CN113898348A - 一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法 - Google Patents

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Abstract

一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法，以大幅提高特殊环境条件下车站修建的可实施性、主体结构的浇筑质量和机械化施工水平。包括如下步骤：采用顶管施工拱部两侧导洞；在拱部两侧导洞上部施作横跨其间的横向大管棚；在拱部两侧导洞内部靠外侧往下设置高边墙支护桩，浇筑桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁，并在拱部两侧导洞内部模筑两侧初期支护拱盖；开挖隧道中部土体上台阶，浇筑中部初期支护拱盖；对隧道中部土体下台阶进行开挖，并破除拱部两侧导洞相应的导洞衬砌结构，施工对第一道内支撑或者外锚结构；继续向下开挖隧道中部土体，施工第二道内支撑或者外锚结构；隧道中部土体开挖及支护到底，再自下而上依次浇筑车站主体结构，进行肥槽回填。

Description

一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法
技术领域
本发明涉及隧道工程，特别涉及一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修 建方法，拱部采用初支拱盖、边墙采用桩撑，能大幅提高特殊环境条件下 车站修建的可实施性、主体结构的浇筑质量和机械化施工水平，同时可确 保施工期间的安全性。
背景技术
目前我国的城市轨道交通工程蓬勃大发展，截至2020年底，共有44 个城市开通运营城市轨道交通线路233条，运营里程约7545.5公里，地 铁车站约4660座。地铁车站是供旅客乘降，换乘和候车的场所，应保证 旅客使用方便，安全，并有良好的通风，照明，卫生，防火设备等，能给 旅客提供舒适，清洁的环境；故其一般具有埋深浅、结构内净空较大、开 挖断面大的特点。在软弱围岩地层地铁车站一般多采用明挖法和盖挖法施 工，但明挖和盖挖施工常引起大量的管线迁改、绿化迁移和交通调流等难 题，尤其是在城市主干道交叉节点下方一般都设置有大量的电力、雨水、 污水箱涵等，个别情况下还设置有市政交通隧道等，迁改难度巨大；同时 因地面交通量巨大，地铁车站倒边施工、交通疏解分次导改也费时费力。 因此，对类似工程采用暗挖施工不失为一个良好的选择；本类暗挖工程具 有超浅埋、开挖跨度大的典型特征，因此选取合适的开挖工法确保施工安 全和工程质量是不得不解决的首要问题。
在北京地铁修建过程中，首创了“PBA”工法，即由边桩、中桩(柱)、 顶底梁、顶拱共同构成初期受力体系，承受施工过程的荷载；其主要思想 是将盖挖及分步暗挖法有机结合起来，发挥各自的优势，在顶盖的保护下 逐层向下开挖土体，施作二次衬砌，最终形成由初期支护+二次衬砌组合 而成的永久承载体系。从工程实践来看，本工法具有以下明显缺点：工序 转换复杂，各个工序的衔接和组织要求较高，工期较长；将大跨度结构分 割为小断面的洞室是把“双刃剑”，如在暗挖施工过程中对各个过程的连 接控制不到位或方法不当会增加塌方的危险和二次或多次沉降较大的问 题；结构施工缝较多，防水及施工缝处理要求高，处理不当易形成渗漏； 中柱多采用钢管柱，施工精度要求高。
基于以上原因，有必要对常规的软弱围岩地层超浅埋大跨暗挖地铁车 站隧道修建技术进行重新审视和研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧 道修建方法，以大幅提高特殊环境条件下车站修建的可实施性、主体结构 的浇筑质量和机械化施工水平，同时确保施工期间的安全性。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法，包括如下步骤：
S01.采用顶管施工拱部两侧导洞，其导洞衬砌结构进行同步拼装；
S02.在拱部两侧导洞上部施作横跨其间的横向大管棚；
S03.在拱部两侧导洞内部靠外侧往下设置高边墙支护桩，浇筑与之固 结为一体的桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁，并在拱部两侧导洞内部模筑 两侧初期支护拱盖；
S04.对隧道中部土体上台阶进行开挖，浇筑中部初期支护拱盖，中部 初期支护拱盖与两侧初期支护拱盖连接为一体，形成整体受力的初期支护 拱盖，在拱部两侧导洞内对两侧初期支护拱盖上方的多余空间采用轻质材 料回填；
S05.对隧道中部土体下台阶进行开挖，并破除拱部两侧导洞相应的导 洞衬砌结构，一直开挖到桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁以下位置，施工 对两侧桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁形成支撑的第一道内支撑，或者对 两侧桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁施工外锚结构；
S06.继续向下开挖隧道中部土体，至第二道内支撑下方位置，施工对 两侧高边墙支护桩形成支撑的第二道内支撑，或者对两侧高边墙支护桩施 工外锚结构；
S07.隧道中部土体开挖及支护到底，再自下而上依次浇筑车站主体结 构，保留外锚结构或者相应拆除第二道内支撑、第一道内支撑，进行肥槽 回填。
所述S02中，在横向大管棚施作前，先通过拱部两侧导洞对位于其 间的拱顶加固止水区域进行止水加固。
所述第一道内支撑、第一道内支撑采用的是现浇的钢筋混凝土结构， 所述外锚结构为锚索、锚杆类结构中的任意一种。
本发明的有益效果是，通过顶管施工临时导洞，机械化程度和安全性 高；在顶管导洞内施工两侧围护桩，施工空间较大；两侧导洞间拱部围岩 通过大管棚支护，并将大管棚锚入现浇的初支拱盖内，保证了安全性；最 终下部土体在初支拱盖的保护下开挖，并依次施工内支撑，施工空间大， 机械化程度高，施工效率高；车站主体结构自下而上顺筑，确保了主体结 构的防水质量。本修建方法提供了一种特殊环境条件下软弱围岩超浅埋大 跨暗挖地铁车站建造思路，能大幅提高车站主体结构的浇筑质量和机械化 施工水平，同时可确保施工安全。
附图说明
本说明书包括如下两八附图：
图1是本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法步骤S01 的示意图；
图2是本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法步骤S02 的示意图；
图3是本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法步骤S03 的示意图；
图4是本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法步骤S04 的示意图；
图5是本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法步骤S05 的示意图；
图6是本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法步骤S06 的示意图；
图7是本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法步骤S07 的示意图；
图8是本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法步骤S08 的示意图；
图中示出部位、构件及所对应的标记：拱部两侧导洞A、地面D、导 洞衬砌结构10、大管棚11、高边墙支护桩12、桩顶冠梁兼初期支护拱盖 底纵梁13、初期支护拱盖14、两侧初期支护拱盖14a、中部初期支护拱 盖14b、第一道内支撑15a、第二道内支撑15b、拱顶加固止水区域20、 轻质材料30、主体结构40、肥槽回填50。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1～图8，本发明一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法， 包括如下步骤：
S01.采用顶管施工拱部两侧导洞A，其导洞衬砌结构10进行同步拼 装；
S02.在拱部两侧导洞A上部施作横跨其间的横向大管棚11；
S03.在拱部两侧导洞A内部靠外侧往下设置高边墙支护桩12，浇筑 与之固结为一体的桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁13，并在拱部两侧导 洞A内部模筑两侧初期支护拱盖14a；
S04.对隧道中部土体上台阶进行开挖，浇筑中部初期支护拱盖14b， 中部初期支护拱盖14b与两侧初期支护拱盖14a连接为一体，形成整体受 力的初期支护拱盖14，在拱部两侧导洞A内对两侧初期支护拱盖14a上 方的多余空间采用轻质材料30回填；
S05.对隧道中部土体下台阶进行开挖，并破除拱部两侧导洞A相应的 导洞衬砌结构10，一直开挖到桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁13以下位 置，施工对两侧桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁13形成支撑的第一道内 支撑15a，或者对两侧桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁13施工外锚结构；
S06.继续向下开挖隧道中部土体，至第二道内支撑15b下方位置，施 工对两侧高边墙支护桩12形成支撑的第二道内支撑15b，或者对两侧高 边墙支护桩12施工外锚结构；
S07.隧道中部土体开挖及支护到底，再自下而上依次浇筑车站主体结 构40，保留外锚结构或者相应拆除第二道内支撑15b、第一道内支撑15a， 进行肥槽回填50。
参照图3，所述大管棚11两端锚入拱部两侧导洞A现浇的两侧初期 支护拱盖14a内，确保结构受力体系稳定。参照图2，所述S02中，在横 向大管棚11施作前，先通过拱部两侧导洞A对位于其间的拱顶加固止水 区域20进行止水加固。若降水具有良好的可实施性，同时不会引起周边 地层沉降，施工前可采取降水措施，则可以不对拱顶加固止水区域20进行加固止水。
参照图4，为减小初支拱盖14外侧的重力荷载，拱部两侧导洞A的 多余空间回填的轻质材料30为轻质混凝土，或者采用相类似的低重度、 整体性好的材料回填。参照图3～图8，所述桩顶冠梁兼初期支护拱盖底 纵梁13背面与导洞衬砌结构10内侧密贴，以提高纵梁的水平方向抗弯能 力。
参照图5～图7，根据地质条件和周边环境，所述第一道内支撑15a、 第一道内支撑15b可采用现浇的钢筋混凝土结构，或者采用外锚结构进行 加固，所述外锚结构为锚索、锚杆类结构中的任意一种。当采用钢筋混凝 土结构时，步骤S05中隧道中部土体下台阶开挖至桩顶冠梁兼初期支护 拱盖底纵梁13以下约1.0m位置，施工第一道内支撑15a；步骤S06中隧 道中部土体开挖至第二道内支撑15b设置位置下方约1.0m处，施工第二 道内支撑15b。
以上所述只是用图解说明本发明的基本原理和做法，并非是要将本发 明局限在所示和所述的具体做法和参数范围内，故凡是所有可能被利用的 相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (6)

1.一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法，包括如下步骤：
S01.采用顶管施工拱部两侧导洞(A)，其导洞衬砌结构(10)进行同步拼装；
S02.在拱部两侧导洞(A)上部施作横跨其间的横向大管棚(11)；
S03.在拱部两侧导洞(A)内部靠外侧往下设置高边墙支护桩(12)，浇筑与之固结为一体的桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁(13)，并在拱部两侧导洞(A)内部模筑两侧初期支护拱盖(14a)；
S04.对隧道中部土体上台阶进行开挖，浇筑中部初期支护拱盖(14b)，中部初期支护拱盖(14b)与两侧初期支护拱盖(14a)连接为一体，形成整体受力的初期支护拱盖(14)，在拱部两侧导洞(A)内对两侧初期支护拱盖(14a)上方的多余空间采用轻质材料(30)回填；
S05.对隧道中部土体下台阶进行开挖，并破除拱部两侧导洞(A)相应的导洞衬砌结构(10)，一直开挖到桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁(13)下方位置，施工对两侧桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁(13)形成支撑的第一道内支撑(15a)，或者对两侧桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁(13)施工外锚结构；
S06.继续向下开挖隧道中部土体，至第二道内支撑(15b)下方位置，施工对两侧高边墙支护桩(12)形成支撑的第二道内支撑(15b)，或者对两侧高边墙支护桩(12)施工外锚结构；
S07.隧道中部土体开挖及支护到底，再自下而上依次浇筑车站主体结构(40)，保留外锚结构或者相应拆除第二道内支撑(15b)、第一道内支撑(15a)，进行肥槽回填(50)。
2.如权利要求1所述一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法，其特征是：所述大管棚(11)两端锚入拱部两侧导洞(A)现浇的两侧初期支护拱盖(14a)内。
3.如权利要求1或2所述一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法，其特征是：所述S02中，在横向大管棚(11)施作前，先通过拱部两侧导洞(A)对位于其间的拱顶加固止水区域(20)进行止水加固。
4.如权利1要求所述一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法，其特征是：所述轻质材料(30)宜为轻质混凝土，或者相类似的低重度、整体性好的材料。
5.如权利1要求所述一种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法，其特征是：所述第一道内支撑(15a)、第一道内支撑(15b)采用的是现浇的钢筋混凝土结构，所述外锚结构为锚索、锚杆类结构中的任意一种。
6.如权利1要求所述种超浅埋大跨暗挖地铁车站隧道修建方法，其特征是：所述桩顶冠梁兼初期支护拱盖底纵梁(13)背面与导洞衬砌结构(10)内侧密贴。
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