CN115182737A - 深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法 - Google Patents

深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

一种深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法，本发明采用明暗挖结合的方式进行施工，其中地下一层采用明暗挖结合工法，四个水平风道：左右线活塞风道、排风道、新风道由地下一层甩出分别通向左右线活塞风井、排风井、新风井及消防出入口。地下二层至地下五层为二期明挖部分。地下四层与车站主体站厅层连接，地下五层连接区间隧道与车站主体站台层。列车在运行时将通过风道地下五层进出车站，所带来的活塞风及热量等将通过风道主体通向四个水平风道后经由四个风井传向外部环境；由此，本发明更便于施工，可以加快施工进度节约工期；并且其作为车站的附属结构不需要后期回填，具有更好的经济效益。

Description

深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法
技术领域
本发明涉及城市轨道交通设计与施工的技术领域，尤其涉及一种 深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法。
背景技术
铁作为城市交通方式的一种重要组成，对人口密集型城市的客运 交通正在发挥越来越大的正向作用。地铁暗挖车站通常设置于流量较 大的城市道路下方，车站主体一般为拱形隧道结构，其附属结构由主 体结构水平横向甩出并通向地面，出地面段一般设置于道路红线外。 风道作为一种典型的附属结构，一般设置于车站两端，紧邻区间隧道， 通过风井与地面连通，将封闭的地下车站与外部环境连接，交换内外 空气、保证站内空气新鲜舒适。一般来说，为了提高换气效率，实现 节能减排的目标，在保证有风机正常运作的空间下，风道越短越好， 根据最新规范《城市轨道交通通风空气调节与供暖设计标准》要求， 当采用全封闭式屏蔽门时，活塞风道长度不宜超过40m。
当深埋暗挖地铁车站正上方有条件设置出地面风亭时，甩出式风 道设计将失去其优势并且暴露出缺点。一方面甩出式设计使风道冗长， 不利于内外空气交换；另一方面，风道竖井较小，施工时横通道转换 较多，风险大，出渣慢，施工效率较低。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计， 综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种深埋地铁 车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法，以克服上述缺陷，可以更 好地利用深埋车站上方垂直空间、提高通风效率、减少施工工程量实 现绿色环保节能减排的理念。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深埋地铁车站竖向正交顶出式风道 结构及施工方法，可以有效缩短风道长度，提高深埋车站上方空间利 用率，并且可以与暗挖车站的主体结构和区间隧道联合施作，提高效 率，加快工期。其施工方法为明暗挖结合法施工，因地制宜，可以有 效平衡工程造价和施工场地，实现产值最大化。
为实现上述目的，本发明公开了一种深埋地铁车站竖向正交顶出 式风道结构，包括风道分体部分和风道主体部分，其特征在于：
所述风道分体部分位于风道主体部分两侧，且施工时风道分体部 分和风道主体部分同时进行，所述风道分体部分包括左线活塞风井、 右线活塞风井、排风井、新风井以及部分风道横通道，所述部分风道 横通道包括部分左线活塞风道横通道、部分右线活塞风道横通道、部 分排风道横通道和部分新风道横通道；所述风道主体部分分为一期明 挖基坑、暗挖拱盖部分、二期明挖基坑、三期明挖基坑以及其余部分 风道横通道，所述其余部分风道横通道包括其余左线活塞风道横通道、 其余右线活塞风道横通道、其余排风道横通道和其余新风道横通道， 所述部分左线活塞风道横通道和其余左线活塞风道横通道相通且组成左线活塞风道横通道，所述部分右线活塞风道横通道和其余右线活 塞风道横通道相通且组成右线活塞风道横通道，所述部分排风道横通 道和其余排风道横通道相通且组成排风道横通道，所述部分新风道横 通道和其余新风道横通道相通且组成新风道横通道，所述风道主体部 分位于区间隧道和车站主体部分之间。
还公开了一种深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其 特征在于：
所述风道分体部分的施工包括以下步骤：
步骤1.1：在左线活塞风井、右线活塞风井、排风井和新风井出 地面位置施作锁口圈梁，且安装提升井架基础预埋件；
步骤1.2：进行竖井土石方开挖，随挖随支；
步骤1.3：初喷混凝土，安装格栅钢架及钢筋网；
步骤1.4：施作喷射混凝土封闭围岩；
步骤1.5：重复步骤1.2至步骤1.4，直至开挖到竖井底标高；
步骤1.6：竖井封底；
步骤1.7：分别从左线活塞风井、右线活塞风井、排风井、新风 井在各自风道横通道位置，联立三榀格栅钢架，打设砂浆锚杆；
步骤1.8：分别从左线活塞风井、右线活塞风井、排风井、新风 井全断面开挖部分左线活塞风道横通道、部分右线活塞风道横通道、 部分排风道横通道和部分新风道横通道，施作锚杆，绑扎钢筋网，喷 射混凝土；
步骤1.9：敷设底板防水层，施作底板；
步骤1.10：敷设剩余防水层，施作拱部及侧墙二衬；
步骤1.11：重复步骤1.8至步骤1.10，直到部分活塞风道横通道 完成；
所述风道主体部分的施工包括以下步骤：
步骤2.1：开挖前应进行坑内降水，将地下水位降至最终基坑开 挖面下1m处；在边坡顶应做好截水沟及地面硬化，防止地表水渗入 坡底；
步骤2.2：岩石地层打设一级钢管桩；
步骤2.3：施作冠梁，架设角撑并打设预应力锚杆；
步骤2.4：向下进行土方开挖，自上而下逐层开挖一期明挖基坑， 开挖后喷射一层混凝土封闭围岩，然后打设锚杆，挂钢筋网，再施作 喷射混凝土面板；
步骤2.5：逐层开挖一期明挖基坑至拱盖脚支座处标高，亦即水 平横通道初支顶部标高，开始进行暗挖拱盖部分的施工；
步骤2.6：在明挖基坑内打设超前大管棚；
步骤2.7：采用100～200mm厚喷砼或200～500mm厚混凝土封闭 掌子面；
步骤2.8：先依次开挖两侧壁导洞，喷射混凝土封闭围岩，架立 格栅拱架，架立临时钢支撑、绑扎钢筋网，喷射混凝土；
步骤2.9：每个格栅拱架架立后，将格栅脚部的地基虚土刨去， 做100厚喷砼垫层作为格栅脚部基础，保证格栅稳定；
步骤2.10：纵向错距5m左右开挖中间两个导洞，开挖后立即喷 射混凝土封闭围岩，架立格栅拱架，架立临时钢支撑、绑扎钢筋网， 喷射混凝土；
步骤2.11：施作拱盖结构，分段拆除跨中临时支撑；
步骤2.12：在拱盖结构保护下进行二期基坑开挖；
步骤2.13：开挖至风道横通道底标高后暂停开挖，开始向两侧开 马头门进洞，开挖四条其余部分风道横通道；
步骤2.14：其余部分风道横通道的二衬施作完成后，继续进行下 部土方开挖，由风道横通道底标高沿车站主体结构外轮廓线垂直分隔 出三期基坑开挖部分；
步骤2.15：在钢管桩范围内继续向下开挖，及时支撑；
步骤2.16：坑开挖至基坑垫层以上300mm时，进行基坑验收， 并采用人工挖除剩余土方，挖至设计标高后应即时平整基坑，疏干坑 内积水，并及时施作垫层；
步骤2.17：由风道主体基坑进行车站主体的暗挖施工；
步骤2.18：车站主体结构全断面暗挖进洞后，铺设风道主体结构 防水层，然后开始顺序从下往上施作风道主体二衬结构；
步骤2.19：待风道主体混凝土二衬结构达到设计强度的75％后， 回填土方并夯实，恢复地面。
其中：步骤2.6中为保证长管棚施工精度，设
Figure BDA0003727692390000051
壁厚5mm 的导向钢管，L＝0.8m；长管棚覆盖整个拱盖水平深度。
其中：长管棚为16m，用每节长4m的热轧无缝钢管以丝扣连接 而成；注浆采用水泥浆液，水灰比1：1，注浆压力为0.5～2.0MPa； 注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管，增强管棚强度。
其中：步骤2.12中二期明挖基坑分为两部分，一部分为一期基 坑继续向下开挖，另一部分为由暗挖段在拱盖的保护下向下盖挖；在 施工时采用先支后挖的原则，开挖后立即喷射一层混凝土封闭围岩， 然后打设锚杆，挂钢筋网，再施作喷射混凝土面板。
其中：所述步骤2.13中所述其余左线活塞风道横通道和其余新 风道横通道进洞口位于一期明挖基坑下方，其余右线活塞风道横通道 和其余排风道横通道进洞口位于拱盖下方。
其中：所述明挖基坑下方的其余左线活塞风道横通道和其余新风 道横通道进洞采用全断面开挖，具体步骤为：
A、开挖全断面，施作锚杆，绑扎钢筋网，喷射混凝土；
B、敷设底板防水层，施作底板；
C、敷设剩余防水层，施作拱部及侧墙二衬；拱部及侧墙二衬进 度应比底板仰拱落后一个开挖进尺。
其中：所述拱盖下方的其余右线活塞风道横通道和其余排风道横 通道采用中隔壁法开挖，具体步骤为：
A、开挖左侧导洞，立即初喷混凝土封闭围岩，架立格栅钢拱架 和竖向临时工型钢支撑，绑扎钢筋网后喷射150mm厚混凝土；
B、错开0.5m后，开挖右侧导洞，立即初喷混凝土封闭围岩，架 立格栅钢拱架，每个格栅架立后都应将格栅脚部地基的虚土刨去，做 100mm厚的喷砼垫层作为格栅脚部基础，以保证格栅稳定；
C、拱盖达到设计强度后，再拆除临时型钢支撑工，施作马头门 处风道二衬结构；
D、马头门段长度约3m，开挖进尺不宜超过0.5m，出马头门段 后采用全断面法开挖。
其中：所述四条其余部分风道横通道与上述步骤1.11中由风井 开出的部分横通道分别汇合，形成完整连通的风道横通道。
其中：步骤2.17中由风道主体基坑暗挖车站主体采用三台阶法 七步法开挖。
通过上述内容可知，本发明的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道 结构及施工方法具有如下效果：
1.有效利用深埋车站上方垂直空间，提高地下空间利用率，使车 站结构更加集中，减少对周边建筑环境的影响。
2.有效缩短深埋车站的风道长度，提高通风换气效率，节能减排。
3.在施工阶段风道主体基坑可作为车站主体及区间隧道的施工 竖井，与车站主体和区间隧道联合施工，加快工期。
4.明暗挖结合的施工方案，可以减少施工场地，提供多个工作面， 极大的提高了施工效率，有效节约成本和人力物力。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本发明的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构的 竖向正交顶出式风道总平图
图2显示了图1中A-A向的剖面图。
图3显示了图1中B-B向的剖面图。
图4显示了图1中C-CA-A向的剖面图。
图5显示了图1中D-D A-A向的剖面图。
图6A和图6B显示了本发明的施工筹划图。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F、图7G、图7H显示 了本发明中的风道主体施工示意图。
图8显示了本发明中车站主体进洞施工示意图。
图9显示了本发明中导洞的开挖示意图。
具体实施方式
参见图1至图5，显示了本发明的深埋地铁车站竖向正交顶出式 风道结构。
所述深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构及施工方法包括
参见图1至图5所示，本发明所提出的适用于深埋暗挖地铁车站 的顶出式风道结构包括风道分体部分1和风道主体部分2，所述风道 分体部分1位于风道主体部分2两侧，且施工时风道分体部分1和风 道主体部分2可以同时进行，以减少工期。所述风道分体部分1包括 左线活塞风井11、右线活塞风井12、排风井13、新风井14以及部 分风道横通道，所述部分风道横通道包括部分左线活塞风道横通道 15、部分右线活塞风道横通道16、部分排风道横通道17和部分新风 道横通道18；所述风道主体部分2根据施工工序可以分为四部分，即一期明挖基坑21、暗挖拱盖部分22、二期明挖基坑23、三期明挖 基坑24，以及其余部分风道横通道，所述其余部分风道横通道包括 其余左线活塞风道横通道25、其余右线活塞风道横通道26、其余排 风道横通道27和其余新风道横通道28，所述部分左线活塞风道横通 道15和其余左线活塞风道横通道25相通且组成左线活塞风道横通道， 所述部分右线活塞风道横通道16和其余右线活塞风道横通道26相通 且组成右线活塞风道横通道，所述部分排风道横通道17和其余排风 道横通道27相通且组成排风道横通道，所述部分新风道横通道18和 其余新风道横通道28相通且组成新风道横通道，所述风道主体部分 2位于左右线区间隧道31、32和车站主体部分33之间，风道投入使 用后，地铁由区间隧道(车站)进入车站(区间隧道)带来的活塞风 将由风道主体进入活塞风道横通道后经由活塞风井与外部环境流通。
所述车站主体部分33与三期明挖基坑24相通，连通方式参见图 2、图3及图5；所述左右线区间隧道31、32与三期明挖基坑24相 通，连通方式参见图2、图3及图4。在车站投入使用后，列车经由 右线区间隧道32进入风道主体2随后进入车站主体33，实现进站； 列车经由车站主体33驶入风道主体2后进入右线区间隧道32，实现 列车出站。列车高速运动带来的活塞风将由列车裹挟进入风道主体2 后经由左线和右线活塞风道25、15和26、16进入左线和右线活塞风 井11和12，从而实现外部环境与地铁轨行区内部环境的风压平衡。 车站主体内部的混浊气体经由车站主体33与风道主体2的通风管线 进入排风道27、17通向排风井13后排出至外部环境；外界的新鲜空 气经由新风井14进入新风道18、28后进入风道主体2，最后进入车 站主体33，从而实现车站非轨行区部分与外界环境的气体交换，保 证站内空气清新。
其中，本发明还公开了上述深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的 施工方法，包括以下步骤：
参见图4至图6A和图6B，风道分体部分1的施工包括以下步骤：
步骤1.1：在左线活塞风井11、右线活塞风井12、排风井13和 新风井14出地面位置施作锁口圈梁，且可安装提升井架基础预埋件。
步骤1.2：进行竖井土石方开挖，随挖随支。自上而下的分层开 挖竖井，开挖步距为格栅钢架间距。本实施例节理发育区采用
Figure BDA0003727692390000101
中空注浆锚杆，打设长度L＝2.5m，打设角度15°，其中，可将左线 活塞风井11和右线活塞风井12作为一个竖井一起挖，排风井13和新风井14两个竖井同时开挖。
步骤1.3：初喷混凝土，安装格栅钢架及钢筋网。安装前应检查 净空，防止欠挖。优选的是，可在本实施例围岩条件较好采用
Figure BDA0003727692390000102
Figure BDA0003727692390000103
钢筋网喷砼，未安装格栅钢架。
步骤1.4：施作喷射混凝土封闭围岩。喷射混凝土时应注意风压 控制(0.1～0.2MPa)，避免由于风压过大而导致喷射混凝土回弹量过 大。喷嘴应与受喷面垂直，距离距离不宜大于1.5m，喷射混凝土应 分片依次自下而上进行。
步骤1.5：重复步骤1.2至步骤1.4，直至开挖到竖井底标高。
步骤1.6：竖井封底。
步骤1.7，分别从左线活塞风井11、右线活塞风井12、排风井 13、新风井14在各自风道横通道位置，联立三榀格栅钢架，打设Φ 28砂浆锚杆，长度4m，角度15°。
步骤1.8：分别从左线活塞风井11、右线活塞风井12、排风井13、新风井14全断面开挖部分左线活塞风道横通道15、部分右线活 塞风道横通道16、部分排风道横通道17和部分新风道横通道18，施 作锚杆，绑扎钢筋网，喷射混凝土。
步骤1.9：敷设底板防水层，施作底板。
步骤1.10：敷设剩余防水层，施作拱部及侧墙二衬。拱部及侧墙 二衬进度应比底板仰拱落后一个开挖进尺。
步骤1.11：重复步骤1.8至步骤1.10，直到部分左线活塞风道横 通道15、部分右线活塞风道横通道16、部分排风道横通道17和部分 新风道横通道18全部完成，且与风道主体部分2的横通道汇合。
参见图5、图7A至图7H以及图8，风道主体部分2的施工包括 以下步骤：
步骤2.1：参见图7A，在其中一个实施例中，因地势高差较大， 基坑上方可进行放坡处理，采用土钉墙支护。开挖前应进行坑内降水， 将地下水位降至最终基坑开挖面下1m处；在边坡顶应做好截水沟及 地面硬化，防止地表水渗入坡底。
步骤2.2：岩石地层打设一级钢管桩，本实施例因为基坑深度较 深未打钢管桩，土石方开挖采用控制光面爆破，并在离设计坡壁3米 处改用人工开挖。在施工时需多次测量，防止超挖欠挖。
步骤2.3：施作冠梁，架设角撑并打设预应力锚杆。
步骤2.4：向下进行土方开挖，及时支撑。自上而下逐层开挖一 期明挖基坑21，开挖步距为锚杆间距，严禁超挖。开挖后立即喷射 一层混凝土封闭围岩，然后打设锚杆，挂钢筋网，再施作喷射混凝土 面板。
步骤2.5：逐层开挖一期明挖基坑21至拱盖脚支座处标高，亦即 水平横通道初支顶部标高，暂停一期明挖基坑21的施工，开始进行 暗挖拱盖部分22的施工。
步骤2.6：在明挖基坑内打设超前大管棚。为保证长管棚施工精 度，可设
Figure BDA0003727692390000121
壁厚5mm的导向钢管，L＝0.8m。长管棚应覆盖整 个拱盖水平深度，本实施例的拱盖长度为14.5m，故选用长管棚为16m， 用每节长4m的热轧无缝钢管(直径108mm，管壁厚6mm)以丝扣 连接而成。注浆采用水泥浆液，水灰比1：1，注浆压力为0.5～2.0MPa。 注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管，增强管棚强度。
步骤2.7：根据围岩情况采用100～200mm厚喷砼或200～500mm 厚混凝土封闭掌子面，防止掌子面失稳。
步骤2.8：如图7B所示，因掌子面跨度较大，明挖基坑与暗挖部 分交界处受力情况复杂，暗挖拱盖部分宜采用分段进洞开挖。可先依 次开挖两侧壁导洞I、J，立即喷射C25混凝土封闭围岩，架立格栅拱 架，架立临时钢支撑、绑扎钢筋网，喷射混凝土。
步骤2.9：每个格栅拱架架立后，都应将格栅脚部的地基虚土刨 去，做100厚喷砼垫层作为格栅脚部基础，保证格栅稳定。必要时， 也可做可靠的木板垫层。
步骤2.10：纵向错距5m左右开挖中间两个导洞K、L，开挖后立 即喷射C25混凝土封闭围岩，架立格栅拱架，架立临时钢支撑、绑扎 钢筋网，喷射混凝土。
步骤2.11：如图7C所示，施作拱盖结构，分段拆除跨中临时支 撑，拆撑时应加强监控测量，根据监测结果反馈指导施工，及时调整 拆撑分段长度，保证拱部安全。大拱施作应一次成型，不得分部灌注。
步骤2.12：如图7D所示，在拱盖结构保护下进行二期基坑23 开挖。二期明挖基坑分为两部分，一部分为一期基坑继续向下开挖， 另一部分为由暗挖段在拱盖的保护下向下盖挖。在施工时依旧采用先 支后挖的原则，开挖后立即喷射一层混凝土封闭围岩，然后打设锚杆， 挂钢筋网，再施作喷射混凝土面板，待支护强度达到设计要求时方可 继续开挖。
步骤2.13：如图7E所示，开挖至风道横通道底标高后暂停开挖， 开始向两侧开马头门进洞，开挖四条其余部分风道横通道。
其中，所述步骤2.13可包含如下要点：
1、所述四条其余部分风道横通道中，所述其余部分风道横通道 包括其余左线活塞风道横通道25和其余新风道横通道28进洞口位于 一期明挖基坑下方，其余右线活塞风道横通道26和其余排风道横通 道27进洞口位于拱盖下方，这是为减少对拱盖结构的扰动，保证施 工安全，从而两种横通道采用不同的开挖方式。
2、所述明挖基坑下方的其余左线活塞风道横通道25和其余新风 道横通道28进洞采用全断面开挖，具体步骤为：
A、开挖全断面，施作锚杆，绑扎钢筋网，喷射混凝土。
B、敷设底板防水层，施作底板。
C、敷设剩余防水层，施作拱部及侧墙二衬。拱部及侧墙二衬进 度应比底板仰拱落后一个开挖进尺。
3、所述拱盖下方的其余右线活塞风道横通道26和其余排风道横 通道27采用中隔壁法(CD法)开挖，具体步骤为：
A、开挖左侧导洞，立即初喷混凝土封闭围岩，架立
Figure BDA0003727692390000141
25格栅钢 拱架和竖向临时工22型钢支撑，绑扎钢筋网后喷射150mm厚混凝土。
B、错开0.5m后，开挖右侧导洞，立即初喷混凝土封闭围岩，架 立格栅钢拱架，每个格栅架立后都应将格栅脚部地基的虚土刨去，做 100mm厚的喷砼垫层作为格栅脚部基础，以保证格栅稳定。
C、拱盖达到设计强度后，再拆除临时型钢支撑工22，施作马头 门处风道二衬结构。
D、马头门段长度约3m，开挖进尺不宜超过0.5m，出马头门段 后采用全断面法开挖，步骤如上述2所示。
4、所述四条其余部分风道横通道最终与上述步骤1.11中由风井 开出的部分横通道分别汇合，形成完整连通的风道横通道。当两方施 工掌子面接近时，应当一方停止施工，另一方继续掘进。
步骤2.14：其余部分风道横通道的二衬施作完成后，准备继续进 行下部土方开挖。由风道横通道底标高沿车站主体结构外轮廓线垂直 分隔出三期基坑24开挖部分。与车站主体轮廓垂直方向无重合部分 的二期基坑采用200mm厚C20混凝土封底。
步骤2.15：如图7F所示，在钢管桩范围内继续向下开挖，及时 支撑。基坑开挖应从上到下依次分层进行开挖，严格控制开挖高度， 每段施工长度为肋梁竖向间距，开挖至设计标高后及时挂网喷砼，打 设预应力锚索，施作肋梁或肋柱，减少基坑无支护暴露时间，同一水 平施工段，应从岩石层面高处向低处施工。在支撑未达到正常使用前 严禁超挖下层土方。
步骤2.16、坑开挖至基坑垫层以上300mm时，应进行基坑验收， 并采用人工挖除剩余土方，挖至设计标高后应即时平整基坑，疏干坑 内积水，并及时施作垫层。
步骤2.17、以风道主体基坑作为车站主体及区间隧道的施工竖井， 可以提高运渣出渣效率，对于采用盾构掘进开挖的区间隧道，风道主 体基坑可以方便盾构机的吊装。为实现所述功能，参见图8，由风道 主体基坑暗挖车站主体应采取以下步骤：
1.判断围岩级别，确定支护方案及暗挖工法。本实施例车站主体 进洞围岩等级为Ⅱ级，故不设超前支护措施，采用三台阶法七步法开 挖，如图8所示。
2.开挖上部弧形导洞a，开挖后立即初喷混凝土封闭围岩，打设 锚杆并架立格栅钢架，再次喷砼完成上部弧形导洞a初支。
3.开挖中部两侧导洞b、c台阶，施作该部分初支。
4.开挖下部两侧导洞d、e台阶，施作初支。所述部弧形导洞、 中部两侧导洞和下部两侧导洞的台阶依次落后前一台阶2～3m，如图 9所示。
5.上、中、下部核心土f-1、f-2、f-3开挖，依次落后5～8m。
6.施作地层，铺设防水层，施作二衬地板。
7.施作拱墙二衬。
步骤2.18、如图7G所示，车站主体结构全断面暗挖进洞后，及 时铺设风道主体结构防水层，然后开始顺序从下往上施作风道主体二 衬结构。
步骤2.19、参见图7H，待风道主体混凝土二衬结构达到设计强 度的75％后，回填土方并夯实，恢复地面。
包括风道主体和出地面段。其中出地面段包括左线活塞风道、右 线活塞风道、新风道、排风道、左线活塞风井、右线活塞风井、排风 井、新风井及消防出入口。其中活塞风井、排风井、新风井及消防出 入口采用倒挂井壁法施工，活塞风道、新风道、排风道通过风井底部 及主体部分开马头门进洞后采用暗挖法施工。
其中风道主体部分为地下五层结构，可以采用明挖法施工。考虑 到地面施工储备空间可能不足的情况，本发明建议采用明暗挖结合的 方式进行施工。其中地下一层采用明暗挖结合工法，四个水平风道： 左右线活塞风道、排风道、新风道由地下一层甩出分别通向左右线活 塞风井、排风井、新风井及消防出入口。地下二层至地下五层为二期 明挖部分。地下四层与车站主体站厅层连接，地下五层连接区间隧道 与车站主体站台层。列车在运行时将通过风道地下五层进出车站，所 带来的活塞风及热量等将通过风道主体通向四个水平风道后经由四 个风井传向外部环境。
因为顶出式风道主体位于区间与车站主体之间，因此在整体施工 筹划上，风道主体的明挖基坑可以作为车站主体和区间隧道所需的出 渣竖井或盾构始发接收井等。基坑规模较大、转折少，相较于设置临 时竖井、斜井更便于施工，可以加快施工进度节约工期；并且其作为 车站的附属结构不需要后期回填，具有更好的经济效益。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本 发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附 图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的 作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的 范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (10)

1.一种深埋地铁车站竖向正交顶出式风道结构，包括风道分体部分和风道主体部分，其特征在于：
所述风道分体部分位于风道主体部分两侧，且施工时风道分体部分和风道主体部分同时进行，所述风道分体部分包括左线活塞风井、右线活塞风井、排风井、新风井以及部分风道横通道，所述部分风道横通道包括部分左线活塞风道横通道、部分右线活塞风道横通道、部分排风道横通道和部分新风道横通道；所述风道主体部分分为一期明挖基坑、暗挖拱盖部分、二期明挖基坑、三期明挖基坑以及其余部分风道横通道，所述其余部分风道横通道包括其余左线活塞风道横通道、其余右线活塞风道横通道、其余排风道横通道和其余新风道横通道，所述部分左线活塞风道横通道和其余左线活塞风道横通道相通且组成左线活塞风道横通道，所述部分右线活塞风道横通道和其余右线活塞风道横通道相通且组成右线活塞风道横通道，所述部分排风道横通道和其余排风道横通道相通且组成排风道横通道，所述部分新风道横通道和其余新风道横通道相通且组成新风道横通道，所述风道主体部分位于区间隧道和车站主体部分之间。
2.一种深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：
所述风道分体部分的施工包括以下步骤：
步骤1.1：在左线活塞风井、右线活塞风井、排风井和新风井出地面位置施作锁口圈梁，且安装提升井架基础预埋件；
步骤1.2：进行竖井土石方开挖，随挖随支；
步骤1.3：初喷混凝土，安装格栅钢架及钢筋网；
步骤1.4：施作喷射混凝土封闭围岩；
步骤1.5：重复步骤1.2至步骤1.4，直至开挖到竖井底标高；
步骤1.6：竖井封底；
步骤1.7：分别从左线活塞风井、右线活塞风井、排风井、新风井在各自风道横通道位置，联立三榀格栅钢架，打设砂浆锚杆；
步骤1.8：分别从左线活塞风井、右线活塞风井、排风井、新风井全断面开挖部分左线活塞风道横通道、部分右线活塞风道横通道、部分排风道横通道和部分新风道横通道，施作锚杆，绑扎钢筋网，喷射混凝土；
步骤1.9：敷设底板防水层，施作底板；
步骤1.10：敷设剩余防水层，施作拱部及侧墙二衬；
步骤1.11：重复步骤1.8至步骤1.10，直到部分活塞风道横通道完成；
所述风道主体部分的施工包括以下步骤：
步骤2.1：开挖前应进行坑内降水，将地下水位降至最终基坑开挖面下1m处；在边坡顶应做好截水沟及地面硬化，防止地表水渗入坡底；
步骤2.2：岩石地层打设一级钢管桩；
步骤2.3：施作冠梁，架设角撑并打设预应力锚杆；
步骤2.4：向下进行土方开挖，自上而下逐层开挖一期明挖基坑，开挖后喷射一层混凝土封闭围岩，然后打设锚杆，挂钢筋网，再施作喷射混凝土面板；
步骤2.5：逐层开挖一期明挖基坑至拱盖脚支座处标高，亦即水平横通道初支顶部标高，开始进行暗挖拱盖部分的施工；
步骤2.6：在明挖基坑内打设超前大管棚；
步骤2.7：采用100～200mm厚喷砼或200～500mm厚混凝土封闭掌子面；
步骤2.8：先依次开挖两侧壁导洞，喷射混凝土封闭围岩，架立格栅拱架，架立临时钢支撑、绑扎钢筋网，喷射混凝土；
步骤2.9：每个格栅拱架架立后，将格栅脚部的地基虚土刨去，做100厚喷砼垫层作为格栅脚部基础，保证格栅稳定；
步骤2.10：纵向错距5m左右开挖中间两个导洞，开挖后立即喷射混凝土封闭围岩，架立格栅拱架，架立临时钢支撑、绑扎钢筋网，喷射混凝土；
步骤2.11：施作拱盖结构，分段拆除跨中临时支撑；
步骤2.12：在拱盖结构保护下进行二期基坑开挖；
步骤2.13：开挖至风道横通道底标高后暂停开挖，开始向两侧开马头门进洞，开挖四条其余部分风道横通道；
步骤2.14：其余部分风道横通道的二衬施作完成后，继续进行下部土方开挖，由风道横通道底标高沿车站主体结构外轮廓线垂直分隔出三期基坑开挖部分；
步骤2.15：在钢管桩范围内继续向下开挖，及时支撑；
步骤2.16：坑开挖至基坑垫层以上300mm时，进行基坑验收，并采用人工挖除剩余土方，挖至设计标高后应即时平整基坑，疏干坑内积水，并及时施作垫层；
步骤2.17：由风道主体基坑进行车站主体的暗挖施工；
步骤2.18：车站主体结构全断面暗挖进洞后，铺设风道主体结构防水层，然后开始顺序从下往上施作风道主体二衬结构；
步骤2.19：待风道主体混凝土二衬结构达到设计强度的75％后，回填土方并夯实，恢复地面。
3.如权利要求2所述的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：
步骤2.6中为保证长管棚施工精度，设
Figure FDA0003727692380000041
壁厚5mm的导向钢管，L＝0.8m；长管棚覆盖整个拱盖水平深度。
4.如权利要求3所述的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：长管棚为16m，用每节长4m的热轧无缝钢管以丝扣连接而成；注浆采用水泥浆液，水灰比1：1，注浆压力为0.5～2.0MPa；注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管，增强管棚强度。
5.如权利要求2所述的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：步骤2.12中二期明挖基坑分为两部分，一部分为一期基坑继续向下开挖，另一部分为由暗挖段在拱盖的保护下向下盖挖；在施工时采用先支后挖的原则，开挖后立即喷射一层混凝土封闭围岩，然后打设锚杆，挂钢筋网，再施作喷射混凝土面板。
6.如权利要求2所述的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：所述步骤2.13中所述其余左线活塞风道横通道和其余新风道横通道进洞口位于一期明挖基坑下方，其余右线活塞风道横通道和其余排风道横通道进洞口位于拱盖下方。
7.如权利要求6所述的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：所述明挖基坑下方的其余左线活塞风道横通道和其余新风道横通道进洞采用全断面开挖，具体步骤为：
A、开挖全断面，施作锚杆，绑扎钢筋网，喷射混凝土；
B、敷设底板防水层，施作底板；
C、敷设剩余防水层，施作拱部及侧墙二衬；拱部及侧墙二衬进度应比底板仰拱落后一个开挖进尺。
8.如权利要求6所述的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：所述拱盖下方的其余右线活塞风道横通道和其余排风道横通道采用中隔壁法开挖，具体步骤为：
A、开挖左侧导洞，立即初喷混凝土封闭围岩，架立格栅钢拱架和竖向临时工型钢支撑，绑扎钢筋网后喷射150mm厚混凝土；
B、错开0.5m后，开挖右侧导洞，立即初喷混凝土封闭围岩，架立格栅钢拱架，每个格栅架立后都应将格栅脚部地基的虚土刨去，做100mm厚的喷砼垫层作为格栅脚部基础，以保证格栅稳定；
C、拱盖达到设计强度后，再拆除临时型钢支撑工，施作马头门处风道二衬结构；
D、马头门段长度约3m，开挖进尺不宜超过0.5m，出马头门段后采用全断面法开挖。
9.如权利要求6所述的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：所述四条其余部分风道横通道与上述步骤1.11中由风井开出的部分横通道分别汇合，形成完整连通的风道横通道。
10.如权利要求2所述的深埋地铁车站竖向正交顶出式风道的施工方法，其特征在于：步骤2.17中由风道主体基坑暗挖车站主体采用三台阶法七步法开挖。
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