CN113668604B - 一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，主要施工步骤如下：开挖施工顶管始发井、接收井；在车站顶板和箱涵底板之间施作防护管棚；在始发井将预制车站构件组装成单环车站结构；依次顶进一环含中柱的车站结构和四环含临时钢管支撑的车站结构，直至完成顶管段施工；张拉管节纵向预应力钢绞线，形成节段拼装的车站纵梁；拆除临时钢管支撑后形成一体化成型地铁车站。本发明的有益效果是：实现了利用超大断面矩形顶管顶进下穿箱涵施工一体化成型地铁车站，解决了城市区域存在大型箱涵无法改迁需要进行顶管法近距离下穿施工的难题，车站永久结构与临时支撑结构一体化施作，具有施工方便、受力合理、节省造价等优点。

Description

一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法

技术领域

本发明涉及地铁车站的施工方法，尤其涉及一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法。

背景技术

目前，国内地铁车站建设多采用明挖工法进行现场浇筑施工。城市区域建筑物密集、交通流量大、地下管线密布、地质条件复杂，采用明挖施工，需多次交通疏解和大量管线（含大型箱涵）改迁，对周边环境、居民出行及日常生活、商业活动等有着严重不利影响，且综合建设成本极高。

顶管法是指隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建（构）筑物等障碍物时采用的一种机械化暗挖式施工方法，单次顶进距离一般小于200米。矩形顶管是指顶推管节采用矩形结构，更有利于地下结构空间的利用。组合顶管是利用小断面的顶管设备组合改装后形成大断面的顶管设备，具有可拆卸、设备重复利用性高、设备费用摊销低等特点。公布号CN107559026A公布了一种双洞双层顶管空间组合的地铁站，左右双洞顶管隧道通过横通道连通，实现了采用顶管法施工在空间组合形成分离式地铁车站。

浅埋矩形顶管顶进施工对其上部的土体扰动较大，这种影响称为“背土效应”。“整体背土效应”认为浅埋矩形顶管在顶进过程中，随着顶进距离逐渐增大，正上方土体与管节接触面积越来越大，在摩阻系数一定的情况下，正上方土体与管节的总摩阻力越来越大，超出了周边土体的整体约束能力，导致正上方土体伴随管节整体位移的突发破坏现象。“背土效应”对超大断面矩形顶管近距离下穿地下建构筑物造成较大的负面效应，是微扰动下穿施工控制的关键。

目前在地铁车站建设中常出现由于大型地下建构筑物（如箱涵）无法改迁或改迁成本较高而无法采用传统的明挖法修建的情况，暗挖法中矩形顶管法对地铁车站的断面适应性较强，且对周边环境扰动较小，但是目前尚缺少采用超大断面矩形顶管法施作下穿箱涵的一体化成型地铁车站的施工方法。

因此，如何在地铁车站建设中提供一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，以解决城市区域采用传统明挖法修建地铁车站对周边环境影响大、管线改迁困难的难题，提高地铁车站建设的绿色、安全、高效施工水平，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，实现了利用超大断面矩形顶管顶进下穿箱涵施工一体化成型地铁车站，解决了城市区域地下存在大型箱涵无法改迁需要进行顶管法近距离下穿施工的难题，车站永久结构与临时支撑结构一体化施作，具有施工方便、受力合理、节省造价等优点。

一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，在工厂预制地铁车站结构构件，在顶管始发井内将地铁车站结构构件组装成单环地铁车站结构，依次顶进一环含中柱的车站结构和四环含临时钢管支撑的车站结构，直至完成顶管段车站施工，采用节段拼装工艺用预应力钢绞线将车站跨中纵梁连接形成连续的纵向受力构件，最终形成矩形顶管一体化成型地铁车站。

作为本发明的进一步改进，所述车站跨中纵梁包括顶纵梁、中纵梁和底纵梁。

作为本发明的进一步改进，在矩形顶管一体化成型地铁车站结构的顶进过程中，将车站中板、中板孔洞纵梁、中柱和轨顶风道同步顶进，所述中板孔洞纵梁在顶进完成后，用预应力钢绞线连接形成纵向受力构件。

作为本发明的进一步改进，矩形顶管一体化成型地铁车站跨中竖向临时支撑采用端部带有千斤顶的钢管支撑，在车站节段拼装纵梁体系形成后，回缩千斤顶卸力后拆除临时支撑。

作为本发明的进一步改进，在矩形顶管一体化成型地铁车站与箱涵之间打设防护管棚，减小矩形顶管影响，所述防护管棚从顶管始发井、顶管接收井对向打设。

作为本发明的进一步改进，所述方法包括以下过程：

S1、在工厂预制地铁车站结构构件，包括顶板、底板、中板、侧墙、中柱、站台板和轨顶风道；

S2、在车站两端施作明挖竖井结构作为顶管始发井、顶管接收井，明挖竖井开挖至低于管棚中心标高时，施作临时基底和管棚导向墙；

S3、利用管片导向墙，在车站顶板和箱涵底板间对向打设防护管棚；

S4、吊装预制的地铁车站结构构件，在顶管始发井内组装成单环地铁车站结构，单环地铁车站结构包含含有中柱的车站结构和含有临时钢管支撑的车站结构；

S5、在顶管始发井内破除始发洞门范围内围护结构，顶进第一环地铁车站结构后预张拉第一环预应力钢绞线，再拼装第二环地铁车站结构后依次进行预应力钢绞线的预张拉，直至施工至顶管接收井围护结构外侧，其中各环车站结构的中柱净距为8m；

S6、破除顶管接收洞门后在顶管接收井接收顶管机，完成顶管段车站施工；

S7、张拉顶纵梁、中纵梁、底纵梁和中板孔洞纵梁上的预应力钢绞线；

S8、回缩临时钢管支撑端部的千斤顶，拆除临时钢管支撑；

S9、拆除中板开孔范围的临时中板，完成矩形顶管一体化成型地铁车站的施工。

本发明提出的一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，具有以下有益效果：

1） 本发明采用超大断面矩形顶管施工形成一体化成型地铁车站，相较于明挖法车站，矩形顶管一体化成型地铁车站仅需明挖施工顶管工作井，可减少地铁车围护结构和内支撑的施工，减少管线改迁、对周边环境和人民正常生活影响小，具有显著的社会、经济效益。

2）采用节段拼装工艺形成车站纵向整体受力的顶、中、底纵梁体系，解决了超大断面矩形顶管车站无法在顶进施工后形成有效的纵向受力体系的难题，避免后期受力托换后在跨中二次施作中柱、纵梁引起大幅度的结构受力转换，施工简单、方便，结构受力合理。

3）矩形顶管一体化成型车站顶进时安装中板，中板既作为临时支撑结构，也作为使用阶段永久受力结构，车站结构在施工阶段和使用阶段车站结构受力特点一致，更加经济、合理。

4）采用常规的钢管支撑作为单环车站临时支撑，可节约工程造价；节段拼装纵梁施工完成后回缩千斤即完成受力转换，拆除施工方便。

5）采用防护管棚隔离超大断面顶管施工对上部箱涵的影响，管棚对向打设可减少打设长度，提高施工精度。

附图说明

图1是本发明一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法的地铁车站平面图。

图2是图1中车站A-A剖面图。

图3是图1中车站B-B剖面图。

图4是车站临时钢管支撑的主视图（图2中垂直于纸面方向视图）。

图5是图3中临时钢管支撑的侧视图。

图6是图2中车站中柱与顶（底）纵梁连接构造图。

图7是图6中C-C剖面图。

图8是顶管管节接头的示意图。

图9是格栅钢板的示意图。

图10是顶管段车站施工完成示意图。

附图中标注说明：

该矩形顶管一体化成型地铁车站包括：顶管段地铁车站1、车站型钢混凝土中柱2、中柱钢板2-1、中柱混凝土芯柱2-2、临时钢管支撑3、车站明挖段兼做顶管始发井4、始发井临时基底4-1、车站明挖段兼做顶管接收井5、接收井临时基底5-1、车站出入口6、车站风亭和设备用房等附属结构7、箱涵8、预埋钢板9、千斤顶10、钢管管节接头11、预应力钢绞线12、临时中板螺栓13、管节榫头或榫槽（纵向）14、轨顶风道15、中板支承牛腿16、车站站台板结构17、管棚18、第一组管棚18-1、第二组管棚18-2、管棚导向墙18-3、顶板19、中板20、中板孔洞纵梁20-1、中板孔洞临时板20-2、底板21、侧墙22、管节接头23、格栅钢板23-1、防水带23-2、地面线24、车站顶纵梁25、车站中纵梁26、车站底纵梁27、钢管管节28、中板孔洞（用于安装楼扶梯等）29。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1至图10所示，矩形顶管一体化成型地铁车站，具体包括以下步骤：

S1、在工厂预制地铁车站结构构件，包括顶板19、中板20、底板21、侧墙22、中柱2、站台板17和轨顶风道15等；

S2、在车站两端施作明挖竖井结构作为顶管始发井4、顶管接收井5，顶管始发井4、接收井5开挖至低于管棚18中心标高约0.5 m时，施作临时基底4-1和管棚导向墙18-3；

S3、利用管片导向墙18-3，在车站顶板19和箱涵8之间对向打设管棚18；

S4、吊装预制的地铁车站结构构件，顶管始发井4内组装成单环地铁车站结构，单环地铁车站结构包含含有中柱2的车站结构（环宽1 m）和含有临时钢管支撑2的车站结构(环宽2 m)；

S5、在顶管始发井4内破除始发洞门范围内围护结构，顶进第一环车站结构后预张拉第一环预应力钢绞线12，再拼装第二环车站结构后依次进行预应力钢绞线12的预张拉，直至施工至顶管接收井5围护结构外侧，其中各环车站结构的中柱2净距8m；

S6、破除接收洞门后在顶管接收井5接收顶管机，完成顶管段地铁车站1施工；

S7、张拉预应力钢绞线12施工车站顶纵梁25、中纵梁26、底纵梁27和中板孔洞纵梁20-1；

S8、回缩临时钢管支撑3端部的千斤顶10，卸荷后拆除钢管支撑3；

S9、拆除中板孔洞范围的临时中板，完成矩形顶管一体化成型地铁车站施工。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，其特征在于：地铁车站结构构件均由预制的管节组装而成；预制的地铁车站中板既作为顶管车站结构顶进时的临时支撑，也作为车站使用阶段的永久受力结构；在顶管始发井内将预制构件组装成单环地铁车站结构，依次顶进一环含中柱的地铁车站结构和四环含临时钢管支撑的地铁车站结构，直至完成顶管段车站施工；采用节段拼装工艺用预应力钢绞线将车站跨中纵梁连接形成纵向受力构件，最终形成矩形顶管一体化成型地铁车站；所述车站跨中纵梁包括顶纵梁、中纵梁和底纵梁；在矩形顶管一体化成型地铁车站结构的顶进过程中，将车站中板、中板孔洞纵梁、中柱和轨顶风道同步顶进；所述中板孔洞纵梁在顶进完成后，用预应力钢绞线连接形成纵向受力构件；

所述方法包括以下过程：

S1、在工厂预制地铁车站结构构件，包括顶板、底板、中板、侧墙、中柱、站台板和轨顶风道；

S2、在车站两端施作明挖竖井结构作为顶管始发井、顶管接收井，明挖竖井开挖至低于管棚中心标高时，施作临时基底和管棚导向墙；

S3、利用管棚导向墙，在车站顶板和箱涵底板间对向打设防护管棚；

S4、吊装预制的地铁车站结构构件，在顶管始发井内组装成单环地铁车站结构，单环地铁车站结构包含含有中柱的车站结构和含有临时钢管支撑的车站结构；

S5、在顶管始发井内破除始发洞门范围内围护结构，顶进第一环地铁车站结构后预张拉第一环预应力钢绞线，再拼装第二环地铁车站结构后依次进行预应力钢绞线的预张拉，直至施工至顶管接收井围护结构外侧；

S6、破除顶管接收洞门后在顶管接收井接收顶管机，完成顶管段车站施工；

S7、张拉顶纵梁、中纵梁、底纵梁和中板孔洞纵梁上的预应力钢绞线；

S8、回缩临时钢管支撑端部的千斤顶，拆除临时钢管支撑；

S9、拆除中板开孔范围的临时中板，完成矩形顶管一体化成型地铁车站的施工。

2.根据权利要求1所述的矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，其特征在于：矩形顶管一体化成型地铁车站跨中竖向临时钢管支撑端部设有千斤顶，在车站节段拼装纵梁体系形成后，回缩千斤顶卸力后拆除临时支撑。

3.根据权利要求1所述的矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，其特征在于：在矩形顶管一体化成型地铁车站与箱涵之间打设防护管棚，所述防护管棚从顶管始发井、顶管接收井对向打设。

4.根据权利要求1所述的矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，其特征在于：在步骤S2中，明挖竖井开挖至低于管棚中心标高0.5m时，施作临时基底和管棚导向墙。

5.根据权利要求1所述的矩形顶管一体化成型地铁车站下穿箱涵的施工方法，其特征在于：在步骤S5中，顶进的各环地铁车站结构的中柱净距为8m。

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