CN116356877A - 富水砂层超宽异型地铁车站施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，包括：超宽异型地铁车站围护桩施工；超宽异型地铁车站降水井施工；建立超宽异型地铁车站桩锚支护体系基坑开挖模型；异型基坑部分开挖；计算矩形基坑部分各个施工过程的施工节拍；矩形基坑部分施工段划分，计算工期；利用等节奏异步流水法优化矩形基坑部分工期；采用中心留台，两边收坡开挖法施工矩形基坑处第一层土方；进行第一层土方的喷锚、预应力锚索施工，同步开挖第一层第2段处土方；经围檩、张拉、灌浆等强后，开挖第二层第1段土方，依次进行下段流水作业，所述方法通过建立超宽异型地铁车站桩锚支护体系基坑开挖模型，获得安全开挖长度、深度等参数，确保基坑施工安全。

Description

富水砂层超宽异型地铁车站施工方法

技术领域

本发明属于地铁施工技术领域，具体涉及一种富水砂层超宽异型地铁车站施工方法。

背景技术

目前，中国大部分车站为标准宽车站，宽度约19-23m，施工工艺及施工质量控制方面已成熟，但通过查阅文献对于超宽(50m)车站在富水砂层地区的超宽异型地铁车站桩锚支护体系基坑的研究目前还是空白，更没有形成快速施工的技术方法。

例如，中国发明专利申请号为CN202210062709.9的专利申请文献公开了一种富水砂层地铁车站明挖基坑无降水施工方法，包括以下步骤：1)根据勘察的基坑开挖场地的土质情况、地下水状况以及基坑开挖的尺寸，设置桩基础，并确定出从上向下开挖过程中第一道内支撑以及多道内支撑的设计标高；2)从地表开始向下挖出基坑内的砂土直至第一道内支撑设计标高处，在基坑相对的两个内壁之间安装多根平行的钢筋混凝土支撑，多根钢筋混凝土支撑均与基坑内壁相连接；3)继续向下挖出基坑内的砂土，挖至每一道内支撑设计标高处依次完成多道内支撑的安装，多道内支撑均位于钢筋混凝土支撑的正下方；4)在步骤3)的同时，开挖基坑至地下水位线以下处，先利用抓斗挖出砂土，再利用耙泥机吸出砂浆，并将泥浆沉淀出来的水重新注入基坑内；5)继续开挖直至开挖深度比基坑设计标高高0.1m处，停止吸出泥浆和注水，吸除浮泥并摊铺厚度为50cm碎石垫层，再浇筑厚1.5m的混凝土底板层，浇后养护7～14天，完成基坑施工。

该现有技术采用常规的施工方式进行施工，无法实现对于超宽(50m)车站在富水砂层地区的超宽异型地铁车站的安全施工。

基于现有技术存在的如上述技术问题，本发明提出了一种富水砂层超宽异型地铁车站施工方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，包括：

步骤1，超宽异型地铁车站围护桩施工；

步骤2，超宽异型地铁车站降水井施工；

步骤3，建立超宽异型地铁车站桩锚支护体系基坑开挖模型；

步骤4，利用revit软件，将围护桩支护体系的竖向平面结构与放坡支护体系的斜向平面结构相交的过渡界面平面设计图立体化；在竖向平面与斜向平面相交处增加多个不同的安全坡度，在竖向与斜向两平面间形成多个安全的过渡界面，以此来确保不同支护结构之间的体系安全；

步骤5，异型基坑部分开挖；

步骤6，计算矩形基坑部分各个施工过程的施工节拍；

步骤7，矩形基坑部分施工段划分，利用大差法、施工节拍、施工步距，计算工期；

步骤8，利用等节奏异步流水法优化矩形基坑部分工期，按2日为各个施工过程的时间间隔，将所有施工过程的作业对数与土方工程各个施工段的施工时间相匹配，将所有工作变为等节奏异步流水施工优化计算，获得优化后的工期；

步骤9，采用中心留台，两边收坡开挖法施工矩形基坑处第一层第1段25m土方；

步骤10，进行第一层土方的喷锚、预应力锚索施工，同步开挖第一层第2段处土方；

步骤11，经围檩、张拉、灌浆等强后，开挖第二层第1段土方，依次进行下段流水作业。

进一步地，步骤1中，利用旋挖钻机，间隔跳孔施工。

进一步地，步骤2中，利用反循环钻机，泥浆护壁施工，钻设无砂混凝土管管井，其中，降水井的布设沿不规则的放坡基坑顶面，呈不规则设置。

进一步地，步骤3中包括：利用MIDAS/GTS软件，输入基坑长度、超宽度、深度设计参数，设定对周边土体和建筑物影响宽度是开挖深度的3-5倍，影响深度是开挖深度的2-4倍，采用等参数设定模拟范围，土方开挖时，分层高度不大于3米，分段长度不大于25米，支护体系同步跟踪实施，在基坑开挖时，将喷锚封闭的时间控制在12h以内。

进一步地，步骤3中还包括：确定富水砂层围护桩锚索、围护桩钢支撑、放坡锚杆3种支护体系的基坑开挖的施工顺序、步距。

进一步地，步骤3中，在基坑开挖模型中，基坑3/4的面积采用围护桩配合锚索的支护形式，基坑1/4的面积采用不规则放坡网喷配合锚杆支护的形式。

进一步地，步骤6中：

根据流水施工时间参数、空间参数，按照土方施工、锚索施工、喷锚施工、钢结构施工施工过程，根据现场施工实践，获得每个施工过程的时间参数，设定施工段数M、施工过程数N、流水步距K、流水节拍t。

进一步地，步骤7中：将土方、锚索、喷锚、钢结构通过施工实践取得施工过程时间参数计算工期，获得各施工过程流水节拍的累加数列；累加数列错位相减，取正值的最大值；计算总工期：T＝∑K+∑t+∑G，其中，G为两个施工过程之间的时间间隔。

进一步地，步骤8中：结合现场施工条件，对土方施工机械、锚索机械、锚杆机、混凝土喷射机、钢支撑架设的施工指标进行分析，在获得分析数据基础上，以最大限度的进行土方施工为核心，按照相适应的流水节拍和流水步距，计算流水施工参数，将土方施工、锚索施工、喷锚施工、钢结构施工过程的流水节拍t存在最大公约数设为流水步距K；各个施工过程按倍数增加专业对数，其中，专业队总数N，将异节奏流水施工变为等节奏流水施工优化工期。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，通过建立超宽异型地铁车站桩锚支护体系基坑开挖模型，获得安全开挖长度、深度等参数，确保基坑施工安全；

2、本发明所述富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，将围护桩支护体系竖向平面结构与放坡支护体系斜向平面结构相交的过渡界面平面设计图立体化，实现放坡结构与围护桩结构相交处多重坡率组合，确保了基坑开挖时的安全性；

3、本发明所述富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，确定各个施工过程的日工作效率、利用大差法计算总工期，按2日为各个施工过程的时间间隔，将所有施工过程的作业对数与土方工程各个施工段的施工时间相匹配，将所工作变为等节奏异步流水施工优化计算，实现了工期优化。

附图说明

图1为本发明实施例中基坑部分区域的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

所述富水砂层超宽异型地铁车站施工方法包括：

步骤1，超宽异型地铁车站围护桩施工：

利用旋挖钻机，间隔跳孔施工；

步骤2，超宽异型地铁车站降水井施工：

利用反循环钻机，泥浆护壁施工，无砂混凝土管管井；

步骤3，利用MIDAS/GTS软件建立超宽异型地铁车站桩锚支护体系基坑开挖模型：

输入基坑长度、超宽度、深度等设计参数，设置对周边土体和建筑物影响宽度是开挖深度的3-5倍，影响深度是开挖深度的2-4倍，等参数设定模拟范围，得出土方开挖时，应分层高度不大于3米，分段长度不大于25米，支护体系同步跟踪实施，在基坑开挖时，将喷锚封闭的时间控制在12h以内；

步骤4，采用Revit软件建立了异型围护结构多支护体系过渡界面节点结构分析模态，进行多重坡率进行组合条件下土钉与桩锚支护结合处的参数设计修正：

例如，在实际施工中，基坑的坡口线与坡脚线为同一条线，意味着要垂直开挖下去，但实际情况无法做到竖直开挖的，采取改变坡口线位置，调整为放坡开挖形式，用Revit软件进行过渡界面节点结构模态分析，形成多重坡率进行组合方式，分块进行坡率变化，保证基坑坡面结构稳定，利用revit软件深化围护桩与放坡体系交界处多坡率变化的节点数据处理，修正设计放坡和支护参数，确保支护体系最薄弱处的安全施工；

步骤5，如图1所示，开挖图1右侧异型基坑部分4、5、7部分区域，4、5、7区域放坡开挖，每层不超过MIDAS模拟开挖深度3m，每一层开挖分段长度不超过MIDAS模拟开挖长度25m，开挖完成后6h内施工锚杆并喷锚；

步骤6，矩形基坑部分各个施工过程的施工节拍计算：

根据流水施工时间参数、空间参数，按照土方施工、锚索施工、喷锚施工、钢结构施工等施工过程，通过现场施工实践，取得每个施工过程的时间参数，设定施工段数M、施工过程数N、流水步距K、流水节拍t；

步骤7，矩形基坑部分施工段划分，利用大差法、施工节拍、施工步距，计算工期，将土方、锚索、喷锚、钢结构通过施工实践取得施工过程时间参数计算工期，各施工过程流水节拍的累加数列；错位相减，取正值的最大值；计算总工期：T＝∑K+∑t+∑G，其中，G为两个施工过程之间的时间间隔，本实施例中时间间隔为0；

步骤8，利用等节奏异步流水法优化矩形基坑部分工期：

结合现场施工条件，对土方施工机械、锚索机械、锚杆机、混凝土喷射机、钢支撑架设的施工指标进行分析，在此基础上，以最大限度的进行土方施工为核心，按照一定的流水节拍和流水步距，计算流水施工参数；

将土方施工、锚索施工、喷锚施工、钢结构施工过程的流水节拍t的最大公约数设为流水步距K；各个施工过程按倍数增加专业对数，其中，专业队总数N，将异节奏流水施工变为等节奏流水施工优化工期；

步骤9，如图1所示，采用中心留台，两边收坡开挖法施工矩形基坑处中1、2、6、3区域第一层第1段25m土方，每层3m；第一层第1段土方完成后，12h内进行喷锚、锚索、围檩、张拉、灌浆等工艺；

步骤10，进行第一层土方的喷锚、预应力锚索施工时，同步开挖第一层第2段处土方；

步骤11，围檩、张拉、灌浆等强后，开挖第二层第1段土方，依次进行下段流水作业，第一层，按1、2、3、4、5、6…，的施工段数，水平开挖支护施工，第二层，落后第一层2个施工段数，在竖直方向开展开挖支护施工。

在上述实施例中，所述超宽异型指的是地铁车站基坑为不规则形状，平均宽度在30-60m；

在上述实施例的步骤7中，矩形标准段施工工艺为：土方、喷锚、锚索、钢结构四个施工过程，在图1中实现的区域为：1、2、3、6；计算矩形标准段中的土方、喷锚、锚索、钢结构的施工总工程量，划分竖向施工两层数、水平7个施工段数，确定每一施工段的各个施工过程的工程量，将矩形标准段中的土方、喷锚、锚索、钢结构四个施工过程分别选取一个施工队形成一个完整的班组固定人员、设备，每一个施工过程由这个完整的班组进行施工实践，将每一个施工过程连续工作5日，计算日均工程量，为该工艺的日工作效率；

例如：每一层分7个施工段：

施工过程1(土方)：2天施工一个施工段；

施工过程2(喷锚)：2天施工一个施工段；

施工过程3(锚索)：6天施工一个施工段；

施工过程4(钢结构)：2天施工一个施工段；

利用大差法计算总工期：

则各施工过程流水节拍的累加数列为：

施工过程1：2，4，6，8，10，12，14；

施工过程2：2，4，6，8，10，12，14；

施工过程3：6，12，18，24，30，36，42；

施工过程4：2，4，6，8，10，12，14；

数列错位相减，取正值最大值得流水步距；

施工过程1—施工过程2＝(2，4，6，8，10，12，14)—(2，4，6，8，10，12，14)

＝2，同理，施工过程2—施工过程3＝2，施工过程3—施工过程4＝30；

总工期计算：

T＝流水步距和值+最后一步施工过程7段和值＝(2+2+30)+14＝48天；

48天为未优化前的工期。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。

Claims (9)

1.一种富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，包括：

步骤1，超宽异型地铁车站围护桩施工；

步骤2，超宽异型地铁车站降水井施工；

步骤3，建立超宽异型地铁车站桩锚支护体系基坑开挖模型；

步骤4，利用revit软件，将围护桩支护体系的竖向平面结构与放坡支护体系的斜向平面结构相交的过渡界面平面设计图立体化；在竖向平面与斜向平面相交处增加多个不同的安全坡度，在竖向与斜向两平面间形成多个安全的过渡界面，以此来确保不同支护结构之间的体系安全；

步骤5，异型基坑部分开挖；

步骤6，计算矩形基坑部分各个施工过程的施工节拍；

步骤7，矩形基坑部分施工段划分，利用大差法、施工节拍、施工步距，计算工期；

步骤8，利用等节奏异步流水法优化矩形基坑部分工期，按2日为各个施工过程的时间间隔，将所有施工过程的作业对数与土方工程各个施工段的施工时间相匹配，将所有工作变为等节奏异步流水施工优化计算，获得优化后的工期；

步骤9，采用中心留台，两边收坡开挖法施工矩形基坑处第一层第1段25m土方；

步骤10，进行第一层土方的喷锚、预应力锚索施工，同步开挖第一层第2段处土方；

步骤11，经围檩、张拉、灌浆等强后，开挖第二层第1段土方，依次进行下段流水作业。

2.根据权利要求1所述的富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，步骤1中，利用旋挖钻机，间隔跳孔施工。

3.根据权利要求1所述的富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，步骤2中，利用反循环钻机，泥浆护壁施工，钻设无砂混凝土管管井，其中，降水井的布设沿不规则的放坡基坑顶面，呈不规则设置。

4.根据权利要求1所述的富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，步骤3中包括：利用MIDAS/GTS软件，输入基坑长度、超宽度、深度设计参数，设定对周边土体和建筑物影响宽度是开挖深度的3-5倍，影响深度是开挖深度的2-4倍，采用等参数设定模拟范围，土方开挖时，分层高度不大于3米，分段长度不大于25米，支护体系同步跟踪实施，在基坑开挖时，将喷锚封闭的时间控制在12h以内。

5.根据权利要求1所述的富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，步骤6中：

根据流水施工时间参数、空间参数，按照土方施工、锚索施工、喷锚施工、钢结构施工等施工过程，根据现场施工实践，获得每个施工过程的时间参数，设定施工段数M、施工过程数N、流水步距K、流水节拍t。

6.根据权利要求5所述的富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，步骤7中：将土方、锚索、喷锚、钢结构通过施工实践取得施工过程时间参数计算工期，获得各施工过程流水节拍的累加数列；累加数列错位相减，取正值的最大值；计算总工期：

T＝∑K+∑t+∑G，其中，G为两个施工过程之间的时间间隔。

7.根据权利要求1或6所述的富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，步骤8中：结合现场施工条件，对土方施工机械、锚索机械、锚杆机、混凝土喷射机、钢支撑架设的施工指标进行分析，在获得分析数据基础上，以最大限度的进行土方施工为核心，按照一定的流水节拍和流水步距，计算流水施工参数，将土方施工、锚索施工、喷锚施工、钢结构施工过程的流水节拍t存在最大公约数设为流水步距K；各个施工过程按倍数增加专业对数，其中，专业队总数N，将异节奏流水施工变为等节奏流水施工优化工期。

8.根据权利要求1所述的富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，步骤3中还包括：确定富水砂层围护桩锚索、围护桩钢支撑、放坡锚杆3种支护体系的基坑开挖的施工顺序、步距。

9.根据权利要求1所述的富水砂层超宽异型地铁车站施工方法，其特征在于，步骤3中，在基坑开挖模型中，基坑3/4的面积采用围护桩配合锚索的支护形式，基坑1/4的面积采用不规则放坡网喷配合锚杆支护的形式。

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