CN112796324A - 一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法，针对地铁线某站1的施工项目，该主体结构车站主体结构总长约252.45m，站台宽度11m,标准段宽19.9m，车站为单柱双跨地下两层岛式车站，覆土约4m左右，共设4个出入口和2组风亭，4号出入口分为4a出入口2和4b出入口3，4号出入口下穿某北路5，某北路5交通繁忙，道路下方管线交错密集复杂，为减少对交通的影响，下穿某北路5的4号出入口通道采用顶管法施工。本发明解决现有技术中顶管施工方法工期过长，难免多次施工的问题。
Description
技术领域
本发明属于地铁车站施工技术领域，具体涉及一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法。
背景技术
目前，传统的顶管做法为先施工始发井，顶管完成后再完成其余的内部结构围护结构需分为两期，先施工始发井区域，再施工顶管，顶管完成后再完成其余的内部结构的围护及内部结构。顶管顶推的过程中，临时内墙后背需增设钢支撑，钢支撑将顶管的顶推力直接传至后背墙，避免顶管过程中临时内墙变形过大。
但是，现有技术中的顶管施工方法，难免会多次施工，容易导致工期过长。
发明内容
本发明提出了一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法，以解决现有技术中顶管施工方法工期过长，难免多次施工的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法，其包括以下步骤：
步骤一，地铁车站基坑包括主体结构及出入口附属结构，检查主体接口处顶板上挡土板实施情况，确保其按要求实施，复核主体围护结构与附属围护结构的空间关系后，施作附属冠梁及第一道支撑。
步骤二，开挖基坑并依次架设支撑，直至基底，施作垫层。
步骤三，按附属主体工序施作附属底板、侧墙、内部板及顶板，以完成主体接口的施工。
步骤四，穿过附属主体结构进行顶管施工。
作为优选方案，在步骤四中，往所述附属主体结构内进行顶管施工包括：利用顶管机开始顶管施工，在所述附属主体结构内安装预制管节。
作为优选方案，步骤四进行之前，施工附属主体内部结构其他区域均施工完成。
本发明的有益效果在于：
1）采用合建的方式，保证结构安全可靠的同时可节省工期，避免多次分期施工；
2）由于道路下方管线交错密集复杂，本案减小了对交通的影响。
附图说明
图1是本发明的出入口顶管施工平面示意图；
图2是本发明的顶管始发及接收平面图；
图3是本发明的顶管始发及接收北侧剖面图；
图4是本发明的顶管始发及接收南侧剖面图；
图5是本发明的顶管机剖面图；
图6是本发明的始发架结构图；
图7为图1中A处的局部放大示意图；
图8为图1中B处的局部放大示意图。
图中：某站1、4a出入口2、4b出入口3、某北路5、第一道支撑6、顶管机7、钢支撑8、人防门9、后靠背10。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
针对地铁线某站1的施工项目，该主体结构车站主体结构总长约252.45m，站台宽度11m,标准段宽19.9m。车站为单柱双跨地下两层岛式车站，覆土约4m左右，共设4个出入口和2组风亭。4号出入口分为4a出入口2和4b出入口3。如图1所示，4号出入口下穿某北路5，某北路5交通繁忙，道路下方管线交错密集复杂，为减少对交通的影响，下穿某北路5的4号出入口通道采用顶管法施工。
该项目的出入口施工具体如图1所示，具体包括以下施工步骤：
步骤一，检查地铁车站基坑主体接口处顶板上挡土板实施情况，确保其按要求实施，复核主体围护结构与附属出入口围护结构的空间关系后，施作附属冠梁及第一道支撑6；
步骤二，开挖地铁车站基坑主体并依次架设支撑，直至基底，施作垫层；
步骤三，按附属主体工序施作附属底板、侧墙、内部板及顶板，以完成4号出入口与基坑主体接口的施工；
步骤四，以4号出入口为始发井进行顶管施工。
作为优选方案，步骤四内以4号出入口为始发井进行顶管施工包括：利用顶管机7开始顶管施工，在所述附属主体结构内安装预制管节。4号出入口内部结构其他的区域均在步骤四进行前完成。
作为优选方案，步骤四内顶管施工如图1至图4所示，顶管机在4-b井口进行始发，在4-a井口进行接收，顶管机7顶在后靠背10上，然后再用钢支撑8将反力传递到侧墙上，顶管机7两侧分别用3根钢支撑8，北侧穿过人防门9直接顶住墙上，南侧钢支撑8直接顶在人防墙上。本发明实例中顶管机共14根油缸，每根油缸最大压力达到200t，两侧各有14根油缸，下部6根油缸，两侧8根，详见图5，两侧分别用Ф609钢支撑8将力传递到侧墙上，下部6根油缸直接顶住梁上。顶管机7两侧钢支撑8采用Ф609厚度为16mm的钢支撑8，根据设计院计算，不考虑减阻效果，此地层需要用3000t的力，该顶管机共14根油缸，每根油缸需要推力约215T,每侧4根油缸共860T,每侧3根钢支撑承受860T的力，每根钢支撑8需承受287T的力。根据理正结构设计计算结果如下：
a.钢支撑承受力计算
1.输入数据
1.1 基本输入数据
构件材料特性
材料名称:Q235
构件截面的最大厚度:16.00(mm)
设计强度:215.00(N/mm2)
屈服强度:235.00(N/mm2)
截面特性
截面名称:无缝钢管:d=600(mm)
无缝钢管外直径[2t≤d]:600 (mm)
无缝钢管壁厚[0＜t≤d/2]:16 (mm)
缀件类型:
构件高度:10.600(m)
容许强度安全系数:1.00
容许稳定性安全系数:1.00
1.2 荷载信息
恒载分项系数:1.30
活载分项系数:1.40
活载调整系数:1.00
是否考虑自重:考虑
轴向恒载标准值: 4000.000(kN)
轴向活载标准值: 0.000(kN)
偏 心 距Ex: 0.0(cm)
偏 心 距Ey: 0.0(cm)
1.3 连接信息
连接方式:普通连接
截面是否被削弱:否
1.4 端部约束信息
X-Z平面内顶部约束类型:简支
X-Z平面内底部约束类型:简支
X-Z平面内计算长度系数:1.00
Y-Z平面内顶部约束类型:简支
Y-Z平面内底部约束类型:简支
Y-Z平面内计算长度系数:1.00
2 中间结果
2.1 截面几何特性
面积:293.55(cm2)
惯性矩Ix:125240.37(cm4)
抵抗矩Wx:4174.68(cm3)
回转半径ix:20.66(cm)
惯性矩Iy:125240.37(cm4)
抵抗矩Wy:4174.68(cm3)
回转半径iy:20.66(cm)
塑性发展系数γx1:1.15
塑性发展系数γy1:1.15
塑性发展系数γx2:1.15
塑性发展系数γy2:1.15
2.2 材料特性
抗拉强度:215.00(N/mm2)
抗压强度:215.00(N/mm2)
抗弯强度:215.00(N/mm2)
抗剪强度:125.00(N/mm2)
屈服强度:235.00(N/mm2)
密度:785.00(kg/m3)
2.3 稳定信息
绕X轴弯曲:
长细比:λx=51.32
轴心受压构件截面分类（按受压特性）: a类
轴心受压整体稳定系数: φx=0.912
最小稳定性安全系数: 1.11
最大稳定性安全系数: 1.11
最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 10.600(m)
最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m)
绕X轴最不利位置稳定应力按《钢结构规范》公式(5.1.2-1)
绕Y轴弯曲:
长细比:λy=51.32
轴心受压构件截面分类（按受压特性）: a类
轴心受压整体稳定系数: φy=0.912
最小稳定性安全系数: 1.11
最大稳定性安全系数: 1.11
最小稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 10.600(m)
最大稳定性安全系数对应的截面到构件顶端的距离: 0.000(m)
绕X轴最不利位置稳定应力按《钢结构规范》公式(5.1.2-1)
3 、分析结果
构件安全状态: 稳定满足要求，强度满足要求。
b.始发架、接受架受力计算
1.钢轨强度计算
如图6所示，是始发架结构。顶管机自重约290t，长4.55m，始发架单侧共2个38钢轨，经折算，每F1=F2=F3=F4=159.34KN/m；钢轨理论承受压力387KN/m大于159.34KN/m。因此钢轨强度满足要求。
2.发射架底座受力验算
盾构机的重量主要分布在刀盘、前盾、中盾、盾尾四个部位，其中刀盘重约58t，前盾重约102t，中盾重约102t，盾尾重约35t，共计：297t。
2.1顶管机设计荷载：
钢材抗弯强度设计值：Q235钢为215N/mm²
顶管机压力：F=185kN/m²
均布荷载：q=F×0.785/1000=235(N/m)
2.2始发架横截面系数：
查表可知；H型钢其载面特征为：Ix=10800cm4,Iy=365cm4,Wx=867cm3。
2.3始发架抗弯强度验算：
M=0.185qI²=0.185×235×0.785²=26.79N·m
抗弯承载能力:σ=M/M=0.185q1=26.79/867×103=30.1N/mm<215N/mm。
2.4始发架挠度验算:
ω=0.677×q14/100EI
=0.677×235×0.7854/100×2.06×104×10800×10=0.27mm。
2.5结论
始发架、接收架底座抗弯及挠度满足要求。
相比传统顶管施工方法，本发明中的施工方法能在节省工期，避免多次分期施工的同时，保证结构安全可靠，提高了顶管施工的施工效果，具有较好的推广意义以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法，其特征在于，包括：
未单独设置始发井，始发井采用与出入口合建，主体内部结构其他区域均在顶管施工之前完成。
2.根据权利要求1所述的一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法,其特征在于，在所述顶管施工方法实施之前，包括：
步骤一，检查地铁车站基坑主体接口处顶板上挡土板实施情况，确保其按要求实施，复核主体围护结构与附属出入口围护结构的空间关系后，施作附属冠梁及第一道支撑；
步骤二，开挖地铁车站基坑主体并依次架设支撑，直至基底，施作垫层；
步骤三，按附属主体工序施作附属底板、侧墙、内部板及顶板，以完成4号出入口与基坑主体接口的施工。
3.根据权利要求2所述的一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法，其特征在于，所述顶管施工方法包括：利用顶管机开始顶管施工，在所述附属主体结构内安装预制管节。
4.根据权利要求1所述的一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法，其特征在于，所述地铁出入口内放置顶管机，所述顶管机定在出入口后靠背上，两侧钢支撑分别顶住出入口侧墙，下部油缸直接顶住梁上。
5.根据权利要求1所述的一种地铁出入口兼做始发井的顶管施工方法，其特征在于，顶管机参数按照以下两部分计算：
a.钢支撑承受力计算；
b.始发架、接受架受力计算。
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