CN116607957A - 一种多洞一体化站台机械法岛式车站及其站台层建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多洞一体化站台机械法岛式车站，包括筒状盾构保留管片，筒状盾构保留管片包括上行隧道筒状盾构保留管片和下行隧道筒状盾构保留管片，上行隧道筒状盾构保留管片和下行隧道筒状盾构保留管片通过顶部二次衬砌和底部二次衬砌连接成一体，顶部二次衬砌上侧设置有顶部初支结构，顶部初支结构上侧设置有若干预应力锚杆，底部二次衬砌下侧设置有底部初支结构；本发明可以有效减小暗挖断面，降低施工风险，避免了车站主体施工对地面交通、地下管线以及周边建筑的影响。
Description
技术领域
本发明涉及地铁站台建设技术领域，具体涉及一种多洞一体化站台机械法岛式车站及其站台层建造方法。
背景技术
目前城市轨道交通地下车站建造采用明挖或盖挖法遇到的困难和挑战越来越多。既有市政隧道、高架桥、河流及地铁线路对城市地下空间造成了越来越多的物理分，新线网往往需要加大埋深来克服障碍，导致在功能上原本仅需两层的地下车站可能变为地下三层、四层甚至五层，基坑深度由原来的15m可能增加至30m以上，导致工程风险、造价、工期以及对环境的影响显著增加。对于空间较大的岛式站台层来说，如果采用矿山法暗挖工法，需要较多辅助暗挖通道与临时施工竖井，主体暗挖隧道断面大、工序复杂、工期漫长，施工环境恶劣，安全成本与经济成本越来越高。
发明内容
为了解决上述传统工法建造地铁车站存在的问题，本发明设计了一种多洞一体化站台机械法岛式车站及其站台层建造方法，本发明可以有效减小暗挖断面，降低施工风险，避免了车站主体施工对地面交通、地下管线以及周边建筑的影响，具体技术方案如下：
本发明提出了一种多洞一体化站台机械法岛式车站，包括筒状盾构保留管片，所述筒状盾构保留管片包括上行隧道筒状盾构保留管片和下行隧道筒状盾构保留管片，所述上行隧道筒状盾构保留管片和下行隧道筒状盾构保留管片通过顶部二次衬砌和底部二次衬砌连接成一体，所述顶部二次衬砌上侧设置有顶部初支结构，所述顶部初支结构上侧设置有若干预应力锚杆，所述底部二次衬砌下侧设置有底部初支结构，所述顶部二次衬砌两端与底部二次衬砌两端均设置有钢筋混凝土纵梁，所述钢筋混凝土纵梁竖直方向通过钢管混凝土柱连接，所述钢管混凝土柱与屏蔽门配合将地下空间划分为行车空间和站台空间，所述钢管混凝土柱还通过预制风道与顶部二次衬砌连接，所述钢管混凝土柱通过预制π型站台板连接底部二次衬砌，所述预制π型站台板将扩挖站台空间由上向下隔分为站台层和设备用房，所述站台层通过扶梯连接站厅层。
进一步的，所述上行隧道筒状盾构保留管片和下行隧道筒状盾构保留管片为钢筋混凝土管片、纤维钢筋混凝土高强管片或复合式管片。
进一步的，所述上行隧道筒状盾构保留管片和下行隧道筒状盾构保留管片与钢筋混凝土纵梁的连接处设置有预留钢筋接驳器，并且设置防水嵌槽用以安装遇水膨胀止水条。
进一步的，所述顶部初支结构和底部初支结构为高性能钢纤维喷射混凝土结构，所述顶部二次衬砌和底部二次衬砌为钢筋混凝土结构，所述顶部初支结构和底部初支结构与顶部二次衬砌和底部二次衬砌之间为喷膜防水结构。
进一步的，所述上行隧道筒状盾构保留管片和下行隧道筒状盾构保留管片的两端通过钢筋接驳器与钢筋混凝土纵梁固接，所述部分顶部二次衬砌和部分底部二次衬砌与钢筋混凝土纵梁同时浇筑，并且所述部分顶部二次衬砌和部分底部二次衬砌预留连接钢筋与施工缝钢板止水带。
此外，本发明还提出了一种多洞一体化站台机械法岛式车站的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，通过盾构法建造两条盾构隧道作为上下行车隧道；
步骤二，在两条盾构隧道中部进行扩挖贯通形成扩挖站台空间，将盾构隧道空间与扩挖站台空间作为整体空间分析其围岩稳定性，通过围岩强度应力状态确定最小围岩覆盖层厚度，不考虑覆盖层围岩应力释放，将扩挖后的全部不平衡应力作用至上行隧道筒状盾构保留管片、下行隧道筒状盾构保留管片、顶部初支结构、底部初支结构、顶部二次衬砌和底部二次衬砌，根据地质素描按需设置预应力锚杆；
采用载荷结构模型，分析全水头静水压力作用下的结构内力上限，通过工况组合设计由所述上行隧道筒状盾构保留管片、下行隧道筒状盾构保留管片、顶部二次衬砌、底部二次衬砌、钢筋混凝土纵梁和钢管混凝土柱组成的支护结构体系刚度；
根据屏蔽门模数设置钢管混凝土柱的柱间距，在扩挖站台空间内通过预制π型站台板隔分出站台层和设备用房；
步骤三，通过明挖法或顶管法建造站厅层并设置扶梯斜通道连通站台层；
步骤四，通过明挖法或斜向盾构法建造出入口和风亭，形成完整的地铁车站。
进一步的，围岩与由所述上行隧道筒状盾构保留管片、下行隧道筒状盾构保留管片、顶部二次衬砌、底部二次衬砌、钢筋混凝土纵梁和钢管混凝土柱组成的支护结构体系共同发挥承载作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
多洞一体化站台机械法岛式车站能够有效满足车站工艺及功能，同时减小暗挖断面，降低了施工风险，除附属结构外，基本不需要交通疏解、管线改迁，避免了车站主体施工对地面交通、地下管线、周边建筑的影响，减少了粉尘、振动、噪音等污染，在不增加盾构直径的情况下根据地质条件结合扩挖，形成盾构隧道与机械化扩挖相结合的地铁岛式站台层建造工法，可以避免在高楼林立、交通拥挤、管线密集的城市主干道采用“开膛破肚”式的明挖、盖挖法或大面积的矿山法修建地铁车站的种种弊端，有显著的社会效益、安全效益和经济效益。两侧站台直接联通，站厅到站台客流路径唯一，目的明确；站台、站厅空间贯通及通视性较好，使用舒适度高；站台、区间一体化，同时盾构断面内可直接设置竖向单渡线及停车线，提高大盾构区间的利用率，优化线路的配线设置。
附图说明
图1为本发明车站横剖面示意图。
图2为本发明车站结构示意图。
图3为本发明盾构隧道洞内支顶加固及拆除管片示意图。
图4为本发明机械化扩挖喷射混凝土、锚杆、初支及防水层施作示意图。
图5为本发明梁柱体系施作示意图。
图6为本发明二次衬砌与预制π型站台板施作示意图。
图中：1-上行隧道筒状盾构保留管片；2-下行隧道筒状盾构保留管片；3-顶部初支结构；4-底部初支结构；5-预应力锚杆；6-顶部二次衬砌；7-底部二次衬砌；8-钢筋混凝土纵梁；9-钢管混凝土柱；10-预制风道；11-预制π型站台板；12-站台层；13-设备用房；14-扶梯；15-站厅层。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。
参阅图1至图6，本发明提供的一种实施例如下:
本发明提出了一种多洞一体化站台机械法岛式车站，包括筒状盾构管片，筒状盾构管片包括筒状盾构保留管片和筒状盾构拟拆除管片，筒状盾构保留管片包括上行隧道筒状盾构保留管片1和下行隧道筒状盾构保留管片2，筒状盾构拟拆除管片包括上行隧道筒状盾构拟拆除管片和下行隧道筒状盾构拟拆除管片，上行隧道筒状盾构拟拆除管片和下行隧道筒状盾构拟拆除管片为玻璃纤维筋管片，上行隧道筒状盾构保留管片1和下行隧道筒状盾构保留管片2为钢筋混凝土管片、纤维钢筋混凝土高强管片或复合式管片，上行隧道筒状盾构保留管片1和下行隧道筒状盾构保留管片2通过顶部二次衬砌6和底部二次衬砌7连接成一体，上行隧道筒状盾构保留管片1和下行隧道筒状盾构保留管片2与钢筋混凝土纵梁8的连接处设置有预留钢筋接驳器，并且设置防水嵌槽用以安装遇水膨胀止水条，顶部初支结构3上侧设置有若干预应力锚杆5，顶部二次衬砌6上侧设置有顶部初支结构3，底部二次衬砌7下侧设置有底部初支结构4，顶部初支结构3和底部初支结构4为高性能钢纤维喷射混凝土结构，顶部二次衬砌6和底部二次衬砌7为钢筋混凝土结构，顶部初支结构3和底部初支结构4与顶部二次衬砌6和底部二次衬砌7之间为喷膜防水结构，顶部二次衬砌6两端与底部二次衬砌7两端均设置有钢筋混凝土纵梁8，上行隧道筒状盾构保留管片1和下行隧道筒状盾构保留管片2的两端通过钢筋接驳器与钢筋混凝土纵梁8固接，部分顶部二次衬砌6和部分底部二次衬砌7与钢筋混凝土纵梁8同时浇筑，并且部分顶部二次衬砌6和部分底部二次衬砌7预留连接钢筋与施工缝钢板止水带，钢筋混凝土纵梁8竖直方向通过钢管混凝土柱9连接，钢管混凝土柱9与屏蔽门配合将地下空间划分为行车空间和站台空间，在不增加盾构直径的情况下根据地质条件结合扩挖，形成盾构隧道与机械化扩挖相结合的地铁岛式站台层建造工法，可以避免在高楼林立、交通拥挤、管线密集的城市主干道采用“开膛破肚”式的明挖、盖挖法或大面积的矿山法修建地铁车站的种种弊端，有显著的社会效益、安全效益和经济效益，钢管混凝土柱9还通过预制风道10与顶部二次衬砌6连接，钢管混凝土柱9通过预制π型站台板11连接底部二次衬砌7，预制π型站台板11将扩挖站台空间由上向下隔分为站台层12和设备用房13，站台层12通过扶梯14连接站厅层15，两侧站台直接联通，站厅到站台客流路径唯一，目的明确；站台、站厅空间贯通及通视性较好，使用舒适度高；站台、区间一体化，同时盾构断面内可直接设置竖向单渡线及停车线，提高大盾构区间的利用率，优化线路的配线设置。
此外，本发明还提出了一种多洞一体化站台机械法岛式车站的建造方法，包括以下步骤：
步骤一，通过盾构法建造两条盾构隧道作为上下行车隧道；
步骤二，在两条盾构隧道中部进行扩挖贯通形成扩挖站台空间，将盾构隧道空间与扩挖站台空间作为整体空间分析其围岩稳定性，通过围岩强度应力状态确定最小围岩覆盖层厚度，不考虑覆盖层围岩应力释放，将扩挖后的全部不平衡应力作用至上行隧道筒状盾构保留管片1、下行隧道筒状盾构保留管片2、顶部初支结构3、底部初支结构4，根据地质素描按需设置预应力锚杆5；
采用载荷结构模型，分析全水头静水压力作用下的结构内力上限，通过工况组合设计由上行隧道筒状盾构保留管片1、下行隧道筒状盾构保留管片2、顶部二次衬砌6、底部二次衬砌7、钢筋混凝土纵梁8和钢管混凝土柱9组成的支护结构体系刚度；
根据屏蔽门模数设置钢管混凝土柱9的柱间距，在扩挖站台空间内通过预制π型站台板11隔分出站台层12和设备用房13；
步骤三，通过明挖法或顶管法建造站厅层15并设置扶梯14斜通道连通站台层12；
步骤四，通过明挖法或斜向盾构法建造出入口和风亭，形成完整的地铁车站。
此外，围岩与由上行隧道筒状盾构保留管片1、下行隧道筒状盾构保留管片2、顶部二次衬砌6、底部二次衬砌7、钢筋混凝土纵梁8和钢管混凝土柱9组成的支护结构体系共同发挥承载作用。
当运行轨道交通列车A型车时，盾构隧道的内径要设定在6.8米，当运行轨道交通列车D型车时，盾构隧道的内径要设定在7.7米，上述两种情况站台层12的宽度设定在13米。综上所述，利用盾构隧道提供的空间多点横向机械化扩挖，为纵向机械化扩挖形成多个工作面后，可连续快速完成纵向循环扩挖，盾构隧道作为出渣进料通道，最终形成客流容量大且功能舒适的“三连拱”型地铁岛式站台层空间型式。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变，因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种多洞一体化站台机械法岛式车站，其特征在于，包括筒状盾构保留管片，所述筒状盾构保留管片包括上行隧道筒状盾构保留管片(1)和下行隧道筒状盾构保留管片(2)，所述上行隧道筒状盾构保留管片(1)和下行隧道筒状盾构保留管片(2)通过顶部二次衬砌(6)和底部二次衬砌(7)连接成一体，所述顶部二次衬砌(6)上侧设置有顶部初支结构(3)，所述顶部初支结构(3)上侧设置有若干预应力锚杆(5)，所述底部二次衬砌(7)下侧设置有底部初支结构(4)，所述顶部二次衬砌(6)两端与底部二次衬砌(7)两端均设置有钢筋混凝土纵梁(8)，所述钢筋混凝土纵梁(8)竖直方向通过钢管混凝土柱(9)连接，所述钢管混凝土柱(9)与屏蔽门配合将地下空间划分为行车空间和站台空间，所述钢管混凝土柱(9)还通过预制风道(10)与顶部二次衬砌(6)连接，所述钢管混凝土柱(9)通过预制π型站台板(11)连接底部二次衬砌(7)，所述预制π型站台板(11)将扩挖站台空间由上向下隔分为站台层(12)和设备用房(13)，所述站台层(12)通过扶梯(14)连接站厅层(15)。
2.根据权利要求1所述的一种多洞一体化站台机械法岛式车站，其特征在于，所述上行隧道筒状盾构保留管片(1)和下行隧道筒状盾构保留管片(2)为钢筋混凝土管片、纤维钢筋混凝土高强管片或复合式管片。
3.根据权利要求1所述的一种多洞一体化站台机械法岛式车站，其特征在于，所述上行隧道筒状盾构保留管片(1)和下行隧道筒状盾构保留管片(2)与钢筋混凝土纵梁(8)的连接处设置有预留钢筋接驳器，并且设置防水嵌槽用以安装遇水膨胀止水条。
4.根据权利要求1所述的一种多洞一体化站台机械法岛式车站，其特征在于，所述顶部初支结构(3)和底部初支结构(4)为高性能钢纤维喷射混凝土结构，所述顶部二次衬砌(6)和底部二次衬砌(7)为钢筋混凝土结构，所述顶部初支结构(3)和底部初支结构(4)与顶部二次衬砌(6)和底部二次衬砌(7)之间为喷膜防水结构。
5.根据权利要求1所述的一种多洞一体化站台机械法岛式车站，其特征在于，所述上行隧道筒状盾构保留管片(1)和下行隧道筒状盾构保留管片(2)的两端通过钢筋接驳器与钢筋混凝土纵梁(8)固接，所述部分顶部二次衬砌(6)和部分底部二次衬砌(7)与钢筋混凝土纵梁(8)同时浇筑，并且所述部分顶部二次衬砌(6)和部分底部二次衬砌(7)预留连接钢筋与施工缝钢板止水带。
6.一种多洞一体化站台机械法岛式车站的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，通过盾构法建造两条盾构隧道作为上下行车隧道；
步骤二，在两条盾构隧道中部进行扩挖贯通形成扩挖站台空间，将盾构隧道空间与扩挖站台空间作为整体空间分析其围岩稳定性，通过围岩强度应力状态确定最小围岩覆盖层厚度，不考虑覆盖层围岩应力释放，将扩挖后的全部不平衡应力作用至上行隧道筒状盾构保留管片(1)、下行隧道筒状盾构保留管片(2)、顶部初支结构(3)、底部初支结构(4)，根据地质素描按需设置预应力锚杆(5)；
采用载荷结构模型，分析全水头静水压力作用下的结构内力上限，通过工况组合设计由所述上行隧道筒状盾构保留管片(1)、下行隧道筒状盾构保留管片(2)、顶部二次衬砌(6)、底部二次衬砌(7)、钢筋混凝土纵梁(8)和钢管混凝土柱(9)组成的支护结构体系刚度；
根据屏蔽门模数设置钢管混凝土柱(9)的柱间距，在扩挖站台空间内通过预制π型站台板(11)隔分出站台层(12)和设备用房(13)；
步骤三，通过明挖法或顶管法建造站厅层(15)并设置扶梯(14)斜通道连通站台层(12)；
步骤四，通过明挖法或斜向盾构法建造出入口和风亭，形成完整的地铁车站。
7.根据权利要求6所述的一种多洞一体化站台机械法岛式车站的建造方法，其特征在于，围岩与由所述上行隧道筒状盾构保留管片(1)、下行隧道筒状盾构保留管片(2)、顶部二次衬砌(6)、底部二次衬砌(7)、钢筋混凝土纵梁(8)和钢管混凝土柱(9)组成的支护结构体系共同发挥承载作用。
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