CN117108303A - 一种未预留接口既有运营车站下穿结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种未预留接口既有运营车站下穿结构及施工方法，包括位于既有运营车站本体两侧的暗挖工作井，两个暗挖工作井之间设有位于既有运营车站本体下方的两个下穿通路，通过暗挖工作井在不具备盾构法、顶推法施工条件下的既有运营车站本体下方进行施工，以便于开挖用于地铁穿行的两个下穿通路，通过采用MJS工法机械对暗挖结构外侧土体进行加固，形成围护桩体结构，在既有运营车站本体没有预留接口的情况下对下穿通路起到防渗、挡土、止水以及承重的作用，在加固土体内水平冻结孔施工形成冻土壁作为临时支护结构，阻隔地下水侵入，进而形成干燥的施工环境，在既有运营车站下方施工无法采用常规围护结构的情况下，保证止水效果。

Description

一种未预留接口既有运营车站下穿结构及施工方法
技术领域
本发明涉及暗挖施工技术领域，具体涉及一种未预留接口既有运营车站下穿结构及施工方法。
背景技术
在城市的发展过程中，地铁凭借其载客量大、高速、准时的特点，发挥了至关重要的作用，随着近年来地铁建设强度增加，地铁线路逐渐成片成网，换乘站日益增多，但由于地铁建设的规划轮次间隔时间较长，早批次的部分地铁车站在先期设计过程中无法确定是否存在远期换乘车站，或换乘车站的具体位置不确定，因此无法在结构上预留接口。
下穿此类运营地铁车站，涉及到暗挖法自身的工程风险控制、对上方运营车站的变形控制，特别是高水位的软土地区，面临的问题是：新建的暗挖结构需位于既有车站下方较深位置，当既有运营车站下方主要为淤泥质粉质黏土、粉砂夹粉土地层时，该地层呈流塑状，对开挖扰动极度敏感，沉降控制难度大，由于上部存在淤泥质土层，透水性能弱在粉砂粉土层存在承压水，造成开挖掌子面稳定性能差，一旦地下水土涌入，必然造成上方运营的地铁车站产生较大变形，且对周边建构筑物、道路、管线造成不利影响，基于此，在既有运营车站下方施工时，无法采用常规围护结构，无法保证止水效果。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种未预留接口既有运营车站下穿结构，包括位于既有运营车站本体两侧的暗挖工作井，两个所述暗挖工作井之间设有位于既有运营车站本体下方的两个下穿通路，各个所述下穿通路的槽壁上设有若干起到支撑作用的支撑格栅，各个所述下穿通路外设有起到加固作用的MJS围护桩体结构。
为实现上述目的，通过暗挖工作井的作用对不具备盾构法、顶推法施工条件下的既有运营车站本体下方进行施工，以便于开挖用于地铁穿行的两个下穿通路，通过MJS围护桩体结构，作为围护结构，在既有运营车站本体没有预留接口的情况下对下穿通路起到防渗、挡土、止水以及承重的作用，通过支撑格栅的作用对下穿通路起到支撑作用。
进一步地，所述MJS围护桩体结构包括均匀设置在下穿通路侧壁外的若干MJS半圆桩，所述下穿通路与既有运营车站本体底部连接处设置有若干MJS全圆桩，若干所述MJS半圆桩和若干MJS全圆桩形成山字型结构。
进一步地，所述下穿通路槽壁设有初级砼浇筑层，所述下穿通路槽底设有砼浇筑底板，所述下穿通路槽壁及下穿通路槽顶分别设有砼浇筑侧板和砼浇筑顶板，所述初级砼浇筑层位于砼浇筑侧板和砼浇筑顶板与下穿通路之间。
进一步地，所述暗挖工作井槽壁设有入岩的地下连续墙，所述暗挖工作井槽底设有砼回填层。
进一步地，所述下穿通路上设有位于供地铁穿行的地铁穿行轨道旁侧且供行人站立的站台以及供管路穿过的管路安装架。
一种未预留接口既有运营车站下穿结构的施工方法，包括以下步骤：
S1：施工水平MJS加固，在已施工的暗挖工作井侧壁安装孔口密封装置，采用MJS工法机械穿过密封装置对暗挖结构外侧土体进行加固；
S2：水平冻结孔施工，水平冻结孔打设位于加固土体内，采用双侧对打施工；
S3：安装防护门，在开挖侧地连墙处安装防护门，并且配备为防护门供气的空压机；
S4：破除洞门，开挖及维护冻结，开挖区域地连墙上安装安全门，破除安全门内区域，保留剩余区域地连墙，开挖的同时架设初支格栅形成支撑格栅，支撑格栅4完成后喷射混凝土形成初级砼浇筑层。
S5：二衬结构施工；
进一步地，在步骤S1中，各个所述下穿通路外侧向采用单排MJS半圆桩，单排所述MJS半圆桩在竖直方向上堆叠设置，各个所述下穿通路外底部均采用双排MJS半圆桩，两个下穿通路之间采用竖直方向上堆叠的双排MJS半圆桩，钻进过程中采用脱落测斜仪器进行水平桩位的纠偏，单根桩施工完成后在孔口安装端头板进行加固体养护。
进一步地，所述防护门有两个，各个所述防护门内均安装有四个安全门，且八个安全门内地连墙区域划分为两个田字形区域，并且各个田字形区域分隔为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，依次开挖所述第一区域、第二区域、第三区域和第四区域。
进一步地，步骤S5还包括：
S501：破除下穿通路初级砼浇筑层中的底部隔墙处喷射混凝土；
S502：每四榀支撑格栅保留一榀支撑格栅中竖向支撑；
S503：下穿通路底部钢筋绑扎；
S504：下穿通路底部矮边墙模板支立；
S505：下穿通路底部及矮边墙砼浇筑形成砼浇筑底板以及砼矮边侧板。
进一步地，在步骤S505中，将下穿通路分为第一段和第二段且分段施工。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)通过暗挖工作井在不具备盾构法、顶推法施工条件下的既有运营车站本体下方进行施工，以便于开挖用于地铁穿行的两个下穿通路，通过MJS围护桩体结构，对下穿通路起到防渗、挡土、止水以及承重的作用，在加固土体内水平冻结孔施工形成冻土壁作为临时支护结构，适用于含水量大、地层软弱的土层，可在密集建筑区和现有工程建筑物下施工，不需进行基坑排水,避免因抽水引起地基沉降造成对周围建筑物的不利影响，阻隔地下水侵入，进而形成干燥的施工环境，不污染大气环境,无有害物质排放,对地下水无污染，在既有运营车站下方施工无法采用常规围护结构的情况下，保证止水效果。
(2)各个防护门内地连墙区域安装四个安全门，八个安全门内地连墙区域划分为两个田字形区域，并且各个田字形区域分隔为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，依次开挖所述第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，地连墙破除只破除安全门内区域，剩余区域地连墙保留，待后浇带施工时破除，并且采用高压风镐人工凿除，通过分区域依次开挖安全门内地连墙区域，减少了每个开挖洞室的跨度，能增强隧道围岩的相对稳定性，且易于进行局部支护，减少施工组织和管理的难度，通过采用高压风镐人工凿除，有利于围岩稳定。
(3)该未预留接口既有运营车站下穿结构及其施工方法，通过一体化成型的砼浇筑底板、砼浇筑侧板和砼浇筑顶板的配合，巩固下穿通路，提高了下穿通路的稳定性。
(4)该未预留接口既有运营车站下穿结构及其施工方法，通过支撑格栅以及千斤顶的配合，及时控制既有结构及轨道安全。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。
图1是本发明的方法流程框图；
图2是本发明的整体结构示意图；
图3是本发明用于体现防护门的结构示意图；
图4是本发明用于体现MJS半圆桩的结构示意图；
图5是本发明用于体现第一区域的结构示意图。
图6是本发明的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域的开挖顺序图。
附图标记：1、既有运营车站本体；2、暗挖工作井；3、下穿通路；4、支撑格栅；5、MJS半圆桩；6、MJS全圆桩；7、初级砼浇筑层；8、砼浇筑底板；9、砼回填层；10、防护门；11、第一区域；12、第二区域；13、第三区域；14、第四区域；15、第一段；16、第二段；17、后浇带；18、地铁穿行轨道；19、站台；20、管路安装架。
具体实施方式
下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
如图1-6所示，本发明首选实施方式的一种未预留接口既有运营车站下穿结构，包括既有运营车站本体1以及位于既有运营车站本体1下方的两个下穿通路3，下穿通路3上设有位于供地铁穿行的地铁穿行轨道18旁侧且供行人站立的站台19以及供管路穿过的管路安装架20，下穿通路3中心线方向与既有运营车站本体1的中心线方向垂直，既有运营车站本体1附近为成熟的商圈和住宅区，无法在既有运营车站本体1附近地表开挖较大基坑用于开挖下穿通路3，不具备盾构法、顶推法施工条件。
如图2，既有运营车站本体1下方也未对即将建造的下穿通路3做地下连续墙以及防水围护，既有运营车站本体1下方主要为淤泥质粉质黏土、粉砂夹粉土地层，该地层呈流塑状，对开挖扰动极度敏感，沉降控制难度大，由于上部存在淤泥质土层，透水性能弱在粉砂粉土层存在承压水，造成开挖掌子面稳定性能差，基于此，在既有运营车站本体1下方施工时，无法采用常规围护结构。
如图2，为了解决上述问题，故既有运营车站本体1两侧均设有暗挖工作井2，暗挖工作井2槽壁设有入岩的地下连续墙，暗挖工作井2槽底设有砼回填层9，通过地下连续墙对暗挖工作井2起到全封闭疏干降水作用，以便于下穿通路3的施工，通过设置砼回填层9起到抗浮作用。
如图2和图4，同时两个暗挖工作井2之间设有起到止水效果的MJS围护桩体结构，MJS围护桩体结构包括设置在下穿通路3外侧向的若干MJS半圆桩5以及设置在下穿通路3与既有运营车站本体1底部连接处的若干MJS全圆桩6，各个下穿通路3外侧向采用单排MJS半圆桩5，单排MJS半圆桩5在竖直方向上堆叠设置，各个下穿通路3外底部均开用双排MJS半圆桩5，两个下穿通路3之间采用竖直方向上堆叠的双排MJS半圆桩5，MJS半圆桩5的施工顺序是由下至上依次进行，若干MJS半圆桩5和若干MJS全圆桩形成山字型结构，MJS抗压强度不小于1Mpa，钻进过程中采用脱落测斜仪器进行水平桩位的纠偏，单根桩施工完成后在孔口安装端头板进行加固体养护。
如图4和图5，之后在MJS围护桩体结构内打设水平冻结孔，由各个暗挖工作井2朝向下穿通路3的一侧采用双侧对打施工，在开挖外边缘采用中间搭接2m，其余位置中间对接的方式，在两个下穿通路3之间打设短冻结至既有运营车站本体1底部侧向，横断面呈田字型，水平冻结土体作为一种临时支护结构，适用于含水量大、地层软弱的土层，密集建筑区和现有工程建筑物下施工,不需进行基坑排水,可避免因抽水引起地基沉降造成对周围建筑物的不利影响，形成冻土壁，阻隔地下水侵入，进而形成干燥的施工环境，不污染大气环境,无有害物质排放,对地下水无污染。
如图3和图5，为了开挖位于既有运营车站本体1下方的两个下穿通路3，当冻结壁达到设计厚度，在其中一个暗挖工作井2朝向下穿通路3的一侧安装有位于地下连续墙上的八个能灵活开关且用于应急的防护门10，地下连续墙上预留钢板，防护门10与地下连续墙的预留钢板通过焊接连接，防护门10门框与地下连续墙通过双快水泥封堵。
如图3，同时配备风量不小于6m3/min的空压机为防护门10供气，防护门10关闭后应能承受地下通路处的地下水压，有效阻止暗挖区内水、土流出，开启后不得影响正常的开挖和结构施工，当开挖时发生透水、冒砂事故，应立即关闭防护门10，并向防护门10内压气，使防护门10内气压维持在设计压力。
如图3，防护门10设计耐压值不小于0.25Mpa，安装好防护门10后应进行水密性试验，先用水泵在防护门10内注满水，再用空压机加压，要求在不停止空压机时，压力能保持0.2MPa为合格。
如图2，下穿通路3开挖完成后可拆除防护门10。
如图3和图5和图6，防护门10有两个，防护门10安装后，各个防护门10内均安装有四个安全门，根据开挖施工方案将八个安全门内区域划分为两个田字形区域，各个田字形区域分隔为第一区域11、第二区域12、第三区域13和第四区域14，施工人员采用CRD工法按顺序对第一区域11、第二区域12、第三区域13和第四区域14四个区域依次开挖，开挖顺序如附图5所示，通过分区域依次开挖安全门内地连墙区域，减少了每个开挖洞室的跨度，能增强隧道围岩的相对稳定性，且易于进行局部支护，减少施工组织和管理的难度。
如图6，第一区域11、第二区域12、第三区域13和第四区域14的地下连续墙区域预先用水钻在采用高压风镐人工凿除，通过采用高压风镐人工凿除，相较于钻机钻进，更有利于围岩稳定，凿除过程中及时清理工作井混凝土渣及杂物，凿除完成后需由现场技术员复核净空尺寸，符合条件后架设初支格栅，地下连续墙凿除预先用水钻在上、左、右边界区域开孔，为地连墙破除提供临空面，便于地下连续墙的破除。
如图3和图5，之后根据现场掌子面稳定性，第一区域11、第二区域12、第三区域13和第四区域14的下穿通路3部分开挖采用整体开挖，依次对第一区域11、第二区域12、第三区域13和第四区域14进行开挖，各个区域开挖的流程均为机械上台阶开挖、人工修整边角、上断面测量、机械下台阶开挖、人工修整边角、下断面测量和架设初支格栅，单次开挖步距不大于2m，每2次开挖长度不大于三米，纵向每隔0.5m设置一榀初支格栅，每两次开挖过程中共设置六榀初支格栅，当每两次开挖区域上层为地铁轨道时，共设置八榀初支格栅，初支格栅采用I22a工字钢加工而成的口字形钢架支撑，各结构件间采用联结钢板及螺栓连接。
如图3和图5，当第四区域14开挖完成后，第一区域11、第二区域12、第三区域13和第四区域14形成下穿通路3，此时第一区域11、第二区域12、第三区域13和第四区域14中的若干初支格栅组成田字形结构，形成支撑格栅4；
如图2，支撑格栅4为与下穿通路3外壁抵触的口字形支撑，支撑格栅4中间位置设置有竖向支撑和横向支撑，支撑格栅4、竖向支撑和横向支撑之间固定连接。
如图2，为了进一步提高支撑效果，故在每隔两米的支撑格栅4两侧壁及中隔壁顶部设置3处千斤顶，千斤顶采用120t液压自锁式千斤顶，千斤顶格栅与既有运营站底部密贴后不再施加预应力，施工过程中根据第三方监测情况，随时调整千斤顶顶力，及时控制既有结构及轨道安全，千斤顶应具备单独顶升和整体协同顶升功能，支撑格栅4顶部与既有运营站底部未密贴部分采用钢楔、钢板调整。
如图2，开挖及初支过程要不定时进行洞内有害气体检测，在开挖出现空洞、有明显刺激性气味、有可见不明气体必须立即疏散人员，进行气体检测并通风，气体检测满足安全施工范围后方可进行施工，每次动火作业前必须进行气体检测，无异常方可进行动火作业。
如图2，第一区域11、第二区域12、第三区域13和第四区域14各个区域开挖时沿纵向每2m布置预埋注浆管，用于初支背后注浆，并在支撑格栅4完成后喷射混凝土形成初期支护层。
如图2，下穿通路3槽壁设有初级砼浇筑层7，支撑格栅4装配完成后喷射混凝土，喷射混凝土要分层喷护，一次喷射厚度拱部宜为5～6cm，边墙为7～10cm，喷射厚度为25-35cm，最大空帮距离不得大于3m，喷射混凝土施工采用干喷工艺，喷射机械安装好后，先注水、通风、清除下穿通路3内杂物，同时用高压风吹扫开挖面，清除开挖面尘埃，保证连续上料，严格按施工配合比配料，严格控制水灰比及坍落度，保证料流运送顺畅；操作顺序，喷射时先开水润管，再开风，后送料，以凝结效果好、回弹量小、表面湿润光泽为准。
如图2，混凝土喷射机器的喷嘴和壁面的距离保持在lm左右，喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位倾斜角约80，在喷型钢两侧的“U”形空间时，喷嘴应对向肋板。
如图2，混凝土喷射应分段、分部、分块，按先底后墙再顶、自下而上进行喷射，喷嘴需对受喷壁面作均匀的顺时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20～30cm，或采用S形往返向上移动。
如图2，喷层厚度应与型钢支撑平齐，平整度要求：墙面D/L≤1/6，拱顶D/L≤1/8。
如图2，混凝土外壁铺设有钢筋网片，钢筋网片铺设前必须进行除锈，钢筋网片与格栅钢架连接牢固，网片搭接长度不少于20cm，网片铺设应紧贴支护面并保持30mm的保护层。
如图2，通过初级砼浇筑层7的作用，对开挖出来的下穿通路3起到支撑和巩固作用，提高了下穿通路3的稳定性。
如图2，初级砼浇筑层7形成后，需要对下穿通路3进行二衬结构施工，下穿通路3槽底设有砼浇筑底板8，砼浇筑底板8为一次整体浇筑，浇筑长度为17米，砼浇筑底板8的施工顺序为：
破除下穿通路3初级砼浇筑层7中的底部隔墙处喷射混凝土；
每四榀支撑格栅4保留一榀支撑格栅4中竖向支撑；
下穿通路3底部钢筋绑扎；
下穿通路3底部矮边墙模板支立；
下穿通路3底部及矮边墙砼浇筑形成砼浇筑底板8以及砼矮边侧板；
如图2，下穿通路3槽壁及下穿通路3槽顶分别设有砼浇筑侧板和砼浇筑顶板，砼浇筑底板8形成后，还需要对下穿通路3的侧壁和顶部进行施工，此时将下穿通路3分别第一段15和第二段16分段施工，下穿通路3第一段15的施工顺序为：
在已经浇筑的砼矮边侧板之间架设横向临时支撑，拆除横向支撑；
侧墙及顶板钢筋绑扎，模板支立及砼浇筑，形成第一段15的砼浇筑侧板和砼浇筑顶板。
如图2，第二段16的下穿通路3的侧墙及顶板重复以上步骤。
如图2，下穿通路3的二衬成环后，拆除所有的横向临时支撑以及竖向支撑。
如图2，下穿通路3的第一段15和第二段16的端部均为后浇带17，后浇带17的二衬施工顺序为：
凿除后浇带17区域地下连续墙；
后浇带17底板钢筋绑扎及浇筑；
后浇带17侧墙及顶板钢筋绑扎；
模板支立及砼浇筑。
如图2，下穿通路3的第一段15由北向南施工，第一段15浇筑长度10.2m，第二段16浇筑长度6.8m。
如图2，下穿通路3施工完成后，对下穿通路3外冻结土实施逐步解冻，并且根据监测情况，通过预留注浆管进行补偿注浆。
上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。
上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (10)

1.一种未预留接口既有运营车站下穿结构，其特征在于，包括位于既有运营车站本体(1)两侧的暗挖工作井(2)，两个所述暗挖工作井(2)之间设有位于既有运营车站本体(1)下方的两个下穿通路(3)，各个所述下穿通路(3)的槽壁上均设有若干起到支撑作用的支撑格栅(4)，各个所述下穿通路(3)外设有起到加固作用的MJS围护桩体结构。
2.根据权利要求1所述的一种未预留接口既有运营车站下穿结构，其特征在于，所述MJS围护桩体结构包括均匀设置在下穿通路(3)侧壁外的若干MJS半圆桩(5)，所述下穿通路(3)与既有运营车站本体(1)底部连接处设置有若干MJS全圆桩(6)，若干所述MJS半圆桩(5)和若干MJS全圆桩(6)形成山字型结构。
3.根据权利要求1所述的一种未预留接口既有运营车站下穿结构，其特征在于，所述下穿通路(3)槽壁设有初级砼浇筑层(7)，所述下穿通路(3)槽底设有砼浇筑底板(8)，所述下穿通路(3)槽壁及下穿通路(3)槽顶分别设有砼浇筑侧板和砼浇筑顶板，所述初级砼浇筑层(7)位于砼浇筑侧板和砼浇筑顶板与下穿通路(3)之间。
4.根据权利要求1所述的一种未预留接口既有运营车站下穿结构，其特征在于，所述暗挖工作井(2)槽壁设有入岩的地下连续墙，所述暗挖工作井(2)槽底设有砼回填层(9)。
5.根据权利要求1所述的一种未预留接口既有运营车站下穿结构，其特征在于，所述下穿通路(3)上设有位于供地铁穿行的地铁穿行轨道(18)旁侧且供行人站立的站台(19)以及供管路穿过的管路安装架(20)。
6.一种未预留接口既有运营车站下穿结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：施工水平MJS加固，在已施工的暗挖工作井(2)侧壁安装孔口密封装置，采用MJS工法机械穿过孔口密封装置对暗挖结构外侧土体进行加固；
S2：水平冻结孔施工，水平冻结孔打设位于加固土体内，采用双侧对打施工；
S3：安装防护门(10)，在开挖侧地连墙处安装防护门(10)，并且配备为防护门供气的空压机；
S4：破除洞门，开挖及维护冻结，开挖区域地连墙上安装安全门，破除安全门内区域，保留剩余区域地连墙，开挖的同时架设初支格栅形成支撑格栅(4)，支撑格栅4完成后喷射混凝土形成初级砼浇筑层(7)。
S5：二衬结构施工。
7.根据权利要求6所述的一种未预留接口既有运营车站下穿结构的施工方法，其特征在于，在步骤S1中，各个所述下穿通路(3)外侧向采用单排MJS半圆桩(5)，单排所述MJS半圆桩(5)在竖直方向上堆叠设置，各个所述下穿通路(3)外底部均采用双排MJS半圆桩(5)，两个下穿通路(3)之间采用竖直方向上堆叠的双排MJS半圆桩(5)，钻进过程中采用脱落测斜仪器进行水平桩位的纠偏，单根桩施工完成后在孔口安装端头板进行加固体养护。
8.根据权利要求6所述的一种未预留接口既有运营车站下穿结构的施工方法，其特征在于，所述防护门(10)有两个，各个所述防护门(10)内均安装有四个安全门，且八个安全门内地连墙区域划分为两个田字形区域，并且各个田字形区域分隔为第一区域(11)、第二区域(12)、第三区域(13)和第四区域(14)，依次开挖所述第一区域(11)、第二区域(12)、第三区域(13)和第四区域(14)。
9.根据权利要求7所述的一种未预留接口既有运营车站下穿结构的施工方法，其特征在于，步骤S5还包括：
S501：破除下穿通路(3)初级砼浇筑层(7)中的底部隔墙处喷射混凝土；
S502：每四榀支撑格栅(4)保留一榀支撑格栅(4)中竖向支撑；
S503：下穿通路(3)底部钢筋绑扎；
S504：下穿通路(3)底部矮边墙模板支立；
S505：下穿通路(3)底部及矮边墙砼浇筑形成砼浇筑底板(8)以及砼矮边侧板。
10.根据权利要求9所述的一种未预留接口既有运营车站下穿结构的施工方法，其特征在于，在步骤S505中，将下穿通路(3)分为第一段(15)和第二段(16)且分段施工。
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