CN114352326A - 一种装配式地铁车站及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种装配式地铁车站及其施工方法，包括管片连接支护系统，车站支护体系采用机械法暗挖施工，管片连接支护系统包括多个预制件装配而成的装配式支护结构和填充在装配式支护结构上的钢混结构；装配连接在三联圆车站内的预制轨道基础和预制站台板。本发明通过各预制件且预制件之间螺栓连接，建造高度装配化的三联圆地铁车站，使得地铁车站实现构件标准化，高度装配化，基本实现构件完全工厂预制，现场拼接施工减少人工湿作业，提高作业环境质量，并且降低工期；本预制装配式地铁车站在地下采用机械法暗挖施工，降低对城市居民的生活影响。
Description
技术领域
本发明涉及地铁技术领域，尤其涉及一种装配式地铁车站及其施工方法。
背景技术
随着国内地铁建设的大发展，地铁车站结构形式多种多样。近几年，预制装配式地铁车站在国内有了较快的发展，多地进行了预制装配式地铁车站试点工程，但仅为在明挖车站的基础上将现浇作业改为搬到工厂内预制后再运至站内装配，非暗挖装配式地铁车站，对地表环境的影响并没有减小，工期也没有大幅度降低。
机械法在地铁上已得到广泛的应用，采用盾构法施工地铁区间隧道、顶管法施工地铁出入口或者出入场线已相当普遍，但采用机械法施工地铁车站的案例较少，多为顶管+暗挖组合进行施工。在国内目前还没有采用三联圆盾构建造地铁车站的案例，世界上少数几座三联圆地铁车站施工案例，但是其仅管片采用预制装配构件，其余多采用现场浇筑湿作业的形式，预制装配化程度不高，地铁施工占地大、工期长、机械化程度偏低等，给在建地铁沿线居民的生活带来诸多不便。
发明内容
针对上述的技术问题，本发明提出一种装配式地铁车站及其施工方法，用以解决现有技术中的地铁施工工期长的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种装配式地铁车站，包括：
管片连接支护系统，设置在三联圆隧道内形成地铁车站的主体支撑；车站支护体系采用机械法暗挖施工，管片连接支护系统包括多个预制件装配而成的装配式支护结构和填充在装配式支护结构上的钢混结构；
预制轨道基础，装配连接在三联圆隧道内；
预制站台板，预制站台板通过站台板下墙装配连接在预制轨道基础上和/或隧道管片和/或管片连接支护系统上。
优选地，三联圆隧道内位于中间的圆高于两侧的圆以增加三联圆隧道中部的可利用空间。
优选地，所述管片连接支护系统包括设置在相邻两圆相交处用于连接标准管片的“√”型管片、设置在相邻两圆的上下相交处之间的立柱和连接在“√”型管片与立柱之间的一体式结构梁构件，所述的立柱包括永久立柱构件和临时立柱构件，在永久立柱构件上包裹管柱形成三联圆地铁车站的永久支护结构；所述钢混结构填充包裹在一体式结构梁构件和/或永久立柱构件的管柱内。
优选地，所述装配式地铁车站设置的前环管片结构和后环管片结构为非对称结构，实现管片之间的错缝结构拼装。
优选地，所述一体式结构梁构件包括“
”式构件和/或“
” 式构件；所述立柱上端通过安拆段与“
”式构件和/或“
” 式构件连接。
优选地，所述立柱下端与“
”式构件和/或“
” 式构件可拆卸连接或焊接；所述安拆段与立柱和/或“
”式构件和/或“
” 式构件可拆卸连接或焊接。
优选地，所述预制轨道基础上设有沿隧道长度方向延伸的纵向管线通道和纵向穿线孔，预制轨道基础上还设有垂直于隧道长度方向的竖向穿线孔和横向穿线孔。
优选地，还包括预制轨顶风道，所述预制轨道基础、预制站台板、站台板下墙、预制轨顶风道与所述管片连接支护系统均采用螺栓连接。
优选地，所述管片连接支护系统内多个预制件之间均采用螺栓连接。
优选地，所述管片连接支护系统的外部管片结构上设置可拆卸管节段，可拆卸管节段用于安装扶梯与出入口通道联通，所述扶梯孔的边缘设置圈梁。
一种所述的装配式地铁车站的施工方法，包括如下步骤：
S1. 利用三联圆掘进机掘进，边掘进边拼装标准管片并装配管片连接支护系统；
S2. 将“
”式构件和/或“
” 式构件在隧道的掘进方向上通过焊接连接为一个整体，形成纵向筒体式钢纵梁；
S3. 在钢纵梁内插型钢或者钢筋笼，并在钢纵梁内浇筑混凝土形成结构梁；
S4.将永久立柱构件外设置矩形管柱或钢圆管柱并设置钢混结构，形成永久立柱；
S5.拆除未浇筑混凝土的临时立柱构件；
S6.施工出入口通道；
S7.拆除三联圆车站内位于中间圆上的部分管片并设置扶梯孔，用于安装扶梯与出入口通道联通；
S8.依次安装预制轨道基础、轨顶风道、站台板下墙、站台板；
S9.铺设道床，进行内部装修，安装屏蔽门。
本发明的有益效果：
1.本发明通过各预制件且预制件之间螺栓连接，建造高度装配化的三联圆地铁车站，使得地铁车站实现构件标准化，高度装配化，基本实现构件完全工厂预制，现场拼接施工减少人工湿作业，提高作业环境质量，降低工期，并且机械化暗挖施工，降低降低对城市居民的生活影响；
2.通过预制的一体式结构梁构件，不仅简化了现场的安装步骤，缩短了工期，还提高了整体的结构性能；
3.通过“
”式构件或“
” 式构件的一体式结构梁构件形成钢纵梁，钢纵梁内部贯通，方便插入整体型钢，提高纵梁的整体承载力，可以适应埋深更大的三联圆车站，提高本发明的通用性；
4.通过设置安拆段，安拆段采用体积小、重量轻的结构，方便人工操作，且拆除时，直接将小段切割废除，腾出足够的空间后再拆除其他部件，减少了废除量，其他的立柱部分可以重复利用，提高了其他部件的利用率；
5.通过在地铁车站主体结构的中间跨设置扶梯孔与上部出入口通道联通，提高了三联圆车站的通用性；
6.通过中间的圆高于两侧的圆，以提高三联圆断面车站的空间利用率，且中间圆底部减少混凝土的回填，减少混凝土用量，空间得到优化，车站的使用功能得到大大的提升；
7. 通过将站台板、轨顶风道均采用工厂预制现场拼装，螺栓连接，摒弃传统现场浇筑作业的现状，提高了工作效率，改善了工作环境，减少了建造时间，减少了人工作业，符合高度机械化、低碳环保，高效的发展趋势；
8.通过在预制轨道基础内部竖向和纵向都预留穿线孔，便于穿插管线或者导水；
9. 通过将三联圆地铁车站管片左右不对称，前后两环镜像后实现错缝拼装，减少管片的种类，减少模具的摊销；
10. 通过在“√”型管片中部预留贯通孔，待整个车站贯通之后，在贯通孔内穿入钢绞线，进行张拉、灌浆、锚固，提高三联圆管片环与环的整体性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的截面结构示意图；
图2为本发明的管片连接支护系统与预制轨道基础的立体图；
图3为本发明的管片连接支护系统的结构示意图；
图4为本发明实施例1的管片与钢纵梁和立柱的结构示意图；
图5为图4的纵向剖面结构示意图；
图6为图3的纵向剖面结构示意图；
图7为本发明的预制轨道基础的立体图；
图8为图7的主视图；
图9为本发明与出入口通道的连接结构示意图；
图10为本发明的扶梯孔的俯视图；
图11为本发明的管片连接支护系统与站台板的局部结构示意图；
图12为图1的局部放大图；
图13为本发明实施例3的管片与钢纵梁和立柱的结构示意图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1~图12所示，本发明的实施例1所述的一种装配式地铁车站，包括：管片连接支护系统、预制轨道基础3和预制站台板5以及预制轨顶风道4。车站支护体系采用机械法暗挖施工，管片连接支护系统设置在三联圆隧道内形成地铁车站的主体支撑。具体地，管片连接支护系统包括多个预制件装配而成的装配式支护结构和填充在装配式支护结构上的钢混结构。预制轨道基础3装配连接在三联圆车站内且位于两侧圆的底部，预制站台板5通过站台板下墙6装配连接在预制轨道基础3上和三联圆隧道中部的管片上以及管片连接支护系统上，预制轨顶风道4装配连接在三联圆车站内且位于两侧圆的顶部，装配式的连接方式使得地铁车站实现构件标准化，高度装配化，基本实现构件完全工厂预制，现场拼接施工减少人工湿作业，提高作业环境质量，并且降低工期，降低对城市居民的生活影响。本实施例中，三联圆隧道内位于中间的圆高于两侧的圆以增加三联圆隧道中部的可利用空间；预制轨道基础3和预制站台板5以及预制轨顶风道4可采用钢材结构，也可以采用预制混凝土结构。
优选地，如图3所示，所述管片连接支护系统包括 “√”型管片、立柱11和一体式结构梁构件以及钢混结构，在三联圆隧道内的圆面上设置有标准管片1，“√”型管片设置在相邻两圆相交处用于连接两侧的标准管片1形成闭合的三联圆管片结构。本实施例中，由于位于中间的圆高于两侧的圆，“√”型管片均为非对称结构，“√”型管片1包括对称设置在三联圆隧道内相邻两圆上部相交处的上部左“√”型管片13、上部右“√”型管片14和对称设置在三联圆隧道内相邻两圆下部相交处的下部左“√”型管片16、上部右“√”型管片17；此外，上部左“√”型管片13和/或上部右“√”型管片14与标准管片1之间还设有封顶块管片18。立柱11设置在相邻两圆的上下相交处之间，且立柱11与对应位置处的“√”型管片1连接起到支撑管片的作用。其中，“√”型管片包括中部的加强块和两侧的弧形块，加强块正好位于多圆隧道内相邻两圆的相交处，加强块的下端为平底、上端为与弧形块圆滑过渡的弧形结构，弧形块连接在加强块的两侧上部，且加强块和弧形块整体预制；弧形块的外端与标准管片1连接。一体式结构梁构件连接在“√”型管片与立柱11之间，即在上部左“√”型管片13、上部右“√”型管片14、下部左“√”型管片16和下部右“√”型管片17中部的加强块上均连接有一体式结构梁构件；立柱11的两端与对应位置处的一体式结构梁构件连接，加强该支护系统的稳定性。所述的立柱11包括结构相同的永久立柱构件和临时立柱构件。在临时结构向永久结构转换时，在永久立柱构件上包裹管柱形成三联圆地铁车站的永久支护结构即永久立柱23。本实施例中，管柱可以是矩形管柱或圆形管柱；所述钢混结构填充包裹在一体式结构梁构件和永久立柱构件的管柱内，形成永久的梁柱结构，而永久立柱23之间未浇筑混凝土的临时立柱构件进行拆除，扩大车站的空间。一体式结构梁构件通过整体预制而成，不仅简化了现场的安装步骤，缩短了工期，还提高了整体的结构性能。并且，“√”型管片的加强块底部预埋有钢板，钢板上预埋有螺栓，方便与一体式结构梁构件连接，还方便与内部钢箱梁螺栓连接。此外，“√”型管片的加强块中部预留贯通孔，待整个车站贯通之后，在贯通孔内穿入钢绞线，进行张拉、灌浆、锚固，提高三联圆管片环与隧道环的整体性能。
优选地，如图2所示，所述装配式地铁车站设置的前环管片结构和后环管片结构为非对称结构，实现管片之间的错缝结构拼装。管片的分块位置左右不对称，每相邻两环拼装时采用反拼，确保相邻环错缝拼装各分块之间均采用螺栓连接。
优选地，如图4所示，所述一体式结构梁构件包括 “
” 式构件25，该构件垂直于隧道掘进方向的纵截面为“
”型；所述立柱上端通过安拆段7与 “
” 式构件25连接。 “
” 式构件25和“√”型管片加强块的宽度同宽，立柱两端设有端板便于与“
” 式构件25和“√”型管片或安拆段7进行连接，且位于上部的“
” 式构件25分别与安拆段7和上部的“√”型管片的加强块紧密连接；位于下部的“
” 式构件25分别与立柱下端和下部的“√”型管片的加强块紧密连接。“
” 式构件25包括平行设置的上水平部分、下水平部分和平行且间隔设置上下水平部分之间的竖向部分，使得该一体式结构梁构件结构更稳定，上下水平部分便于分别与立柱的端板和 “√”型管片加强块内的预埋钢板以及安拆段7进行紧密配合连接，而且一体式结构梁构件形成的空间内便于插入型钢梁或钢筋笼进行混凝土浇筑，加强了钢纵梁的整体刚度。
优选地，如图4、图5和图6所示，所述立柱下端与 “
” 式构件25可拆卸连接或焊接；所述安拆段7与立柱和 “
” 式构件25可拆卸连接或焊接。本实施例中，立柱下端的端板与 “
” 式构件25之间、安拆段7两端与立柱上端板和 “
” 式构件25之间均采用螺栓连接，提高装配化程度，极大的提高了施工速度。此外，待车站顶推完成后，梁柱转换之前，“
” 式构件25沿着隧道的掘进方向通过焊接在一起形成一根连续的钢纵梁，以加强梁的整体刚度。如图6所示，图中件号8为“
” 式构件25之间的焊接缝；图中，钢纵梁包括上纵梁21和下纵梁22。
优选地，如图7和图8所示，所述预制轨道基础3的底部断面形式与两侧圆底面的管片相契合。预制轨道基础3上预留有沿隧道长度方向延伸的纵向管线通道31和纵向穿线孔32，预制轨道基础3上还预留有垂直于隧道长度方向的竖向穿线孔34和横向穿线孔33，便于管线穿插。
优选地，如图9和图10所示，所述管片连接支护系统的的外部管片结构的中部设置可拆卸管节段，可拆卸管节段用于拆除后形成扶梯孔，使得三联圆车站内与出入口通道101相通，扶梯孔内用于安装扶梯102与上部的出入口通道101联通，所述扶梯孔的边缘设置圈梁103。
实施例2，其与实施例1的区别在于，所述预制轨道基础3、预制站台板5、站台板下墙6、预制轨顶风道4与所述管片连接支护系统均采用螺栓连接，进一步提高了提高作业环境质量，降低工期。并且螺栓连接不仅便于安装，还便于拆卸、替换。预制站台板5、预制轨顶风道4既可采用钢结构，也可以采用预制混凝土结构。预制站台板5、预制轨顶风道4上方可以开孔，方便管线穿插或者通风。
实施例3，其与实施例1的区别在于，如图13所示，所述一体式结构梁构件包括“
”式构件24，该构件垂直于隧道掘进方向的纵截面为“
”型。具体地，所述立柱上端通过安拆段7与“
”式构件24连接。立柱下端与“
”式构件螺栓连接；所述安拆段7两端与立柱和“
”式构件24均螺栓连接。
一种所述的装配式地铁车站的施工方法，包括如下步骤：
S1. 利用三联圆掘进机掘进，边掘进边拼装三联圆地铁车站管片并装配管片连接支护系统，其中，管片拼装时由下至上逐块拼装，封顶块管片18最后封口；
S2. 待整个车站管片贯通之后，通过在“√”型管片中部预留的贯通孔结构，在贯通孔内穿入钢绞线，进行张拉工艺、灌浆工艺和锚固工艺，提高三联圆管片环与环的整体性能；
同时将“
”式构件和/或“
” 式构件在隧道的掘进方向上通过焊接连接为一个整体，形成纵向筒体式钢纵梁；
S3. 进行梁的受力转换，即在钢纵梁上设置钢混结构，具体地，在钢纵梁内插入型钢梁或者钢筋笼，再在钢纵梁内灌筑混凝土，以加强梁的整体刚度；
S4. 然后进行柱的受力转换，将永久立柱构件外设置矩形管柱或钢圆管柱并设置钢混结构，形成永久立柱23；
S5.拆除永久立柱之间未浇筑混凝土的临时立柱构件，拆除时，首先拆除临时立柱构件上的安拆段7，安拆段可通过切割废弃的方式拆除；
S6.施工出入口通道101，出入口通道101采用顶管法或者盾构法建造，且通道采用管节拼装；
S7.拆除三联圆车站管片位于中间圆上的部分管片形成扶梯孔使得三联圆隧道内与出入口通道101相通，扶梯孔内用于安装扶梯102与出入口通道101联通；
S8.依次安装预制轨道基础3、轨顶风道4、站台板下墙6、站台板5；
S9.铺设道床10，进行内部装修，安装屏蔽门9 ，完成三联圆预制装配式地铁车站的施工。其中，其中步骤S8中的安装预制轨道基础、轨顶风道、站台板下墙等也可以与步骤S6同步进行。
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 (10)
1.一种装配式地铁车站，其特征在于，包括：
管片连接支护系统，设置在三联圆隧道内形成地铁车站的主体支撑；车站支护体系采用机械法暗挖施工，管片连接支护系统包括多个预制件装配而成的装配式支护结构和填充在装配式支护结构上的钢混结构；
预制轨道基础（3），装配连接在三联圆车站内；
预制站台板（5），预制站台板（5）通过站台板下墙（6）装配连接在预制轨道基础（3）上和/或隧道管片和/或管片连接支护系统上。
2.根据权利要求1所述的装配式地铁车站，其特征在于，三联圆隧道内位于中间的圆高于两侧的圆以增加三联圆隧道中部的可利用空间。
3.根据权利要求2所述的装配式地铁车站，其特征在于，所述管片连接支护系统包括设置在相邻两圆相交处用于连接标准管片（1）的“√”型管片、设置在相邻两圆的上下相交处之间的立柱（11）和连接在“√”型管片与立柱（11）之间的一体式结构梁构件，所述的立柱（11）包括永久立柱构件和临时立柱构件，在永久立柱构件上包裹管柱形成三联圆地铁车站的永久支护结构；所述钢混结构填充包裹在一体式结构梁构件和/或永久立柱构件的管柱内。
4.根据权利要求3所述的装配式地铁车站，其特征在于，所述装配式地铁车站设置的前环管片结构和后环管片结构为非对称结构，实现管片之间的错缝结构拼装。
5.根据权利要求3或4所述的装配式地铁车站，其特征在于，所述一体式结构梁构件包括“
”式构件（24）和/或“
” 式构件（25）；所述立柱（11）上端通过安拆段（7）与“
”式构件（24）和/或“
” 式构件（25）连接。
6.根据权利要求5所述的装配式地铁车站，其特征在于，所述立柱（11）下端与“
”式构件（24）和/或“
” 式构件（25）可拆卸连接或焊接；所述安拆段（7）与立柱（11）和/或“
”式构件（24）和/或“
” 式构件（25）可拆卸连接或焊接。
7.根据权利要求3或4或6所述的装配式地铁车站，其特征在于，所述预制轨道基础（3）上设有沿隧道长度方向延伸的纵向管线通道（31）和纵向穿线孔（32），预制轨道基础（3）上还设有垂直于隧道长度方向的竖向穿线孔（34）和横向穿线孔（33）。
8.根据权利要求7所述的装配式地铁车站，其特征在于，还包括预制轨顶风道（4），所述预制轨道基础（3）、预制站台板（5）、站台板下墙（6）、预制轨顶风道（4）与所述管片连接支护系统均采用螺栓连接。
9.根据权利要求3或4或6或8所述的装配式地铁车站，其特征在于，所述管片连接支护系统的外部管片结构上设置可拆卸管节段，可拆卸管节段用于安装扶梯（102）与出入口通道（101）联通；所述扶梯孔的边缘设置圈梁（103）。
10.一种如权利要求1~9任一项所述的装配式地铁车站的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 利用三联圆掘进机掘进，边掘进边拼装标准管片（11）并装配管片连接支护系统；
S2. 将“
”式构件（24）和/或“
” 式构件（25）在隧道的掘进方向上通过焊接连接为一个整体，形成纵向筒体式钢纵梁；
S3. 在钢纵梁内插型钢或者钢筋笼，并在钢纵梁内浇筑混凝土形成结构梁（2）；
S4.将永久立柱构件外设置矩形管柱或钢圆管柱并设置钢混结构，形成永久立柱（23）；
S5.拆除未浇筑混凝土的临时立柱构件；
S6.施工出入口通道（101）；
S7.拆除三联圆车站内位于中间圆上的部分管片并设置扶梯孔，用于安装扶梯（102）与出入口通道（101）联通；
S8.依次安装预制轨道基础（3）、轨顶风道（4）、站台板下墙（6）、站台板（5）；
S9.铺设道床（10），进行内部装修，安装屏蔽门（9）。
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