CN111577317A - 一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法 - Google Patents

一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，将软质围岩施工区划分为左侧施工区和右侧施工区；依次对左侧施工区和右侧施工区进行机械开挖；分段拆除竖向中隔墙、临时仰拱及竖向中隔墙下的锁脚锚杆，施作拱盖防水层及拱盖二次衬砌；采用台阶拉槽式爆破开挖硬质围岩施工区；施作边墙防水层及边墙二次衬砌；施作地铁车站洞室的内部结构；本发明通过将软质围岩施工区划分为左侧施工区和右侧施工区，简化了软质围岩施工区域的施作工序，可以提升地铁车站洞室的施工进度；同时通过竖向中隔墙和临时仰拱的配合，可以有效减少双侧壁导坑法拆除临时支撑工序的繁琐，进一步加快了施工进度。

Description

一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法。
背景技术
目前，浅埋大跨暗挖地铁车站开挖方法主要采用双侧壁导坑法。在上软下硬地层中，尤其是下硬地层(中风化、微风化岩石等硬质围岩)中采用爆破施工时应用双侧壁导坑法存在局限性，一是下部岩体爆破开挖会冲击破坏已施作的初期支护和临时支护；二是施工二次衬砌前拆除临时支撑工序繁琐且风险较高。
还有的施工方法是将拱盖法与双侧壁导坑法进行组合，形成组合施工方法。该方法是在隧道拱部左、中、右三部采用机械开挖，中间施作临时中隔壁；拱部开挖完成后拆除临时中隔壁，再施作拱部形成拱盖，后续在拱盖保护作用下以台阶法爆破开挖下部岩体，最后施作剩余主体结构。拱盖也从最初的二衬拱盖到复合式衬砌(初期支护+二次衬砌)，叠合拱等结构形式。
但是组合施工方法也具有以下不足，一是隧道拱部和边墙结合部留有的施工缝或线性过渡不畅导致应力集中受损以致大拱脚位置渗漏水严重；二是施工工序繁复，工期较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，简化施工工序，加快上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工进度。
本发明采用以下技术方案：一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，包括以下步骤：
勘察待施工区域地质地层，确定软质围岩和硬质围岩分界线，将软质围岩施工区划分为左侧施工区和右侧施工区；
按拱盖设计轮廓线施作超前支护；
依次对左侧施工区和右侧施工区进行机械开挖；第一次开挖后在拱盖设计轮廓线中点向下施作竖向中隔墙，每次开挖后在开挖区域内施作初期支护、临时仰拱、以及拱脚和竖向中隔墙墙底的锁脚锚杆；
分段拆除竖向中隔墙、临时仰拱及竖向中隔墙下的锁脚锚杆，施作拱盖防水层及拱盖二次衬砌；
采用台阶拉槽式爆破开挖硬质围岩施工区，并同时施作边墙初期支护和边墙的锁脚锚杆；
施作边墙防水层及边墙二次衬砌；
施作地铁车站洞室的内部结构。
进一步地，竖向中隔墙设置在拱盖设计轮廓线中点向下的竖直面上。
进一步地，施作拱盖防水层及拱盖二次衬砌时，两拱脚的拱盖二次衬砌的尺寸和厚度大于拱盖其余部位的拱盖二次衬砌的尺寸和厚度。
进一步地，采用台阶拉槽式爆破开挖硬质围岩施工区包括：
将硬质围岩的施工区分为上台阶施工区和下台阶施工区，将上台阶施工区分为上台阶施工中区、上台阶施工左区和上台阶施工右区，将下台阶施工区分为下台阶施工中区、下台阶施工左区和下台阶施工右区；
依次施工上台阶施工中区、上台阶施工左区、上台阶施工右区、下台阶施工中区、下台阶施工左区和下台阶施工右区。
进一步地，对左侧施工区和右侧施工区进行机械开挖时，地铁车站洞室的拱脚位于Ⅳ级及以上的围岩上。
进一步地，每次开挖后在开挖区域内施作初期支护、临时仰拱、以及拱脚和竖向中隔墙墙底的锁脚锚杆包括：
将临时仰拱与竖向中隔墙进行固定连接。
进一步地，施作边墙防水层及边墙二次衬砌包括：
将两拱脚的拱盖二次衬砌和与衔接的边墙二次衬砌的衔接处施作为弧形。
进一步地，左侧施工区和右侧施工区的临时仰拱位于同一水平面上，且临时仰拱按2～4m布设。
进一步地，分段拆除竖向中隔墙、临时仰拱及竖向中隔墙下的锁脚锚杆包括：
每段拆除长度不大于6m。
本发明的有益效果是：本发明通过将软质围岩施工区划分为左侧施工区和右侧施工区，简化了软质围岩施工区域的施作工序，可以提升地铁车站洞室的施工进度；同时通过竖向中隔墙和临时仰拱的配合，可以有效减少双侧壁导坑法拆除临时支撑工序的繁琐，进一步加快了施工进度，节约了造价。
附图说明
图1为本发明实施例中对左侧施工区机械开挖后的施工区域截面示意图；
图2为本发明实施例中对右侧施工区机械开挖后的施工区域截面示意图；
图3为本发明实施例中施作拱盖二次衬砌后的施工区域截面示意图；
图4为本发明实施例中台阶拉槽式爆破开挖硬质围岩施工区的施工顺序示意图；
图5为本发明实施例中施作边墙二次衬砌后的施工区域截面示意图；
图6为本发明实施例中施作地铁车站洞室的内部结构后的施工区域截面示意图。
其中：1.超前支护；2.竖向中隔墙；3.初期支护；4.临时仰拱；5.锁脚锚杆；6.拱盖二次衬砌；7.边墙初期支护；8.边墙二次衬砌；9.洞室内部结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明实施例公开了一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，具体包括以下步骤：
勘察待施工区域地质地层，确定软质围岩和硬质围岩分界线，将软质围岩施工区划分为左侧施工区和右侧施工区；按拱盖设计轮廓线施作超前支护1；依次对左侧施工区和右侧施工区进行机械开挖；第一次开挖后在拱盖设计轮廓线中点向下施作竖向中隔墙2，每次开挖后在开挖区域内施作初期支护3、临时仰拱4、以及拱脚和竖向中隔墙2墙底的锁脚锚杆5；分段拆除竖向中隔墙2、临时仰拱4及竖向中隔墙2下的锁脚锚杆5，施作拱盖防水层及拱盖二次衬砌6；采用台阶拉槽式爆破开挖硬质围岩施工区，并同时施作边墙初期支护7和边墙的锁脚锚杆5；施作边墙防水层及边墙二次衬砌8；施作地铁车站洞室的内部结构9。
本发明实施例通过将软质围岩施工区划分为左侧施工区和右侧施工区，简化了软质围岩施工区域的施作工序，可以提升地铁车站洞室的施工进度；同时通过竖向中隔墙和临时仰拱的配合，可以有效减少双侧壁导坑法拆除临时支撑工序的繁琐，进一步加快了施工进度。
本发明中的上软下硬底层指的是，上部为第四纪末胶结的砂卵石、粉细砂层、强风化及全风化岩石等软弱围岩，下部为中风化或微风化岩石等硬质围岩。
在本实施例中，如图1、图2所示，对左侧施工区和右侧施工区进行机械开挖时，根据勘察地质地层查明的情况下，首先进行左侧施工区①的机械开挖，再进行右侧施工区②的机械开挖。同时调整开挖范围，使得地铁车站洞室的拱脚位于Ⅳ级及以上的较好围岩上，确保此处岩石有足够的地基承载力。
并且，在机械开挖前，按拱盖设计轮廓线施作超前支护1，加强对围岩的支护措施。
借鉴CRD施工工法，每次开挖同时，在开挖区域内施作初期支护3、临时仰拱4、以及拱脚和竖向中隔墙2墙底的锁脚锚杆5。同时，设置工字钢临时竖向中隔墙2，临时仰拱4也采用工字钢，左侧施工区和右侧施工区的临时仰拱4位于同一水平面上，且临时仰拱4按2～4m布设，将临时仰拱4与竖向中隔墙2进行固定连接，优选进行焊接。这样，可以有效减少双侧壁导坑法拆除临时支护工序的繁琐。
而且，为了增强拱盖的稳定性，拱盖初期支护3的拱脚处施作锁脚锚杆5，工字钢临时竖向中隔墙2底部也施打锁脚锚杆5。左右工字钢临时仰拱4在一水平线上，且上断面两侧导洞(即左侧施工区和右侧施工区)错开不应小于12～16m。
当软质围岩施工区施工完毕后，需要分段拆除竖向中隔墙2、临时仰拱4及竖向中隔墙2下的锁脚锚杆5，在该过程中，每段拆除长度不大于6m。
具体的，在本发明实施例中，左侧施工区和右侧施工区的分界面为拱盖设计轮廓线中点向下竖直面。在施工时，竖直的分界面更利于现场的操作，不需要考虑左侧施工区和右侧施工区开挖时分界面的繁琐支撑问题，避免工作分界面上的超前支护，节省施工时间，也有效地降低了施工成本。
在本发明实施例中，施作拱盖防水层及拱盖二次衬砌6时，两拱脚的拱盖二次衬砌6的尺寸和厚度大于拱盖其余部位的拱盖二次衬砌6的尺寸和厚度，即两拱脚的拱盖二次衬砌6加大加厚(如图3中③所示)，采用了大拱脚的施作方式，一是可以延缓渗流路径，有效解决了隧道拱部和边墙结合部留有的施工缝引起的大拱脚位置渗漏水严重的问题；二是可以防止拱脚错位脱岩导致的塌方。拱盖二次衬砌6施作完后的隧道截面图如图3所示。
另外，作为一种具体的实施方式，将两拱脚的拱盖二次衬砌6和与衔接的边墙二次衬砌8的衔接处施作为弧形。这样，也便于拱脚的拱盖二次衬砌6与下部边墙二次衬砌8圆顺过渡衔接。拱盖两脚二次衬砌6与下部边墙二次衬砌8衔接时，要保质保量施作好防水涂料和防水卷材，也可以解决隧道拱部和边墙结合部留有的施工缝引起的大拱脚位置渗漏水严重的问题。
在本发明实施例中，如图4所示，采用台阶拉槽式爆破开挖硬质围岩施工区包括：
将硬质围岩的施工区分为上台阶施工区和下台阶施工区，将上台阶施工区分为上台阶施工中区④、上台阶施工左区⑤和上台阶施工右区⑥，将下台阶施工区分为下台阶施工中区⑦、下台阶施工左区⑧和下台阶施工右区⑨。
依次施工上台阶施工中区④、上台阶施工左区⑤、上台阶施工右区⑥、下台阶施工中区⑦、下台阶施工左区⑧和下台阶施工右区⑨。先爆破施工中部，可以消除两侧边墙岩体水平方向受到较强的夹制作用，这样耗能较低，相应地对围岩的扰动较小。同时，需要及时施作边墙初期支护7，并施打边墙两脚锁脚锚杆5。
在拉槽式爆破开挖上述施工区域后，施作边墙防水层及边墙二次衬砌8，如图5所示，将两拱脚的拱盖二次衬砌6和与衔接的边墙二次衬砌8的衔接处施作为弧形，也可以解决隧道拱部和边墙结合部留有的施工缝引起的大拱脚位置渗漏水严重的问题。最后，如图6所示，在施作地铁车站洞室内部的内部结构9及装修。
本发明实施例的方法相较于在拱盖下方采用双侧壁导坑法施工的方法，在保证大跨暗挖地铁车站安全施工的同时，又加快了施工进度，经济造价低，同时又较好地解决了隧道拱部和边墙结合部留有的施工缝或线性过渡不畅导致应力集中受损以致大拱脚位置渗漏水严重，保证了施工缝处防水质量。

Claims (9)

1.一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
勘察待施工区域地质地层，确定软质围岩和硬质围岩分界线，将软质围岩施工区划分为左侧施工区和右侧施工区；
按拱盖设计轮廓线施作超前支护(1)；
依次对所述左侧施工区和右侧施工区进行机械开挖；第一次开挖后在拱盖设计轮廓线中点向下施作竖向中隔墙(2)，每次开挖后在开挖区域内施作初期支护(3)、临时仰拱(4)、以及拱脚和竖向中隔墙(2)墙底的锁脚锚杆(5)；
分段拆除竖向中隔墙(2)、临时仰拱(4)及竖向中隔墙(2)下的锁脚锚杆(5)，施作拱盖防水层及拱盖二次衬砌(6)；
采用台阶拉槽式爆破开挖所述硬质围岩施工区，并同时施作边墙初期支护(7)和边墙的锁脚锚杆(5)；
施作边墙防水层及边墙二次衬砌(8)；
施作地铁车站洞室的内部结构(9)。
2.如权利要求1所述的一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，所述竖向中隔墙(2)设置在拱盖设计轮廓线中点向下的竖直面上。
3.如权利要求2所述的一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，施作拱盖防水层及拱盖二次衬砌(6)时，两拱脚的所述拱盖二次衬砌(6)的尺寸和厚度大于拱盖其余部位的拱盖二次衬砌(6)的尺寸和厚度。
4.如权利要求2或3所述的一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，采用台阶拉槽式爆破开挖所述硬质围岩施工区包括：
将所述硬质围岩的施工区分为上台阶施工区和下台阶施工区，将上台阶施工区分为上台阶施工中区、上台阶施工左区和上台阶施工右区，将下台阶施工区分为下台阶施工中区、下台阶施工左区和下台阶施工右区；
依次施工上台阶施工中区、上台阶施工左区、上台阶施工右区、下台阶施工中区、下台阶施工左区和下台阶施工右区。
5.如权利要求4所述的一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，对所述左侧施工区和右侧施工区进行机械开挖时，所述地铁车站洞室的拱脚位于Ⅳ级及以上的围岩上。
6.如权利要求5所述的一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，每次开挖后在开挖区域内施作初期支护(3)、临时仰拱(4)、以及拱脚和竖向中隔墙(2)墙底的锁脚锚杆(5)包括：
将所述临时仰拱(4)与所述竖向中隔墙(2)进行固定连接。
7.如权利要求2或3所述的一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，施作边墙防水层及边墙二次衬砌(8)包括：
将所述两拱脚的所述拱盖二次衬砌(6)和与衔接的边墙二次衬砌(8)的衔接处施作为弧形。
8.如权利要求7所述的一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，所述左侧施工区和右侧施工区的临时仰拱(4)位于同一水平面上，且所述临时仰拱(4)按2～4m布设。
9.如权利要求8所述的一种上软下硬地层大跨暗挖地铁车站洞室施工方法，其特征在于，分段拆除竖向中隔墙(2)、临时仰拱(4)及竖向中隔墙(2)下的锁脚锚杆(5)包括：
每段拆除长度不大于6m。
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