CN113847040B - 一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法，涉及地下车站暗挖施工领域，所述方法包括：沿地下车站拱形顶板外轮廓施工纵向围护，沿顶板拱脚位置纵向施工左、右两侧边导洞；在支护完成的边导洞内施工竖向围护，竖向围护顶部设置冠梁；在边导洞内施工顶板拱脚及部分侧墙结构，拱脚与冠梁锚固，侧墙与边导洞之间设置临时横撑；对纵向围护下方土体进行超前预注浆加固，纵向逐段开挖纵向围护下土方、逐段施工拱形顶板结构，拱形顶板与拱脚连接成整体，对顶板背后进行回填注浆；拱顶结构贯通并达到设计强度后开挖车站地下一层土体，并破除永久结构范围内的边导洞初支，施工地下一层中板及侧墙结构；逐层开挖余下土体并施工余下车站结构。

Description

一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法

技术领域

本发明公开涉及车站暗挖施工领域，尤其涉及一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法。

背景技术

大城市市政交通问题日益突出，发展高速、大运量的城市地下铁道是解决这一问题的有效途径。由于地下车站跨度和竖向荷载较大，当前地下车站的主要结构形式为单柱双跨或双柱三跨箱型结构，车站结构柱的设置首先从建筑功能上遮挡了乘客视野、不利于人流组织、降低了车站内部空间的建筑美感，其次也减少了站台实际可用宽度、限制了楼扶梯组合、降低了车站运行效率；随着我国城市地铁建设的快速发展，无柱车站因其具有公共区域开阔、宽敞的特性，并且功能上视角效果好、使用便利，将在越来越多的城市轨道交通建设中得到运用。

目前，国内地下车站的修建多采用明挖法施工，但是地铁线路往往位于城市中心区，一般沿城市主干道敷设，地下车站两侧往往建筑物密集，上方管线众多，采用明挖或盖挖施工的地下车站占用道路时间较长，严重影响地面交通和市民生活，在交通无法中断、地面环境复杂等情况下，地下车站暗挖工法成为了另外一种选择。目前常用于第四系土层中大跨地下车站的传统暗挖工法有中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法。

中洞法、侧洞法和柱洞法均属于浅埋暗挖法中的分部开挖法，上述方法是将大断面分解成小断面，分部开挖并支护小断面形成大断面。这类方法存在以下问题：

（1）多次开挖对土层扰动大，不利于土层的稳定，下部开挖易对上部土层及支护、衬砌的扰动和破坏，导致该类工法不光地面沉降大，而且施工风险巨大；

（2）因工作面较多，相互干扰大，组织协调难度大，工效低，施工周期长；

（3）一般需要采用超前管棚、注浆加固等大量额外辅助措施，初期支护与主体结构间存在二次受力转换，初期支护废弃量大，工程造价高。

这类大跨断面分部开挖方法的应用越来越少，目前暗挖地下车站的主流施工方法是洞桩法。洞桩法实质上是通过在导洞内施工围护桩、中间立柱，通过暗挖施工顶拱，将盖挖法的围护桩、中间立柱及顶板施工转入地下进行，该工法在顶拱二衬结构完成后便可安全地进行地下开挖和结构施工。不过该工法导洞和扣拱仍采用分部开挖法施工，继承了分部开挖法的风险高、难度大、沉降大、造价高的特点，对覆土埋深有一定要求，一般要求地质条件和周边环境较好，很难适用于软弱土层或复杂环境下大型地下结构的修建。

以上地下车站的传统暗挖工法解决思路均是把大断面分解成小断面，通过分部开挖施工小跨结构，最终封闭成环实现大跨结构的修建，故传统暗挖工法对跨度限制较严，地质条件要求更高，无柱地下车站由于取消了中柱，顶板的覆土荷载成倍增加，传统暗挖工法由于施工风险大、施工难度大、工程造价高、施工周期长等一系列原因导致传统暗挖工法基本上无法应用于第四系土层的无柱地下车站，甚至很难应用于单柱双跨地下车站的施工。“三台阶七步开挖法”和“拱盖法”虽然能实现大跨无柱地下车站的暗挖修建，但是这类工法需充分利用围岩的自承能力，对围岩地质条件要求很高，覆土一般要求较深，断面曲率要求较大，其本质仍是分部开挖法，施工工艺复杂，对施工风险控制要求仍然较高，且工程造价高，仅在大连、青岛、重庆等岩层地区少数地下车站中应用。

因此，如果能提出一种无柱地下车站暗挖修建方法，既能解决地下车站传统暗挖工法地质条件要求高、风险大、工期长、成本高的技术难题，又能实现地下车站更开阔、美观的无柱化空间，最终推动地下车站在修建技术和使用功能上的双重进步。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法。所述技术方案如下：

根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法，该大跨无柱地下车站暗挖修建方法包括以下步骤：

（Ⅰ）沿地下车站拱形顶板外轮廓施工纵向围护，沿拱脚位置纵向施工左侧边导洞以及右侧边导洞，导洞开挖过程进行超前支护和临时支护；

（Ⅱ）在支护完成的边导洞内施工竖向围护，竖向围护顶部设置冠梁；

（Ⅲ）在边导洞内施工顶板拱脚及部分侧墙结构，拱脚与冠梁锚固，侧墙与边导洞之间设置临时横撑；

（Ⅳ）对纵向围护下一定深度范围的地层进行加固；

（Ⅴ）开挖纵向围护下土体，施工拱形顶板结构，破除顶板范围导洞初支结构，拱形顶板与拱脚连接成整体；

（Ⅵ）拱形顶板结构贯通并达到设计强度后开挖车站地下一层土体，破除主体结构范围内的边导洞初支，施工地下一层中板及侧墙结构；

（Ⅶ）逐层开挖余下土体并施工余下车站主体结构，底板达到设计强度后，施工车站内部结构。

所述步骤（Ⅰ）中的纵向围护为平行排列的钢管群，钢管群采用非开挖顶管法施工，钢管群内灌注自密实混凝土，覆土荷载较大时管内设置钢筋笼或者型钢，任一钢管的表面与拱形顶板结构表面贴合。

所述步骤（Ⅰ）中的所述边导洞超前支护采用小导管或大管棚并辅以超前注浆加固，浆液采用水泥或者水泥-水玻璃混合液，所述临时支护采用钢筋或型钢骨架然后挂钢筋网喷射混凝土而形成。

所述步骤（Ⅱ）中的竖向围护为钻孔灌注桩或地下连续墙。

所述步骤（Ⅳ）中的地层加固采用超前深孔注浆加固或者水平旋喷加固，加固厚度为土方开挖深度。

所述步骤（Ⅳ）、（Ⅴ）中的地层加固、土方开挖和拱形顶板施工逐段交替进行。

所述步骤（Ⅴ）中的拱形顶板浇筑完成达到设计强度后，顶板背后进行注浆回填，使拱形顶板与纵向围护密贴顶紧。

所述步骤（Ⅵ）中的中板采用变厚度板，板下为拱形，板厚在支座处最大，向中间减薄，至跨中时板厚最小。

所述步骤（Ⅶ）中的底板采用仰拱形式。

在一个实施例中，抗浮设防水位较高且底板埋深较大时，在底板设置抗拔桩。

在一个实施例中，边导洞位于软土或者松散砂层等较差地层时，施工过程对导洞周边地层进行超前注浆加固。

在一个实施例中，地下水位较高且无法进行降水时，在管幕间锁口空隙内设置止水填充剂层，竖向围护桩间设置高压旋喷止水，底板下无自然隔水层时进行深孔注浆或者高压旋喷封底，疏干坑内地下水，达到无水施工要求。

本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、传统暗挖工法主要采用工程类比法，设计人员主要参照以往的经验进行设计，设计人员主观随意性较大，导致条件相差不大的隧道，设计人员选取的支护结构设计参数存在明显的差异，不利于成本控制及风险控制。与传统暗挖工法对工程经验依赖度很高不一样，本暗挖方法支护结构体系受力十分明确，可以基于成熟的荷载-结构计算理论对支护结构体系进行计算分析，确保本工法支护结构设计的安全可靠。

2、纵向围护、竖向围护、拱形顶板组成的大刚度支护体系，是本发明实现大开挖的基础；纵向围护采用非开挖顶管法施工，竖向围护和拱形顶板分别在纵向微型导洞和纵向围护防护下施工，大刚度支护体系构筑过程不仅安全可靠，还尽可能的维持了地层初始平衡状态，实现了“先撑后挖”的目的，可有效防止地层出现较大应力释放和地层变形，对周边环境影响小。

3、拱形结构与结构压力线形状相近，结构以受压为主，弯矩较小，同时尺寸较小，拱脚锚固在冠梁上，可以通过冠梁→竖向围护桩→土将拱脚推力分散到地层中，推力得到有效的平衡，拱形结构具有较大承载能力和抗变形能力。拱形结构施工完成后，便可安全方便地进行大面积作业，避免了传统暗挖法分部分块、超前支护、临时支护、注浆加固等大量辅助措施，避免了传统暗挖工法的马头门开洞、扣拱作业、临时支护拆除等高风险过程，拱形顶板作为永久结构，避免了传统暗挖技术频繁的受力转换；本工法工序简单，可全机械化作业，施工效率大幅提高，施工周期大幅缩短，工程废弃量少，工程造价相对较低。

4、辅以有限的地层改良及止水措施，本方法可以应用于饱和软土地区大跨无柱地下车站的暗挖施工，解决了饱和软土地区不能暗挖或者暗挖代价太大的问题。

5、本发明通过简单的施工步序，通过微扰动技术将拱形顶板与纵向围护、竖向围护组成大刚度支护体系，在解决传统暗挖技术诸多问题的同时，实现了大跨地下车站的无柱化，创造了地下车站更开阔、美观的空间，该发明兼具了安全、经济及艺术效果，可谓一举多得。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1本发明实施例一横剖面示意图。

图2本发明实施例一施工步序1的横剖面示意图。

图3本发明实施例一施工步序2的横剖面示意图。

图4本发明实施例一施工步序3的横剖面示意图。

图5本发明实施例一施工步序4的横剖面示意图。

图6本发明实施例一施工步序5的横剖面示意图。

图7本发明实施例一施工步序4和步序5的纵剖面示意图。

图8本发明实施例一施工步序6的横剖面示意图。

图9本发明实施例一施工步序7的横剖面示意图。

图10是本发明实施例二横剖面示意图。

图11是本发明实施例三横剖面示意图。

图12是本发明实施例四纵向围护和竖向围护横剖面示意图。

图13是本发明大跨无柱地下车站暗挖修建方法的流程示意图。

图14是本发明的对比案例-洞桩法标准断面图。

图15是本发明的新工法三维数值分析模型图。

图16是本发明的纵向围护施工步序计算结果图。

图17是本发明的纵导洞施工步序计算结果图。

图18是本发明的竖向围护施工步序计算结果图。

图19是本发明的拱形顶板施工步序计算结果图。

图20是本发明的地下一层开挖步序计算结果图。

图21是本发明的地下二层开挖步序计算结果图。

图22是本发明的各主要工序地表沉降槽示意图。

图23是本发明的对比案例-洞桩法纵向施工缝示意图。

图24是本发明的纵向施工缝示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明公开实施例所提供的技术方案涉及一种地下车站暗挖修建方法，尤其涉及大跨无柱地铁车站暗挖领域。在相关技术中，中洞法、侧洞法和柱洞法均属于浅埋暗挖法中的分部开挖法，该方法是将大断面分解成小断面，分部开挖并支护小断面形成大断面。这类方法存在以下问题：多次开挖对土层扰动大，不利于土层的稳定，下部开挖易对上部土层及支护、衬砌的扰动和破坏，导致该类工法不光地面沉降大，而且施工风险巨大；因工作面较多，相互干扰大，组织协调难度大，工效低，施工周期长；一般需要采用超前管棚、注浆加固等额外辅助措施，初期支护与主体结构间存在二次受力转换，初期支护废弃量大，工程造价高。基于此，本公开技术方案所提供的一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法，通过简单的施工步序，通过微扰动技术将拱形顶板结构与纵向围护、竖向围护组成大刚度支护体系，在解决传统暗挖技术诸多问题的同时，实现了大跨地下车站的无柱化，创造了地下车站更开阔、美观的空间，该发明兼具了安全、经济及艺术效果，可谓一举多得。综上，本发明实现了大跨无柱地下车站的暗挖法修建，设计合理、施工安全简便、结构受力明确、施工进度快、工程造价低，地层适应性强、覆土埋深要求不大、施工过程对周边环境影响小、结构空间美观人性化。

图13示例性示出了本发明公开技术方案所提供的大跨无柱地下车站暗挖修建方法的示意图。根据图13可知，该大跨无柱地下车站暗挖修建方法包括以下步骤：

步骤S01：沿地下车站拱形顶板外轮廓施工纵向围护，沿拱脚位置纵向施工左侧边导洞以及右侧边导洞，导洞开挖过程进行超前支护和临时支护；

步骤S02：在支护完成的边导洞内施工竖向围护，竖向围护顶部设置冠梁；

步骤S03：在边导洞内施工顶板拱脚及部分侧墙结构，拱脚与冠梁锚固，侧墙与边导洞之间设置临时横撑；

步骤S04：对纵向围护下一定深度范围的地层进行加固；

步骤S05：开挖纵向围护下土体，施工拱形顶板结构，破除顶板范围导洞初支结构，拱形顶板与拱脚连接成整体；

步骤S06：拱形顶板结构贯通并达到设计强度后开挖车站地下一层土体，破除主体结构范围内的边导洞初支，施工地下一层中板及侧墙结构；

步骤S07：逐层开挖余下土体并施工余下车站主体结构，底板达到设计强度后，施工车站内部结构。

优选的，所述纵向围护为平行排列的钢管群，钢管群采用非开挖顶管法施工，钢管群内灌注自密实混凝土，覆土荷载较大时管内设置钢筋笼或者型钢，任一钢管的表面与拱形顶板结构表面贴合。

优选的，所述边导洞超前支护采用小导管或大管棚并辅以超前注浆加固，浆液采用水泥或者水泥-水玻璃混合液，所述临时支护采用钢筋或型钢骨架然后挂钢筋网喷射混凝土而形成。

所述竖向围护为钻孔灌注桩或地下连续墙，采用低净空机械施工，边导洞尺寸需满足低净空机械空间要求。

所述纵向围护下地层加固采用超前深孔注浆加固或者水平旋喷加固，加固厚度为土方开挖深度。

所述纵向围护下地层加固、土方开挖和拱形顶板施工逐段交替进行。

所述拱形顶板浇筑完成达到设计强度后，顶板背后进行注浆回填，使拱形顶板与纵向围护密贴顶紧。

所述中板采用变厚度板，板下为拱形，板厚在支座处最大，向中间减薄，至跨中时板厚最小。

所述底板采用仰拱形式。

在一个实施例中，抗浮设防水位较高且底板埋深较大时，在底板设置抗拔桩解决抗浮问题。

在一个实施例中，边导洞位于软土或者松散砂层等较差地层时，施工过程对导洞周边地层进行超前注浆加固。

在一个实施例中，地下水位较高且无法进行降水时，在管幕间锁口空隙内设置止水填充剂层，竖向围护桩间设置高压旋喷止水，底板下无自然隔水层时进行深孔注浆或者高压旋喷封底，疏干坑内地下水，达到无水施工要求。

实施例一：

以一座标准跨度双层无柱地下车站为例（参见图1），本发明具体实施方式如下：

如图2所示，在地下车站两端竖井或者横通道内沿地下车站拱部外轮廓纵向顶进钢管群，钢管直径根据上覆荷载确定，为避免群管顶进引起较大地表沉降，钢管直径控制在800mm之内，必要时通过内插型钢提高其承载力和抗变形能力，钢管内浇筑自密实混凝土；沿拱脚位置纵向施工左、右侧边导洞，导洞覆土深度控制在3m以上，导洞施工过程超前支护和临时支护。超前支护采用小导管或大管棚并辅以超前注浆加固，浆液采用水泥或者水泥-水玻璃混合液，临时支护采用钢筋或型钢骨架然后挂钢筋网喷射混凝土而形成。

如图3所示，在支护完成的边导洞内施工竖向围护，围护结构顶部施作冠梁；竖向围护为钻孔灌注桩或地下连续墙，采用低净空机械施工，在满足机械施工空间要求前提下，边导洞尺寸尽可能小，一般净宽控制在3m左右，净高控制在4m左右。

如图4所示，在边导洞内施工顶板拱脚及部分侧墙结构，拱脚与冠梁锚固，在外侧甩下顶板钢筋连接接头，拱脚与导洞初支间空隙采用素混凝土回填密实，并在侧墙与边导洞之间设置临时横撑；

如图5所示，对纵向围护下的地层进行加固，加固范围为每一开挖进尺后方一定长度范围的土体，加固厚度同土方开挖高度，地层加固可采用超前深孔注浆加固或者水平旋喷加固等方式。

如图6所示，开挖纵向围护下土体，施工拱形顶板结构，破除顶板范围导洞初支结构，拱形顶板与拱脚连接成整体；纵向围护下地层超前加固、首层土方开挖、拱形顶板结构施工逐段交替进行，分段长度一般为6~10m，并在每段端部设置暗梁，如图7所示；首层土方的开挖高度以满足顶板钢筋绑扎和混凝土浇筑施工空间要求为前提尽可能小，一般控制在3m之内；在顶板拱部预埋注浆管，每段顶板浇筑完成达到设计强度后，及时在顶板背后进行注浆回填，使拱形顶板与纵向围护密贴顶紧。

如图8所示，开挖车站地下一层土体，并破除车站结构范围边导洞初支结构，施工顶板、地下一层中板及侧墙结构；中板采用变截面板，板下为拱形，板厚在支座处最大，向中间减薄，至跨中时板厚最小。

如图9所示，逐层开挖余下土体并施工余下地下车站主体结构，底板设置为仰拱形式，进行隧底回填，施工站台板、轨顶风道等车站内部结构。

实施例二

当地下车站为地下三层或四层时，抗浮水位较高，单纯提高底板厚度或者加大矢跨比经济性较差，可在底板中部设置抗拔桩解决抗浮问题。如图10所示。

实施例三

软土或者松散砂层等较差地层时，施工过程对导洞周边地层进行超前注浆加固，以提高导洞开挖稳定性及拱脚的地基承载力、抗变形能力。如图11所示。

实施例四

地下水位较高且无法进行降水时，在管幕间锁口空隙内设置止水填充剂层，竖向围护桩间设置高压旋喷止水，底板下无自然隔水层时进行深孔注浆或者高压旋喷封底，疏干坑内地下水，达到无水施工要求。如图12所示。

图1~图12是本发明修建方法的典型示例，这些实施例仅用于进一步说明本发明方法的细节及其效果，并不对本发明构成限制。本行业技术人员在工程实施中可根据工程外部环境条件，结合工程地质和水文地质条件，进行相应的衍化。尤其是本发明方法并不仅仅局限于用来施作地下车站，同样可以用于施作铁路地下车站、地下市政道路、地下商业街、地下过街通道或其它功能的类似地下结构。除此之外采用本发明的方法施工时，可采用顺作法施工。这些变换是本领域普通技术人员无需创造性劳动便可完成的一般性衍化，这种变换当属本发明方法范围之内。

综上，本发明实现了大跨无柱地下车站的暗挖法修建，本发明设计合理、施工安全简便、结构受力明确、施工进度快、工程造价低，地层适应性强、覆土埋深要求不大、施工过程对周边环境影响小、结构空间美观人性化。

下面以目前最常用的地下车站暗挖工法-洞桩法（如图13所示）为例进行对比，定量的分析新工法的有益效果。

（1）地表沉降控制对比

北京地铁是采取洞桩法最多的城市，统计北京地铁6号线一期及7号线各暗挖车站主体上方地表实测累积沉降最大值见下表：

表1北京地铁6号线一期（右侧两列）及7号线（左侧两列）各洞桩法车站地表实测累积沉降最大值

车站名称	累积最大地表沉降（mm）	车站名称	累积最大地表沉降（mm）
				达官营站	60.34	花园桥站	60.34
广安门内站	133.04	车公庄西站	80.98
				虎坊桥站	127.98	车公庄站	108.38
珠市口站	93.85	北海北站	108.38
				桥湾站	123.56	东四站	114.18
磁器口站	176.51	朝阳门站	99.02
				广渠门内站	75.43	东大桥站	122.51
双井站	187.48
				九龙山站	195.28

新工法暂无工程实例，建立大型三维数值模型分析该工法施工对地表沉降的影响。以标准地下二层车站为例，覆土3m，底板埋深22m，结构宽约22m；钢管直径0.6m，管间距0.8m，灌注C30混凝土；边桩采用直径0.8m，间距1.2m钻孔桩，采用C30混凝土；纵向导洞宽4m、高5m，横向导洞宽2m、高2m，横向拱梁宽2m、高2m。

为保守分析新工法对地表沉降的影响，假设钢管群及以上范围土层设置为力学性能较差的填土，以下范围地层设置为暗挖车站常见的普通砂层，土层力学参数取值见下表：

表2土层力学参数

土层	重度γ/(kN.m<sup>3</sup>)	泊松比ν	弹性模量Ε/MPa	黏聚力c/kPa	摩擦角ø/(º)	侧压力系数K<sub>0</sub>
							填土	20	0.30	10	10	10	0.43
砂层	20	0.29	50	2	33	0.34

数值分析模型如图15所示。

如图16至图22所示，根据数值分析计算结果，新工法修建地下车站地表沉降累计值约25mm，而目前最常用的地下车站暗挖工法-洞桩法引起地面沉降动辄上百毫米，这主要是因为洞桩法工序多，支护刚度小，对地层扰动频繁。可见，而新工法工序简单，支护刚度大，对地层扰动小，相对于目前常用地下车站暗挖工法，新工法在地表沉降控制方面具有明显的优势。

（2）工程造价对比

以总长180m标准两层地下车站为例，对地下车站传统暗挖工法-6导洞洞桩法和新工法工程造价进行对比分析如表3所示。

表3新工法和洞桩法单延米工程量及费用对比

序号	项目	内容	单位	洞桩法	新工法
						1	超前支护	Φ108管棚（内灌水泥砂浆）	m	32
		小导管DN32，t=3.25	m	576	192
								小导管注浆（双液浆）	m³	6.76	2.25
		Φ600（t=16mm）管幕（内灌C30混凝土）	m		26
						2	初期支护	钢格栅	t	6.73	1.84
		喷射混凝土C25	m³	33.66	9.22
								钢筋网	t	1.01	0.28
		锁脚锚管DN32，t=3.25	m	48	16
								锚管注浆（双液浆）	m³	2.69	0.90
		初期支护背后压浆	m³	3.94	1.31
								初期支护、二衬间压浆	m³	0.49	0.16
		封闭掌子面喷射混凝土C25	m³	2.11	0.70
						3	边桩及冠梁	C30钻孔灌注桩Φ800（长15.3m）	m³	12.82	12.82
		桩钢筋	t	2.31	2.31
								冠梁及回填	m³	11.40	11.76
		冠梁钢筋	t	0.59	0.60
								喷射混凝土C25	m³	3.06	3.06
		钢筋网片	t	0.09	0.09
						4	暗挖土方	暗挖土方	m³	381.94	402.60
5	二次衬砌	梁、板、墙C40混凝土	m³	92.25	91.70
								梁板墙钢筋	t	18.45	18.34
6	钢管柱	钢管	t	2.29
								钢管柱混凝土	m³	2.01
		钢管柱钢筋	t	0.20
								钢管柱人工挖土	m³	6.36
		钢管柱护壁混凝土	m³	2.12
								钢管柱护壁钢筋	t	0.32
		钢管柱周围回填砂石	m³	0.94
						7	拆除钢筋混凝土	拆除钢筋混凝土	m³	21.27	4.45
		工程费合计	万元	32.8	28.4

标准两层站采用洞桩法单延米工程费用为32.8万元，新工法单延米工程费用为28.4万元，单延米工程费用新工法与洞桩法相比降低13.4%左右，对于180m长标准两层地下车站可以节省约800万元。

（3）工期对比

以总长180m标准两层地下车站为例，对新工法和6导洞洞桩法工期进行对比分析如下表所示：

表4新工法和洞桩法主要工序及工期对比

序号	洞桩法主要工序	洞桩法工天	序号	新工法主要工序	新工法工天
						1	上导洞施工（每天2榀，两个边导洞同时施工，中导洞各落后15m施工）	210	1	钢管群顶管施工（26根，30m/天，2台机械）	80
2	边导洞内施工边桩（1台钻机每天施工1根，2台钻机）	150	2	上边导洞施工（每天2榀，两个导洞同时施工）	180
						3	导洞冠梁	45	3	导洞内施工边桩（1台钻机每天施工1根，2台钻机）	150
4	下导洞施工（每天2榀，两个导洞错开15m）	195	4	导洞冠梁	45
						5	底纵梁施工	45	5	导洞内拱脚施工	45
6	钢管柱人工挖孔（62根，2根/天）	31	6	地层加固、土方开挖、顶板逐段交替施工，双向施工分10段	320
						7	钢管柱施工（62根，2根/天）	31	7	开挖地下一层土方	45
8	顶纵梁施工	45	8	地下一层中板、侧墙	90
						9	初支扣拱施工（1m/d）	120	9	开挖地下二层土方	30
10	二衬扣拱施工（1m/d）	120	10	地下二层底板、侧墙	90
						11	开挖地下一层土方	60	11
12	地下一层中板、侧墙	90	12
						13	开挖地下二层土方	45	13
14	地下二层底板、侧墙	90
							总计	1277（3.5年）		总计	1075（2.9年）

相对于6导洞洞桩法，新工法只增加了钢管群顶管工序，但取消了中立柱施工、初支扣拱、二衬扣拱等工序，而且减少了4个纵向导洞，初支破除量大幅减少，故新工法工期较6导洞洞桩法大幅缩短，工期缩短约半年。

（4）施工质量对比

从图23，图24中可以看出，洞桩法纵向施工缝16条，而新工法纵向施工缝仅10条，节点处理难度和防水效果会大幅改善。

两种工法综合对比分析见下表：

表5新工法和洞桩法综合对比分析表

工法	洞桩法	新工法
			适用条件	地质条件要求好，覆土要求一般大于6m，适用条件较严	地质条件要求不高，覆土要求满足顶管施工即可，一般大于2m，适用条件宽松
施工风险	开马头门多，初支扣拱和二次扣拱多，中柱人工挖孔多，施工风险高	开马头门少，无扣拱和人工挖孔施工，并在管幕保护下施工，施工风险低
			对周边环境影响	工序多，支护刚度小，对地层扰动频繁，地表沉降大（100mm以上），对周边管线及建（构）筑物影响大	工序少，支护刚度大，对地层扰动小，地表沉降小（约25mm），对周边管线及建（构）筑物影响小
施工质量	工序多，施工缝多（纵向16条），节点处理困难，防水效果差	工序少，施工缝少（纵向8条），节点处理简单，防水效果较好。
			使用功能	柱距密（6~8m），空间不美观，旅客舒适度差	无柱，空间美观，旅客舒适度优
工期	长（3.5年）	短（2.9年）
			造价	高（工程费32.8万/m）	低（工程费28.4万/m）

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：该大跨无柱地下车站暗挖修建方法包括以下步骤：

Ⅰ沿地下车站拱形顶板外轮廓施工纵向围护，沿拱脚位置纵向施工左侧边导洞以及右侧边导洞，导洞开挖过程进行超前支护和临时支护；

Ⅱ在支护完成的边导洞内施工竖向围护，竖向围护顶部设置冠梁；

Ⅲ在边导洞内施工顶板拱脚及部分侧墙结构，拱脚与冠梁锚固，侧墙与边导洞之间设置临时横撑；

Ⅳ对纵向围护下地层进行加固；

Ⅴ开挖纵向围护下土体，施工拱形顶板结构，破除顶板范围导洞初支结构，拱形顶板与拱脚连接成整体；

Ⅵ拱形顶板结构贯通并达到设计强度后开挖车站地下一层土体，破除主体结构范围内的边导洞初支，施工地下一层中板及侧墙结构；

Ⅶ逐层开挖余下土体并施工余下车站主体结构，底板达到设计强度后，施工车站内部结构；

所述步骤Ⅰ中的纵向围护为平行排列的钢管群，钢管群采用非开挖顶管法施工，钢管群内灌注自密实混凝土，覆土荷载较大时管内设置钢筋笼或者型钢，任一钢管的表面与拱形顶板结构表面贴合；

所述步骤Ⅰ中的所述边导洞超前支护采用小导管或大管棚并辅以超前注浆加固，浆液采用水泥或者水泥-水玻璃混合液，所述临时支护采用钢筋或型钢骨架然后挂钢筋网喷射混凝土而形成；

所述步骤Ⅰ中的边导洞位于软土或者松散砂层较差地层时，施工过程对导洞周边地层进行超前注浆加固。

2.根据权利要求1所述的大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中的竖向围护为钻孔灌注桩或地下连续墙。

3.根据权利要求1所述的大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：所述步骤Ⅳ中的地层加固采用超前深孔注浆加固或者水平旋喷加固，加固厚度为土方开挖深度。

4.根据权利要求1所述的大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：所述步骤Ⅳ、Ⅴ中的地层加固、土方开挖和拱形顶板施工逐段交替进行。

5.根据权利要求1所述的大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：所述步骤Ⅴ中的拱形顶板浇筑完成达到设计强度后，顶板背后进行注浆回填，使拱形顶板与纵向围护密贴顶紧。

6.根据权利要求1所述的大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：所述步骤Ⅵ中的中板采用变厚度板，板下为拱形，板厚在支座处最大，向中间减薄，至跨中时板厚最小。

7.根据权利要求1所述的大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：所述步骤Ⅶ中的底板采用仰拱形式。

8.根据权利要求1所述的大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：抗浮设防水位较高且底板埋深较大时，在底板设置抗拔桩。

9.根据权利要求1所述的大跨无柱地下车站暗挖修建方法，其特征在于：地下水位较高且无法进行降水时，在管幕间锁口空隙内设置止水填充剂层，竖向围护桩间设置高压旋喷止水，底板下无自然隔水层时进行深孔注浆或者高压旋喷封底，疏干坑内地下水，达到无水施工要求。

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