞拱顶喷射混凝土的施工质量。与此同时埋设初支背后注浆管，注浆管应沿隧道拱部及边墙布置，环向间距：拱顶为2.0m，边墙为3.0m，纵向间距为3.0m，呈梅花形布置，注浆材料采用普通水泥浆。

导洞初支背后注浆分为三个阶段：

第一阶段：初支施工期间，初支背后注浆分三次进行：第一次距开挖面3-5m（初支封闭后），为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束；第二次距开挖面8-10m，为中压注浆，注浆压力0.3MPa，第三次导洞封端完成后，为饱压注浆，注浆压力为0.5MPa。

第二阶段：钻孔灌注桩混凝土浇筑完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同。

第三阶段：初支扣拱完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同。

二衬扣拱施工完成后及时组织进行二衬背后回填注浆，工作流程同初支背后注浆。

在进行围护桩施工及桩底压浆时：

导洞施工至分界里程处及时进行封堵墙施工并进行封堵墙的背后充填注浆，然后进行围护桩施工，围护桩分两次浇筑：第一次浇筑至初支底板，第二次浇筑至初支底板上1.5m位置。围护桩直径为0.8m，桩中心距为1.2m。围护桩按跳三钻一进行施工，钻孔达到设计深度后及时进行桩底排渣，安放钢筋笼。为保证桩底密实，在钢筋笼内对称安装两根桩底注浆管，桩底注浆管长度较钢筋笼长0.2m以上，保证插入地层中，然后浇筑混凝土。注浆管下端安装单向阀，既防止泥水进入管内又能保证出浆顺畅。待混凝土达到设计要求后及时进行桩底压浆以确保桩底密实。

根据地勘报告显示，桩底为砂卵石地层，为保证桩底范围内土体密实且水泥浆液充分填充，在注水泥浆前先注双液浆，利用双液浆凝结快的特点将桩体周围进行预封闭，然后再注水泥浆，注浆压力控制在0.5Mpa以内。

在进行冠梁施工及梁顶灌浆时：

围护桩施工完成并压浆完成后进行冠梁施工。为保证冠梁顶面与初支之间密实，在冠梁上层钢筋表面埋设注浆管，注浆管管径为∅40×2.75mm，纵向间距为1m，待混凝土浇筑完成且达到设计强度后（不得拆除模板）及时进行梁顶充填注浆，注浆浆液为水泥浆，注浆压力控制在0.1Mpa-0.3Mpa。

为防止漏浆，在冠梁侧面与拱顶初支交界处挂网喷射混凝土形成一条“封闭带”，同时可为后续防水层铺设做准备。

需要说明的，下穿段平顶密贴PBA工法总长度为22.3m，初支施工完成后由西向东分五段采取跳仓施做二衬，每段施工长度由西向东分别为：7.005m、6.345m、7.2m、6.345m、7.005m。下穿段二衬施工缝必须避开轨行区，原则是先施工边墙和中柱下的二衬，然后再施工轨行区的二衬。施工二衬时埋设后背注浆管，待混凝土达到设计强度时及时进行二衬背后注浆。

本发明在施工中遵循浅埋暗挖法的基本原理，有效的改善长久运营地铁车站结构的受力状态，在变形缝两侧形成稳定的支护结构，控制车站变形缝两侧的差异沉降，同时较传统的施工工艺，有效的简化了施工工艺，降低了施工难度及施工成本，极大的提高了施工效率和质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，其特征在于，所述下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法包括如下步骤：

S1，变形缝加固，对下部穿越长久运营地铁车站的变形缝进行现场测绘，同时在变形缝差两侧土体中开设注浆孔，然后对注浆孔进行注浆强化，对变形缝进行注浆预加固作业，其中注浆范围为全断面注浆+初期支护外1.5—2.5m，长度为车站前后8—12m范围内进行注浆；注浆前，先在变形缝位置进行弱注浆，随后采用后退式施工工艺加固土体，注浆孔环向间距0.6—0.8m，注浆孔末端距离车站结构底板不少于0.2-0.4m，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa；

S2，预备施工，采用台阶法同步对称开挖车站结构变形缝外侧导洞内土体，并施做初期支护，开挖步距与格栅间距相同，并在导洞封闭成环后对导洞拱顶、侧壁、基底进行背后土体进行注浆强化，同时在变形缝外侧的导洞开挖进洞深度达到6m后，采用同样的方法同步施工车站变形缝内侧的导洞；

S3，导洞初步强化，变形缝内外两侧导洞全部贯通后，首先自变形缝外侧导洞向下跳孔施工钻孔桩，并分两次浇筑，浇筑后在钻孔桩顶部设置丝杠支顶，对车站结构进行顶紧，并在丝杠支顶完成后施工建设冠梁并使冠梁与导洞内皮相抵；完成变形缝外侧导洞结构施工完毕后用同样的方法对变形缝内侧导洞进行相同施工；然后分别对变形缝内外两侧导洞之间的土体进行深孔注浆加固，其中钻孔桩直径为0.5—1m，桩中心距为0.8—1.5m，围护桩按跳三钻一进行施工，施工至设计深度后安放钢筋笼，在钢筋笼内对称安装两根桩底注浆管，桩底注浆管长度较钢筋笼长0.2m以上并插入地层中，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求后进行桩底压浆使桩底密实；此外钻孔桩分两次浇筑，第一次浇筑至初支底板，第二次浇筑至初支底板上1.2—1.8m位置；施做冠梁时应在冠梁上层钢筋表面埋设注浆管，注浆管管径为

40×2.75mm，纵向间距为0.8—1.2m，待混凝土浇筑完成且达到设计强度后在不拆除模板条件下进行梁顶背后充填注浆，注浆浆液为水泥浆，注浆压力控制在0.1Mpa～0.3Mpa；同时，对变形缝内外两侧导洞之间的土体进行深孔注浆加固时，首先对变形缝进行精确定位，在变形缝位置，距离垫层下皮0.1—0.3m的位置用地质钻机钻孔，对该部位先行注浆，注浆压力控制在0.2Mpa~0.3Mpa；然后进行全断面深孔注浆，施工时由一侧边导洞侧墙向中间土体进行水平钻孔，注浆孔间距在土层为0.3—0.6m，呈梅花形布置，注浆压力控制在1.0Mpa～1.5Mpa；

S4，导洞二次强化，完成S3步骤后，采用S2步骤施工方法同步在对变形缝内外两侧导洞之间的土体对称开挖开挖新导洞，并对新导洞采用S3步骤相同工艺进行强化施工；

S5，作业面构筑，S4步骤完成且S4步骤新开挖导洞全部贯通后，沿开挖方向分段凿除部分初期支护结构、施工顶板防水层及结构二衬，二衬强度达到要求后进行背后注浆，并在施工过程中，将下部穿越长久运营地铁车站的下穿部分隧道沿开挖方向分为若干个施工段，在每个施工段分层开挖土体至基底，然后依次进行施工底板封底、施工底板防水层及底板施工，最后施工侧墙防水层及侧墙，完成车站主体结构施工。

2.根据权利要求1所述的下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，其特征在于，所述S2和S4步骤中，导洞开挖时，导洞内采用台阶法施工，且台阶长度为3-5m，导洞开挖密贴车站底板，并使导洞顶板与车站结构底板密贴。

3.根据权利要求1所述的下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，其特征在于，所述S5步骤中，在沿开挖方向分段凿除部分初期支护结构时，沿开挖方向分段的分段长度为4-6m。

4.根据权利要求1所述的下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，其特征在于，所述S5步骤中，背后注浆分为三个阶段，具体为：

第一阶段：初期支护施工期间，此阶段的背后注浆分三次进行：第一次距开挖面3-5m，且为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束，第二次距开挖面8-10m，为中压注浆，注浆压力0.2—0.5MPa，第三次导洞封端完成后，为饱压注浆，注浆压力为0.4—0.8MPa；

第二阶段：钻孔灌注桩混凝土浇筑完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同；

第三阶段：拱部二衬施工完成后，对导洞四周初支背后进行二次补浆，注浆浆液及压力与饱压注浆相同。

5.根据权利要求1所述的下穿地铁车站变形缝差异沉降控制预支顶开挖构筑方法，其特征在于，所述S5步骤中，侧墙防水层及侧墙时，下部外侧边界与桩外侧持平，内侧边界与导洞侧墙密贴，上部留有L型缺口，顶部与导洞洞顶初期支护密贴。

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