專(zhuān)利名稱：一種地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑施工領(lǐng)域，特別涉及一種地下工程的施工方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，城市道路交通條件日趨緊張，城市建設(shè)者們 意識(shí)到只有發(fā)展以地下鐵道為骨干的大運(yùn)量快速公共交通系統(tǒng)才是解決城市客運(yùn)交通問(wèn) 題的根本途徑。特別是近幾年，在我國(guó)幾個(gè)大城市，如北京、上海、廣州、深圳等，地鐵建設(shè) 進(jìn)入了空前高漲的時(shí)期。對(duì)于地下車(chē)站，通常采用的是明挖法，然而市中心區(qū)商業(yè)、企業(yè)、金 融、民居等樓宇密集、交通繁忙、地價(jià)昂貴，加之密集的地下管線及地下構(gòu)筑物的制約，使部 分車(chē)站難以采用明挖施工，因此，近些年國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)中暗挖地鐵車(chē)站的比例呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。采用全暗挖施工的地鐵車(chē)站目前國(guó)內(nèi)主要集中在北京，其工法可分為三大類(lèi)，北 京地鐵西單車(chē)站站采用“雙眼鏡法”施工，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了洞樁法，先后施做完成了天安 門(mén)西車(chē)站、東單車(chē)站和王府井車(chē)站。幾種工法有不同的適用條件，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較也依設(shè)計(jì) 邊界條件的不同而不同。國(guó)外相關(guān)資料顯示，德國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)家暗挖地鐵車(chē)站的開(kāi)挖多采用淺埋暗 挖法和盾構(gòu)法，或盾構(gòu)法與礦山法相結(jié)合進(jìn)行修建，但尚無(wú)成形的中洞法設(shè)計(jì)施工技術(shù)。由于地鐵車(chē)站本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)采用暗挖法時(shí)，永久結(jié)構(gòu)不可能在洞體開(kāi)挖完成 后一次施工完成，必然存在初期支護(hù)與永久結(jié)構(gòu)之間的諸多的受力轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)、永久結(jié)構(gòu)施 工期的諸多不利受力狀態(tài)的分析及應(yīng)對(duì)、永久結(jié)構(gòu)與洞體開(kāi)挖的時(shí)序關(guān)系、各施工細(xì)節(jié)如 何實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題，而對(duì)于中洞法施工的三拱兩柱車(chē)站，以上問(wèn)題更為突出，其相關(guān)技術(shù)研究也 是在起步階段，因此，研究并掌握該工法的設(shè)計(jì)施工綜合技術(shù)是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，特別是提供一種針 對(duì)于利用中洞法施工的三拱兩柱式地下車(chē)站的暗挖施工方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方 法，所述施工方法先進(jìn)行車(chē)站風(fēng)井和風(fēng)道的開(kāi)挖，之后利用風(fēng)井和風(fēng)道作為施工通道進(jìn)行 車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖，所述車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法包括步驟采用復(fù)合初期支護(hù)在 風(fēng)道口形成加強(qiáng)環(huán)；采用一定順序進(jìn)行中洞土體開(kāi)挖；進(jìn)行中洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工；進(jìn)行側(cè)洞 土體開(kāi)挖；進(jìn)行側(cè)洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。其中，所述在風(fēng)道口形成加強(qiáng)環(huán)包括在風(fēng)道初期支護(hù)的環(huán)向形成加強(qiáng)環(huán)，以及在 風(fēng)道側(cè)墻正洞開(kāi)口處形成沿主體初期支護(hù)的加強(qiáng)環(huán)。其中，所述加強(qiáng)環(huán)與風(fēng)道初期支護(hù)之間有徑向連接鋼筋以共同抵抗外載荷。其中，在所述風(fēng)道開(kāi)口頂部增加橫撐，并將所述橫撐與加強(qiáng)環(huán)焊接連接。其中，當(dāng)正洞開(kāi)口頂部位于風(fēng)道起拱段時(shí)，采用明拱進(jìn)行開(kāi)口支護(hù)，以保證進(jìn)洞段 風(fēng)道初期支護(hù)拱部受力合理。
其中，在進(jìn)行中洞土體開(kāi)挖之前還包括步驟在地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖輪廓外 設(shè)置超前支護(hù)。其中，所述超前支護(hù)為，在中洞的頂部輪廓線上方均勻布置管棚。其中，所述相鄰管棚之間布置有導(dǎo)管。其中，所述管棚與所述導(dǎo)管均采用鋼管。其中，沿進(jìn)洞方向?qū)⑺鲋卸此伎臻g分為左上、右上、左下、右下四個(gè)部分，所述 中洞的土體開(kāi)挖步序?yàn)樽笊?、右上、左下、右下；或者左上、右上、右下、左下；或者右上、?上、右下、左下；或者右上、左上、左下、右下。其中，采用臺(tái)階法對(duì)中洞土體的每個(gè)部分進(jìn)行開(kāi)挖，臺(tái)階高3m_4m，開(kāi)挖步距 0. 5m。其中，所述的中洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工包括在中洞內(nèi)鋪設(shè)底部防水層；施做結(jié)構(gòu)底板 及底縱梁；施做立柱、中縱梁及中板層；施做頂縱梁及頂部結(jié)構(gòu)。其中，施工時(shí)底部防水層的上部依次鋪設(shè)土工布、布毯和鋼板作為保護(hù)層。其中，在施做結(jié)構(gòu)底板及底縱梁之后拆除施工過(guò)程中所架設(shè)的臨時(shí)支撐隔墻。其中，中洞內(nèi)立柱及頂縱梁采用鋼管混凝土柱。其中，所述立柱和底縱梁之間采用預(yù)埋錨固螺栓及預(yù)埋接茬鋼筋的方法進(jìn)行連 接。其中，施做頂縱梁的工序?yàn)轭A(yù)制及安裝芯梁底板，鋪設(shè)頂部防水層，綁扎芯梁部 位鋼筋，施工模版支架，澆筑混凝土。其中，采用臺(tái)階法由上至下順序?qū)ΨQ開(kāi)挖中洞兩側(cè)的邊跨。其中，在進(jìn)行側(cè)洞開(kāi)挖之前，先施做側(cè)洞的大管棚及小導(dǎo)管超前支護(hù)。其中，所述側(cè)洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工包括在側(cè)洞內(nèi)鋪設(shè)底板及下部邊墻防水層；澆筑 底板及下部邊墻結(jié)構(gòu)；施工側(cè)洞內(nèi)中板，并與中洞內(nèi)中板連接；施做兩側(cè)邊墻及邊跨拱部。其中，所述主體結(jié)構(gòu)的施工中采用安裝在施工縫預(yù)留凹槽內(nèi)的背貼止水帶或止水 條對(duì)主體施工縫進(jìn)行防水處理，并在止水帶或止水條中間預(yù)埋注漿管。其中，所述主體結(jié)構(gòu)的施工中采用背貼止水帶、中埋式鋼邊橡膠止水帶及密封膠 嵌縫對(duì)結(jié)構(gòu)變形縫進(jìn)行防水處理。本發(fā)明還提供一種利用上述施工方法開(kāi)挖的地下車(chē)站，所述車(chē)站為多層島式拱柱 結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種利用上述施工方法開(kāi)挖的公路隧道、地下通道、地下車(chē)庫(kù)或地 下商場(chǎng)。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案通過(guò)采用復(fù)合襯砌加強(qiáng)環(huán)進(jìn)洞方案、合理的中洞開(kāi)挖分 塊步序以及側(cè)洞開(kāi)挖的施工要點(diǎn)，能夠有效控制施工過(guò)程中所引起的地面沉降，順利完成 土體開(kāi)挖及初期支護(hù)與永久結(jié)構(gòu)之間的受力轉(zhuǎn)換，避免永久結(jié)構(gòu)施工期出現(xiàn)過(guò)多不利受力 狀態(tài)，大大方便了施工，提高了施工安全度和施工效率，改善了勞動(dòng)件，保證了工程質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法涉及的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)橫斷 面圖2是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法進(jìn)洞加強(qiáng)大管棚及小導(dǎo)管打設(shè) 位置圖；圖3是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法進(jìn)洞加強(qiáng)馬頭門(mén)明拱剖面圖；圖4是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法進(jìn)洞加強(qiáng)風(fēng)道挑高段加強(qiáng)環(huán)剖 面圖；圖5是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中洞超前支護(hù)大管棚及小導(dǎo)管 布置圖；圖6a_6c是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中洞土體開(kāi)挖的三種開(kāi)挖 步序示意圖；圖7是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中中洞拱頂注漿管布置圖；圖8是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中中洞底板及底縱梁施工與初 期支護(hù)關(guān)系；圖9是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中中洞底板橫向施工縫位置圖；圖10是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中中洞底板縱向施工縫位置 圖；圖11是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中中洞底板防水層設(shè)置圖；圖12是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中豎向支撐恢復(fù)方法圖；圖13是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中鋼管柱安裝位置圖；圖14是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中鋼管柱吊裝示意圖；圖15是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中鋼管柱加固示意圖；圖16是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中鋼管柱與底縱梁連接構(gòu)造 圖；圖17是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中上下節(jié)鋼管柱連接圖；圖18是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中中縱梁、站廳板與臨時(shí)支護(hù) 結(jié)構(gòu)關(guān)系圖；圖19是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中頂芯梁型鋼構(gòu)造圖；圖20是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中頂芯梁底板與鋼管柱連接構(gòu) 造圖；圖21是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中頂縱梁支架布置圖；圖22是本發(fā)明地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法中中洞公布模板支架示意圖。其中，1、頂縱梁；2、鋼管柱；3、站臺(tái)板；4、底縱梁；5、車(chē)站馬頭門(mén)；6、大管棚；7、小 導(dǎo)管；8、中洞；9、土體；10、明拱；11、挑高段；12、聯(lián)接筋；13、型鋼支撐；14、馬頭門(mén)開(kāi)洞處 加強(qiáng)環(huán)；15、挑高段加強(qiáng)環(huán)；16、中洞大管棚；17、中洞小導(dǎo)管；18、注漿管；19、水平工字鋼 梁；20、豎向支撐；21、鋼管柱；22、連接法蘭；23、施工縫；24、支撐；25、模板；26、初期支護(hù)； 27、防水板；28、土工布；29、保護(hù)毯；30、鋼板；31、鋼管柱安裝孔；32、臨時(shí)仰拱加固工字鋼； 33、臨時(shí)仰拱；34、雙吊環(huán)導(dǎo)鏈；35、控制下放固定柱；36、底縱梁及底板；37、鋼支撐；38、連 接法蘭；39、焊縫；40、接茬鋼筋；41、頂鋼管聯(lián)接板；42、底鋼管聯(lián)接板；43、中縱梁拖板； 44、中縱梁；45、臨時(shí)隔壁；46、站廳板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下以北 京瓷器口車(chē)站的暗挖施工方法為例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。磁器口站位于崇文門(mén)外大街與兩廣大街的交叉口下，是北京地鐵5號(hào)線與規(guī)劃北 京地鐵7號(hào)線的換乘站，車(chē)站主體與崇文門(mén)外大街走向一致。車(chē)站為雙層島式三拱兩柱結(jié) 構(gòu)，車(chē)站長(zhǎng)180m，寬21. 87m,高度約15m，頂板覆土厚度約10m?？紤]到地面交通條件和經(jīng)濟(jì) 技術(shù)條件，該車(chē)站的主體結(jié)構(gòu)采用中洞法全暗挖法施工。首先進(jìn)行完車(chē)站風(fēng)井和風(fēng)道的開(kāi)挖，之后利用風(fēng)井和風(fēng)道作為施工通道進(jìn)行車(chē)站 主體結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖，所述車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法包括步驟采用復(fù)合初期支護(hù)在風(fēng)道 口形成加強(qiáng)環(huán)；采用一定順序進(jìn)行中洞土體開(kāi)挖；進(jìn)行中洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工；進(jìn)行側(cè)洞土體 開(kāi)挖；進(jìn)行側(cè)洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。下面逐一介紹上述各步驟的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)。一、進(jìn)洞加強(qiáng)環(huán)施工按施工總體籌劃，先進(jìn)行車(chē)站風(fēng)井和風(fēng)道的開(kāi)挖，然后利用風(fēng)井和風(fēng)道作為施工 通道進(jìn)行車(chē)站主體開(kāi)挖，此時(shí)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是如何保證從風(fēng)道開(kāi)口進(jìn)入正洞后風(fēng)道結(jié)構(gòu) 的安全性和穩(wěn)定性，一種做法是將風(fēng)道內(nèi)的車(chē)站主體結(jié)構(gòu)施做完成，對(duì)風(fēng)道初期支護(hù)形成 強(qiáng)有力的支撐后，再進(jìn)行正洞開(kāi)口 ；另一種做法時(shí)，采用復(fù)合初期支護(hù)在風(fēng)道內(nèi)形成開(kāi)口加 強(qiáng)環(huán)后，再進(jìn)行正洞開(kāi)口。如圖1所示為地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)橫斷面圖，其中頂縱梁1、鋼管柱 2、站臺(tái)板3以及底縱梁4的位置關(guān)系如圖所示。分析表明，第一種做法從加強(qiáng)風(fēng)道初期支護(hù)的角度看，要更加安全可靠，其造價(jià) 低，但這種做法至少需要4 5個(gè)月的工期；而第二種做法，由于采用了復(fù)合初期支護(hù)作 為加強(qiáng)環(huán)，同樣可以保證風(fēng)道初期支護(hù)在正洞開(kāi)口后的安全，并只需1個(gè)月的工期，造價(jià)略
尚o根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工期需要，設(shè)計(jì)中采用的是第二種做法，這種加強(qiáng)環(huán)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是不 但在風(fēng)道初期支護(hù)的環(huán)向形成加強(qiáng)環(huán)，還要在風(fēng)道側(cè)墻正洞開(kāi)口處形成沿主體初期支護(hù)的 加強(qiáng)環(huán)；加強(qiáng)環(huán)與風(fēng)道初支之間要有徑向連接鋼筋，二者能有效地共同抵抗外荷載；在風(fēng) 道開(kāi)口頂部增加橫撐，并與加強(qiáng)環(huán)焊接，以保證風(fēng)道拱翹在風(fēng)道側(cè)墻開(kāi)口后能保持穩(wěn)定；當(dāng) 正洞開(kāi)口頂部位于風(fēng)道起拱段時(shí)，還應(yīng)采用明拱進(jìn)行開(kāi)口支護(hù)，以保證進(jìn)洞段風(fēng)道初期支 護(hù)拱部受力合理。為了加快施工進(jìn)度，采用了進(jìn)中洞加強(qiáng)環(huán)施工方案，為使正洞開(kāi)口有足夠的工作 面，并保證開(kāi)洞安全，對(duì)與正洞相接處風(fēng)道初期支護(hù)挑高約1. 6m，在挑高段的內(nèi)側(cè)作了一個(gè) 厚300mm的加強(qiáng)環(huán)，即除去開(kāi)洞部位外，將挑高段的其它部位的初支厚度增加1倍。并且沿 車(chē)站馬頭門(mén)5開(kāi)洞的部位作一道300mmX800mm的加強(qiáng)梁，以保證開(kāi)洞部位的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。風(fēng)道挑高段進(jìn)車(chē)站施工，屬于在曲面上施工馬頭門(mén)開(kāi)洞，封閉成環(huán)的挑高段初支 由于中洞馬頭門(mén)5部位的初支結(jié)構(gòu)受到破壞，由于開(kāi)挖斷面尺寸大，將引起較大的地表沉 降和收斂變形。而且車(chē)站開(kāi)挖高度高，也給施工增加了難度。在風(fēng)道挑高段進(jìn)車(chē)站施工的 過(guò)程中，采取了打設(shè)大管棚、馬頭門(mén)上層土體超前注漿加固、架設(shè)車(chē)站明拱、增加挑高段加 強(qiáng)環(huán)及加強(qiáng)格柵等施工方法。如圖2所示為大管棚及小導(dǎo)管打設(shè)位置圖。大管棚6長(zhǎng)度18m間距33cm，大管棚6之間打設(shè)3. 5m長(zhǎng)的小導(dǎo)管7。大管棚6和小導(dǎo)管7注水泥漿超前加固地層。另外，為了保 證馬頭門(mén)開(kāi)挖時(shí)上臺(tái)階的土體穩(wěn)定性，對(duì)中洞8的1、3部以及9部的上半斷面打設(shè)了 2. 5m 長(zhǎng)的小導(dǎo)管7并注水泥漿超前加固土體，小導(dǎo)管7間距50cm。如圖3所示為馬頭門(mén)5明拱剖面圖。馬頭門(mén)5開(kāi)洞施工前，在馬頭門(mén)5初支混凝 土破除之前在車(chē)站的外側(cè)做5榀明拱格柵，且明拱格柵加密，聯(lián)結(jié)筋12加密為間距50cm內(nèi) 外雙排。其一可以保證挑高段11在車(chē)站馬頭門(mén)5的初支在進(jìn)洞割除后能夠保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn) 定性，其二，由于車(chē)站采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，馬頭門(mén)5開(kāi)挖后進(jìn)洞初期的幾榀格柵不能及時(shí) 成環(huán)，無(wú)法承受過(guò)大的上層土體9的壓力，而這幾榀格柵通過(guò)與明拱10的連接，上層的部分 土壓力就能傳到明拱10，以保證進(jìn)洞格柵的穩(wěn)定性，有效的控制馬頭門(mén)部位的沉降量。如圖4所示為風(fēng)道挑高段加強(qiáng)環(huán)剖面圖。在大管棚6及車(chē)站明拱格柵施工完畢之 后，為了加強(qiáng)對(duì)挑高段11的支護(hù)強(qiáng)度，在挑高段11的內(nèi)側(cè)作了一個(gè)厚300mm的加強(qiáng)環(huán)15， 即除去開(kāi)洞部位外，將挑高段11的其它部位的初支厚度增加1倍。并且沿車(chē)站馬頭門(mén)開(kāi)洞 的部位作一道300mmX800mm的加強(qiáng)梁14，以保證開(kāi)洞部位的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。加強(qiáng)環(huán)采用縱 向①25環(huán)向①22雙層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片間距125謹(jǐn)X 125謹(jǐn)，兩層網(wǎng)片之間設(shè)(plO鉤筋相連， 并通過(guò)在挑高段初支上植筋與挑高段初支連接為一體。除此之外，在挑高段11內(nèi)作了 4道環(huán)向加強(qiáng)格柵，每道格柵加強(qiáng)環(huán)由兩榀格柵組 成，斷面尺寸500mmX500mm即在挑高段格柵的里面又作了一道尺寸更大的格柵。0 25環(huán)向 。22雙層鋼筋網(wǎng)片均穿越加強(qiáng)格柵，加強(qiáng)環(huán)與加強(qiáng)格柵以及進(jìn)洞格柵相互焊接，形成整體。 加強(qiáng)環(huán)所有部位的混凝土均采用噴射C20混凝土，并預(yù)埋注漿管注漿以保證混凝土的密實(shí)度。二、中洞開(kāi)挖支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工1.超前支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工中洞大管棚16及小導(dǎo)管17布置如圖5所示。先放出拱部開(kāi)挖輪廓線，然后按每 米3根布設(shè)大管棚16孔位，大管棚16孔中心高于開(kāi)挖輪廓線10cm。為保證大管棚16施 工，沿開(kāi)挖線以外要保證有40 50cm高的工作室。大管棚16采用0108mm的熱軋無(wú)縫鋼 管，大管棚16每一循環(huán)長(zhǎng)度18m，大管棚16外插角1.5° 2°，縱向水平搭接3m。鋼管每 節(jié)6m，接頭焊接。每?jī)筛蠊芘?6之間設(shè)一小導(dǎo)管17。小導(dǎo)管17采用①32mm，長(zhǎng)2. 5m鋼管，搭接 1.5m，小導(dǎo)管17環(huán)向外插角為10° 15°，小導(dǎo)管17壁注漿孔間距33cm。小導(dǎo)管17從格 柵鋼架外緣穿過(guò)，尾端與鋼架焊接成一體。在地質(zhì)條件較差地段，適當(dāng)加大小導(dǎo)管的密度和 長(zhǎng)度。注漿選用水泥水玻璃漿液或改性水玻璃漿。小導(dǎo)管17沿開(kāi)挖線布設(shè)，施做超前大管 棚16和超前小導(dǎo)管17時(shí)，封閉掌子面，噴射5cm厚的混凝土。并將注漿孔周邊密封，注漿 預(yù)支護(hù)。2.中洞的土體開(kāi)挖按照“小分塊、短臺(tái)階、多循環(huán)、快封閉”的原則，中洞采用CRD法施工。CRD法也稱 為中隔墻法施工，即把隧道開(kāi)挖分為四部分來(lái)分別開(kāi)挖，以減小開(kāi)挖斷面，減小施工跨度， 同時(shí)分段分部位盡快完成初期支護(hù)以及臨時(shí)支撐，使初期支護(hù)和臨時(shí)支撐盡快閉合成環(huán)， 達(dá)到最好的受力狀態(tài)。1)中洞最優(yōu)開(kāi)挖步序模擬分析
根據(jù)中洞的高度和跨度，綜合考慮安全、工期、造價(jià)等因素，確定中洞需分四層、左 右兩洞室、共八部進(jìn)行開(kāi)挖比較合理?，F(xiàn)對(duì)三種典型的開(kāi)挖步序進(jìn)行數(shù)值模擬分析。有限 元分析模型采用MIDAS/GTS2. 0軟件進(jìn)行，兩側(cè)及底部取2倍開(kāi)挖輪廓外土體，頂部取至地 面，土層及二襯材料的物理力學(xué)參數(shù)模型如表1所示(后續(xù)計(jì)算同)表1 所述三種開(kāi)挖步序如圖6a_6c所示。通過(guò)分析，三個(gè)開(kāi)挖方案引起的地面沉降中 間值及最終值如表2所示。 從以上三種開(kāi)挖步序的土體變形及初支變形比較來(lái)看，開(kāi)挖方案1及開(kāi)挖方案3 地面及拱頂沉降要小于方案2，最終沉降相差約11%。可以看出開(kāi)挖步序的不同地面沉降
的有一定差異。三種開(kāi)挖步序最終初支內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如表3所示。表3 通過(guò)內(nèi)力圖比較可以看出，方案1、方案3軸力與彎矩?cái)?shù)值小、分布均勻，方案2內(nèi) 力大且分布不均勻。
從開(kāi)挖跨度看，在施工前期，方案3要大于方案1，而在實(shí)際施工中更希望在對(duì)土 層特性有一定了解和掌握后，再擴(kuò)大斷面，以避免可能的施工風(fēng)險(xiǎn)。因此，選擇方案1做為 中洞開(kāi)挖支護(hù)方案。2)中洞土體開(kāi)挖的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)為確保襯砌不侵入凈空限界，將開(kāi)挖輪廓擴(kuò)大，兩側(cè)邊墻擴(kuò)大5cm，拱部擴(kuò)大5cm， 底部擴(kuò)大10cm，作為施工時(shí)模板拱架的預(yù)留變形量。1 8部采用人工依次開(kāi)挖，各部開(kāi)挖 時(shí)均采用臺(tái)階法施工，臺(tái)階高3m 4m，上下臺(tái)階開(kāi)挖相距3m 5m，開(kāi)挖步距為0. 5m。各部 洞室步距控制8 10m左右，開(kāi)挖過(guò)后立即噴射C20混凝土，噴射混凝土采用潮噴工藝。初噴3 5cm噴射混凝土后，安設(shè)格柵鋼架，格柵鋼架縱向間距0. 5m。格柵鋼架與 初噴混凝土間鋪設(shè)0 6、il50mmX 150mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度不少于15cm。格柵的安裝和聯(lián)接是支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，要保證各部的格柵在同一垂直面內(nèi)，接頭 必須牢固，環(huán)與環(huán)連成整體。接頭處采用角鋼連接，角鋼規(guī)格Z 160X100X 10mm。格柵鋼架 支立按設(shè)計(jì)要求，做到分塊支撐，聯(lián)接牢固，各部垂直、準(zhǔn)確，各環(huán)格柵之間加焊①25縱向 聯(lián)接鋼筋，聯(lián)接筋沿環(huán)向按1米間距雙層布置。下面根據(jù)不同部位、不同地質(zhì)情況，詳述如下(1)粉細(xì)砂層開(kāi)挖(車(chē)站的一、三洞室)粉細(xì)砂雖較密實(shí)，但穩(wěn)定性差，掌子面易失穩(wěn)坍落，開(kāi)挖不合理則會(huì)造成大面積塌 方。施工中分上下兩步臺(tái)階開(kāi)挖，上臺(tái)階高度1.5 1.8m，不超過(guò)2m。根據(jù)早成環(huán)的原則， 臺(tái)階不宜過(guò)長(zhǎng)，為施工安全、方便，又不能太短，根據(jù)施工中實(shí)際情況臺(tái)階長(zhǎng)度約2 3m左 右。其中上臺(tái)階預(yù)留核心土，核心土寬度盡量大，以不影響安裝格柵、噴砼等工序?yàn)橐?。?心土長(zhǎng)度約0. 8 1. 0m，坡度1/3左右。下臺(tái)階土體有一定坡度(1/6左右)。(2)粘土層開(kāi)挖車(chē)站(二、四、五、七洞室)粘土層較密實(shí)，黏結(jié)性較好。掌子面開(kāi)挖過(guò)程中比較穩(wěn)定。但實(shí)際施工中有殘留 水，土體遇水軟化，易塊狀或片狀剝落。影響施工安全，易造成局部超挖。故施工中留高2 2. 5m，長(zhǎng)1. Om的核心土，掌子面順坡(1/8 1/6)保證掌子面的穩(wěn)定。(3)上部為粘土層，下部為粗砂層的開(kāi)挖(車(chē)站六、八洞室)車(chē)站的六、八斷面上半部約2. 5m為粘土，下半部主要為粗砂，粗砂特別松散，穩(wěn)定 性極差。尤其個(gè)別地段砂層含水量大，水面高出開(kāi)挖地面30cm以上，給開(kāi)挖帶來(lái)很大困難。 經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采用如下開(kāi)挖方法視情況放緩掌子面開(kāi)挖坡度，同時(shí)在掌子面上 部中間開(kāi)一高約1. 5m、深0. 8 lm的導(dǎo)坑，以減輕土對(duì)砂層的壓力，同時(shí)避免因砂層失穩(wěn)坍 塌造成其上土體大塊塌落。隧道斷面上在拱頂、拱腰、拱腳、墻中等部位各埋設(shè)一注漿管進(jìn)行全斷面周邊注 漿。注漿管18布置如圖7所示。車(chē)站中洞頂部縱向每2 3m預(yù)埋注漿管18，開(kāi)挖3 4m 噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后進(jìn)行回填注漿，注漿機(jī)械選用低壓注漿泵，注漿壓 力控制在0. 3 0. 5Mpa。注漿材料為水泥漿，孔隙較大部位可注水泥砂漿。洞室開(kāi)挖4m左右后，對(duì)拱腰、拱腳、墻中、墻角等背后進(jìn)行回填注漿，注漿管每隔 4m左右布設(shè)一根，注漿時(shí)由上向下逐次注漿。三、中洞二襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工1.底板及底縱梁施工
精確測(cè)量結(jié)構(gòu)中線，定出鋼管柱的準(zhǔn)確位置。檢查結(jié)構(gòu)的底標(biāo)高，將水準(zhǔn)點(diǎn)和水平 收斂點(diǎn)布設(shè)好，拆除前做好初始數(shù)據(jù)的收集。鋼筋計(jì)等在初支時(shí)預(yù)埋。分段跳槽拆除臨時(shí)中隔壁，第一次拆除長(zhǎng)度為10m，底板及底縱梁施做9m，兩端預(yù) 留50cm作業(yè)空間。拆除高度高于臨時(shí)仰拱頂部50cm。上部架設(shè)型號(hào)32a工字鋼梁19，做 法如圖8所示。找平拆除臨時(shí)隔壁的部位，鋪設(shè)土工布緩沖層，鋪設(shè)防水板，防水板間搭接 不小于0. 2m。防水板鋪設(shè)質(zhì)量合格后，然后鋪設(shè)土工布保護(hù)層，再澆筑7cm C15細(xì)石混凝土 保護(hù)層，強(qiáng)度達(dá)到要求后，在保護(hù)層面彈結(jié)構(gòu)鋼筋線，綁扎結(jié)構(gòu)鋼筋。鋼筋與邊洞仰拱和下 段澆筑仰拱及底縱梁鋼筋連接采用鋼筋接駁器。接駁器內(nèi)涂滿黃油，預(yù)留接口采用膠布包 裹，防止混凝土進(jìn)入。施工前制作與鋼管柱法蘭同樣的定位鋼板，位置偏差控制在2mm以內(nèi)，混凝土澆 筑完畢后拆除法蘭。1)橫向施工縫的設(shè)置橫向施工縫23設(shè)置在梁受力最小的部位，鋼管柱21及連接法蘭22的位置關(guān)系如 圖9所示。2)縱向施工縫的設(shè)置為了方便支立側(cè)模板25和拆除側(cè)模作業(yè)，邊側(cè)預(yù)留一定作業(yè)空間，同時(shí)保證中洞 與邊洞防水搭接，縱縫設(shè)置如圖10所示，其中支撐24為0. 5m—道。3)防水材料的保護(hù)如圖11所示，防水板27—般搭接長(zhǎng)度短邊為15cm，長(zhǎng)邊為10cm，施工時(shí)預(yù)留出 20cm搭接部位，上部鋪設(shè)土工布28，不澆筑細(xì)石混凝土，而是鋪設(shè)2 3cm的布質(zhì)保護(hù)毯 29，然后用7mm的鋼板30覆蓋保護(hù)。下次施工時(shí)割除鋼板30并清除保護(hù)毯29。4)臨時(shí)中隔墻恢復(fù)澆筑完底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，恢復(fù)豎向中隔壁支撐，水平工字鋼梁19 采用25a型號(hào)，豎向支撐20間距l(xiāng)m支在底板上，然后再拆除相鄰段混凝土。支撐恢復(fù)方法 如圖12所示。需要注意的是，中洞開(kāi)挖完畢后，內(nèi)部臨時(shí)支撐的拆除與施做二襯的過(guò)程中，采用 不同的施做順序會(huì)對(duì)地面沉降及初支、二襯內(nèi)力產(chǎn)生不同的影響，通過(guò)對(duì)先拆除下部支撐 后施做底板二襯、先施做底板及底梁后拆除下部支撐的模擬分析。分別比較地面沉降、初支 軸力及彎矩的變化，具體結(jié)果如表4所示。表4
通過(guò)分析比較可以看出，兩種情況頂拱的內(nèi)力及地面變化基本接近，由于中隔壁 的拆除，頂拱軸力顯著增加，頂拱中部彎矩變化不大，這對(duì)拱頂初支受力反而更有利。在頂 拱彎矩變化的同時(shí)，地面沉降較拆除前增加約10% ；對(duì)于仰拱來(lái)說(shuō)兩種情況差別較大，由于 中隔壁的拆除，不施做底板情況兩邊墻底彎矩相當(dāng)于原來(lái)的3倍，但施做底板后彎矩變化 不大。通過(guò)以上分析可以得出結(jié)論，中洞部分先施做底板及底縱梁后(通過(guò)縱向分小段拆 除下部中隔墻基本上可以實(shí)現(xiàn))，再拆除上下中隔壁，在不施做頂拱二襯的條件下，能夠保 證初支及二襯的安全。通過(guò)分析在拆除中隔壁時(shí)地面沉降變化較大，但由于地下工程各個(gè) 工序轉(zhuǎn)換土體應(yīng)力釋放不是瞬間完成，因此本處提出在施做底板并在底板未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 前先拆除下部中隔壁，待底板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后恢復(fù)中隔壁的支撐，這樣可以讓地面的 應(yīng)力先釋放一部分，待完全拆除中隔壁并施做頂拱后再釋放剩余部分，這樣可以分散釋放 并利用二襯的承載能力控制地面沉降。2.鋼管柱施工1)鋼管柱的制做鋼管柱分兩節(jié)制做，底節(jié)長(zhǎng)5. 125米，頂節(jié)長(zhǎng)3. 80米，委托專(zhuān)業(yè)機(jī)械廠加工制做， 經(jīng)檢驗(yàn)及無(wú)損探傷檢測(cè)合格后，運(yùn)輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。在洞內(nèi)，底節(jié)鋼管柱與底縱梁間 采用預(yù)埋螺栓栓接的方法進(jìn)行安裝，底節(jié)和頂節(jié)鋼管柱的連接則采用現(xiàn)場(chǎng)焊接的方式。鋼 管柱采用16mm厚的Q235鋼板卷制、焊接而成，鋼管柱外半徑為800mm，內(nèi)半徑為768mm。2)鋼管柱運(yùn)輸及安裝鋼管柱在運(yùn)輸過(guò)程中采取有效措施防止碰撞，裝車(chē)和卸車(chē)采用吊機(jī)輕吊輕放，不 允許隨意拋擲。鋼管柱在隧道運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)臨時(shí)仰拱進(jìn)行支撐加固處理。運(yùn)輸采用架子炮 車(chē)固定鋼管柱向洞內(nèi)運(yùn)輸。鋼管柱運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，由電動(dòng)葫蘆吊至豎井下，再用架子炮車(chē)運(yùn)至洞內(nèi)鋼管柱安裝 位置，人工用導(dǎo)鏈吊裝鋼管柱就位。1)如圖13所示，提前拆除鋼管柱部位臨時(shí)仰拱，拆除部位鑿成長(zhǎng)方形鋼管柱安裝 孔31，便于將鋼管柱傾斜吊放至下部洞室。鋼管柱安裝孔31的尺寸為2. 5mXl. 5m，鑿除處 須用氣焊切割部分臨時(shí)仰拱加固工字鋼32 (臨時(shí)仰拱33)，為防止地面沉降和中洞收斂，在 切割處用(I20a)工字鋼縱向與割斷的工字鋼32 (臨時(shí)仰拱33)焊接成整體。2)如圖14所示，在鋼管柱位置頂部臨時(shí)仰拱33上焊接直徑25mm的圓鋼吊環(huán)，安 設(shè)3噸雙吊環(huán)導(dǎo)鏈34，通過(guò)控制下放固定柱35，人工用導(dǎo)鏈吊裝鋼管柱2就位。
3)鋼管柱精確就位后，將鋼管柱周邊與臨時(shí)仰拱間的空隙頂緊并噴混凝土填塞密 實(shí)。用鋼支撐37將鋼管柱對(duì)稱支頂在兩側(cè)臨時(shí)隔墻上。加固圖如圖15所示。鋼管柱與底縱梁連接采用預(yù)埋錨固螺栓及預(yù)埋接茬鋼筋40的方法進(jìn)行連接，接 茬鋼筋40及錨固螺栓已在底縱梁36施工時(shí)精確預(yù)埋，連接結(jié)構(gòu)如圖16所示。上、下節(jié)鋼管柱的連接形式如圖17所示，采用連接板41、42焊接(焊縫39)的形 式進(jìn)行連接，底節(jié)澆注混凝土?xí)r，預(yù)埋接茬鋼筋40，頂節(jié)鋼管柱準(zhǔn)確就位后，兩塊連接板四 周采用手工水平焊焊接牢固。4)鋼管柱混凝土灌注鋼管混凝土柱澆筑采用泵送混凝土入柱，人工振搗。鋼管柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C40，混凝土中加入微量膨脹劑，以消除鋼管柱內(nèi)因混凝土收縮產(chǎn)生的縫隙。每灌注0.5m振搗一次，作業(yè)時(shí)使振動(dòng)棒自然沉入混凝土，并插到下層混凝土中 50mm 100mm，保證上下層之間的結(jié)合，振動(dòng)過(guò)程中插點(diǎn)均勻，快插慢拔，充分振實(shí)混凝土。頂部混凝土要注意加強(qiáng)振搗，充分排除頂部混凝土間的氣泡，保證混凝土的整體 密實(shí)。3.站廳板及中縱梁施工如圖18所示，中縱梁44斷面尺寸高為700mm，寬500mm，站廳板46厚400mm，圖中 可見(jiàn)中縱梁44、站廳板46與臨時(shí)隔壁45的關(guān)系。中縱梁(板)底與臨時(shí)仰拱面33的距離 分別為70和370mm。1)中隔壁拆除拆除二號(hào)洞室和四號(hào)洞室之間臨時(shí)中隔墻前，埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，由于施工底縱梁和仰 拱時(shí)，七號(hào)洞室與八號(hào)洞室之間的隔壁已拆除，因此，采集拆除過(guò)程中中洞初期內(nèi)力變化至 關(guān)重要，拆除長(zhǎng)度與底縱梁灌注長(zhǎng)度相一致。做好拱部沉降觀測(cè)，格柵應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)，隧道 凈空收斂量測(cè)，根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)變化確定是否恢復(fù)底板臨時(shí)中隔壁及拆除的長(zhǎng)度。中隔壁拆 除高度高于站廳板頂30cm左右即可。2)制作中縱梁與鋼管柱相交部位模板鋼管柱已預(yù)設(shè)法蘭，施工中只需制作側(cè)模。側(cè)模高300mm，拼成八角形，側(cè)模采用 木模，內(nèi)包鐵皮。站廳板距臨時(shí)抑拱頂一般為370mm左右，站廳板的底模安裝期間，灌注混 凝土后無(wú)法拆除，因此模板選用價(jià)格低廉一次性使用的材料，如竹膠板等。底模與臨時(shí)仰 拱之間的空間用灰磚等找平后再鋪設(shè)站廳板底模。為保證支撐穩(wěn)定，沿中縱梁下方采用 12cmX 12cm方木設(shè)一排支撐，支撐下端撐在底縱梁上。3)鋼筋綁扎縱梁鋼筋和站廳板鋼筋，施工時(shí)不能中斷，遇鋼管柱時(shí)，站廳板鋼筋繞行通過(guò)，中 縱梁鋼筋與鋼管柱相交部位，兩側(cè)邊筋繞行通過(guò)，內(nèi)側(cè)鋼筋斷開(kāi)與鋼管柱焊接。站廳板、中縱梁與邊洞站廳板和下段施工的站廳板及中縱梁的接茬面選用木模并 設(shè)預(yù)留孔，接茬筋從預(yù)留孔眼穿過(guò)。4)站廳板施工縫設(shè)置站廳板施工縫設(shè)置在距鋼管柱中心距950mm處。5)砼澆筑鋼筋檢查合格后，進(jìn)行混凝土施工，灌注使用商品砼泵送施工，人工振搗密實(shí)。砼澆筑后按規(guī)范進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度達(dá)到70%后，方可施工上部頂縱梁和拱部混凝土。4.頂縱梁施工頂縱梁即鋼管混凝土柱上的縱梁，也是車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的主要承載結(jié)構(gòu)，縱梁底部 鋼板通過(guò)鋼管柱頂部的預(yù)埋錨固螺栓與鋼管柱連接。頂梁結(jié)構(gòu)的施工順序?yàn)樾玖旱装孱A(yù) 制；芯梁底板安裝；頂部防水層鋪設(shè)；芯梁部位鋼筋綁扎；模板支架施工；混凝土澆注。頂梁分段施工長(zhǎng)度為18米。為使拱部結(jié)構(gòu)與頂縱梁相接的施工縫便于處理，將頂 縱梁一次澆筑范圍向拱部延伸。1)芯梁底板制做磁器口車(chē)站設(shè)計(jì)共31跨頂芯梁，頂芯梁分端跨和中間跨，標(biāo)準(zhǔn)中間跨為6米，共 23跨，南端跨5. 15米，北端跨5米，4. 4米的中間跨為2跨，5米中間跨2跨，6. 3米中間跨 1跨，5. 15米中間跨1跨，每跨頂芯梁由兩片18mm厚鋼板焊接及鋼筋連接而成，由于制作精 度要求較高，故采用專(zhuān)業(yè)廠家制做的方法進(jìn)行加工制作，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。工廠制做部分 為鋼板裁制，坡口加工，各種連接孔洞及連接板件的加工，角鋼及焊釘?shù)暮附印，F(xiàn)場(chǎng)工作主 要為芯梁與鋼管柱的栓接，兩片芯梁的俯焊焊接。鋼筋的焊接及綁扎，頂芯梁的構(gòu)造如圖19 所示。頂芯梁底板預(yù)制技術(shù)要求每跨頂芯梁由兩片芯梁結(jié)合而成，兩片芯梁用012mm 的鋼筋橫向連接而成；角鋼及鋼板下料長(zhǎng)度應(yīng)留有足夠的因焊接而引起的收縮量；角鋼與 鋼板焊接后須校變形，當(dāng)產(chǎn)生側(cè)向變形垂直彎曲時(shí)宜采用壓力機(jī)冷矯，扭轉(zhuǎn)變形時(shí)宜采用 加熱方法矯正；由于芯梁與鋼管柱連接，每片芯梁底均有螺栓孔，為保證螺栓孔的邊距正 確，應(yīng)先焊，待矯正變形后再鉆孔；圓柱頭焊釘，柱頭與柱身采用熱鐓工藝制作；芯梁外露 鋼件表面要徹底清除氧化鐵皮、鐵銹及焊渣并做防腐及防火處理。2)芯梁底板安裝鋼管柱頂部施工時(shí)，準(zhǔn)確定位安裝鋼管柱蓋板及精確預(yù)埋與頂芯梁連接螺栓，預(yù) 制加工頂芯梁時(shí)，在頂芯梁端部，精確鉆設(shè)。42螺栓孔洞，以便運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行準(zhǔn)確安裝， 連接結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖20。頂芯梁底板長(zhǎng)6m，寬0. 6m,板厚18mm，每片底板重754kg。頂芯梁底板從預(yù)制廠運(yùn) 到工地現(xiàn)場(chǎng)，在鋼管柱外側(cè)，用兩個(gè)1.5t手動(dòng)拉鏈葫蘆(兩端各一個(gè))同時(shí)吊起，吊起過(guò)程 中(兩個(gè)葫蘆)要盡量保持一致，吊裝梁底板鋼板下嚴(yán)禁站人，梁底鋼板基本與鋼管柱頂面 一致后，迅速在梁底鋼板兩端及中心處進(jìn)行支撐，支撐采用腳手架縱橫向步距為0. 6m，基本 支撐完后在梁底鋼板位置下進(jìn)行滿堂搭設(shè)，腳手架縱橫向步距為0. 6m，搭設(shè)完后腳手架寬 度及長(zhǎng)度為2. 4mX9m，腳手架頂面縱橫向采用12cmX 12cm方木與頂芯梁接觸，方木橫向長(zhǎng) 3. 5m，縱向長(zhǎng)10m，鋼板移動(dòng)采用人工撬滑方法，橫向推移到鋼管柱頂面位置處，然后用抄手 楔子進(jìn)行調(diào)整標(biāo)高。如圖21所示。3)芯梁頂部防水層鋪設(shè)施工前搭設(shè)腳手架，腳手架的縱橫向步距為90cm，每次搭設(shè)長(zhǎng)度為9m，寬度為 3. 6mo緩沖層及塑料防水板鋪設(shè)前，要認(rèn)真檢查防水基面，其平整度應(yīng)符合D/L = 1/6 1/10(D為即面相鄰兩凸面間凹進(jìn)去的深度，L為基面相鄰兩凸面之間的距離)。防水基面 不得有滲漏水，若有滲漏水要先進(jìn)行堵滲漏水作業(yè)。防水基面要做到清潔、堅(jiān)實(shí)、平整、無(wú)水。防水材料按鋪設(shè)長(zhǎng)度及寬度下料，下料后在干凈的頂芯梁上部防水基面上先鋪土工布， 土工布(褐色)面朝下，鋪設(shè)從一端開(kāi)始，用水泥釘及壓條進(jìn)行固定，鋪設(shè)要注意直順不能 發(fā)生褶皺現(xiàn)象，然后再鋪塑料防水板，四周要與土工布對(duì)齊，防水板要與土工布粘結(jié)牢固。防水層的保護(hù)采用0. 5mm-lmm厚的鋼板內(nèi)外側(cè)夾住土工布及塑料防水板。4)芯梁部位鋼筋綁扎鋼筋安裝時(shí)，做好預(yù)留鋼筋的設(shè)置。頂芯梁與中跨及邊跨拱部鋼筋接茬連接采用 正反絲扣型鋼筋接駁器連接，采用I級(jí)接頭。5)芯梁模板支架施工及混凝土澆注頂芯梁為鋼筋混凝土梁，支模采用O50鋼管支撐，模板采用3015組合鋼模板配合 異型鋼角模。灌注使用商品混凝土，經(jīng)導(dǎo)料管送至風(fēng)道的混凝土輸送泵，泵送至工作面模型內(nèi)， 振搗棒振搗密實(shí)。5.中洞拱部襯砌施工頂芯梁的混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，中洞拱頂施工前，分段拆除頂部中隔墻，分段拆 除長(zhǎng)度為18米。進(jìn)行中隔墻拆除時(shí)，嚴(yán)格做好監(jiān)控量測(cè)。拆除到頂部后，用防水砂漿把凸 凹不平處涂抹圓順，鋪設(shè)防水層。頂拱與頂芯梁連接處拱圈主筋在頂芯梁鋼筋施工時(shí)，已進(jìn)行了接茬鋼筋的預(yù)留， 采用正反絲扣型鋼筋接駁器或套筒冷擠壓機(jī)械連接方式。自制鋼拱架及模板體系，特制大塊鋼模板。在拱頂中央部位縱向每隔1. 5米預(yù)留 混凝土灌注孔，利用輸送泵泵送混凝土入模澆筑中部拱頂混凝土。拱部預(yù)埋注漿管，結(jié)構(gòu)達(dá) 到強(qiáng)度后進(jìn)行回填注漿，保證拱頂密實(shí)，拱部模板支架如圖22所示。在兩頂芯梁內(nèi)側(cè)設(shè)置縱向間距3米拉、撐頂芯梁，分擔(dān)由中部拱跨傳遞的內(nèi)側(cè)拱 腳受力確保施工安全，然后施作拱部剩余部分中跨混凝土襯砌。為防止邊洞開(kāi)挖引起中洞拱部不平衡受力，設(shè)計(jì)采取了在頂縱梁上設(shè)置0 219mm 鋼管，鋼管端部設(shè)置鋼板，鋼板通過(guò)加強(qiáng)鋼筋與天梁內(nèi)鋼筋連接牢固。四、側(cè)洞開(kāi)挖支護(hù)1.邊跨開(kāi)挖在中洞結(jié)構(gòu)完成且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后施做，先施作大管棚及小導(dǎo)管 超前支護(hù)，大管棚①108mm，環(huán)向間距300mm，鋼管每節(jié)6m，每一循環(huán)長(zhǎng)18m。施工工藝同中 洞管棚支護(hù)工藝。施工時(shí)處理好與中洞相鄰部分的設(shè)施，避免破壞已做好的中洞襯砌，管棚 管間布設(shè)小導(dǎo)管注漿，小導(dǎo)管。32mm，長(zhǎng)2. 5m，注漿采用改性水玻璃漿液。2.開(kāi)挖時(shí)，兩側(cè)導(dǎo)坑同時(shí)采用人工對(duì)稱開(kāi)挖。開(kāi)挖時(shí)遵循“小分塊、短臺(tái)階、多循 環(huán)、快封閉”的原則。按照由上至下的順序?qū)ΨQ開(kāi)挖兩側(cè)邊跨，開(kāi)挖時(shí)及時(shí)施作初期支護(hù)。 初期支護(hù)同中洞初期支護(hù)施工工藝。中拱二襯施工完成后，由于側(cè)洞的開(kāi)挖必然會(huì)對(duì)已施做中拱的內(nèi)力及變形產(chǎn)生影 響，且一般拱腳會(huì)發(fā)生不同的變形及引起中拱內(nèi)力的變化，為了分析中拱的受力，分別分析 中拱施做后直接開(kāi)挖及兩中拱之間設(shè)置直徑219mm(t = 12mm)鋼桿件連接后開(kāi)挖兩種方 案，以分析二襯的不同受力及變形情況。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在中洞內(nèi)施做完二襯對(duì)稱開(kāi)挖兩側(cè)側(cè)洞過(guò)程中，中拱兩拱腳有相 對(duì)遠(yuǎn)離趨勢(shì)，在設(shè)置鋼拉桿前，中洞兩拱腳之間最大相對(duì)位移為6. 5mm(遠(yuǎn)離)，設(shè)置鋼拉桿后，最大相對(duì)位移變?yōu)?mm。且在設(shè)置拉桿前中拱二襯跨中隨著側(cè)洞的開(kāi)挖由小偏心受壓 逐漸變?yōu)榇笃氖軌?，受力變得不利。在兩個(gè)拱腳之間設(shè)置鋼拉桿后通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，鋼拉 桿一直受拉，且在兩側(cè)洞分別開(kāi)挖到第三步時(shí)達(dá)到最大值(本工程中為304. 5KN)，之后到 初支全部開(kāi)挖完成后變化很小，待分部拆除側(cè)洞及中洞中隔壁并施做側(cè)洞底板及中板過(guò)程 中，鋼拉桿軸力逐漸減少，等到二襯完全封閉成環(huán)后，鋼拉桿拉力變?yōu)?27KN，分析原因應(yīng)該 是由于中洞中板已經(jīng)施工完成，因此兩側(cè)下部?jī)蓚?cè)洞開(kāi)挖對(duì)中洞上部的拱頂影響就很小， 待兩側(cè)邊拱施工完成后有向內(nèi)推中拱拱腳的趨勢(shì)，因此軸力變?。煌瑫r(shí)設(shè)置鋼拉桿后可以 看出顯著的改善了中拱的受力，使中拱的彎矩大大降低，當(dāng)然如果調(diào)整中拱的起拱高度后 對(duì)中拱的受力也會(huì)有很大影響。完成中洞內(nèi)二襯施工后，需要對(duì)兩側(cè)洞初支分塊開(kāi)挖，側(cè)洞開(kāi)挖分對(duì)稱開(kāi)挖及不 對(duì)稱開(kāi)挖兩種情況，不同的開(kāi)挖方式會(huì)對(duì)中洞二襯結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響，本處通過(guò)不同的 開(kāi)挖步序分析中洞內(nèi)二襯的水平變形從而分析二襯的受力情況，從計(jì)算結(jié)果可以看出，在 側(cè)洞開(kāi)挖前，中洞兩拱腳變形基本對(duì)稱，且水平位移很小。當(dāng)進(jìn)行不對(duì)稱開(kāi)挖時(shí)，在左側(cè) 洞開(kāi)挖完畢后，中拱及兩拱腳明顯被推向未開(kāi)挖側(cè)，左右兩拱腳水平位移分別為3. 6mm及 8. 1mm(差值為4. 5mm)，從位移分析來(lái)看，由于側(cè)洞的不對(duì)稱開(kāi)挖，不但整個(gè)中拱及立柱受 到偏壓，且兩拱腳之間距離加大，中拱受力不利，兩拱腳拉桿受到拉力；在右側(cè)洞開(kāi)挖完 畢后，兩拱腳有向左回移的趨勢(shì)，最后左右兩拱腳的水平位移為1.8mm及6. 7mm(差值為 4. 9mm)，可見(jiàn)右側(cè)開(kāi)挖能夠減少一部分中洞的偏壓，且兩拱腳之間距離進(jìn)一步增大；當(dāng)進(jìn)行 對(duì)襯開(kāi)挖時(shí)，左右兩拱腳水平位移分別為-0. 3mm及4mm(差值為4. 3mm)，特別是從左拱腳位 移仍未負(fù)值，可以基本斷定對(duì)稱開(kāi)挖，不會(huì)引起中洞結(jié)構(gòu)的偏移。需要說(shuō)明的是，即使對(duì)稱 開(kāi)挖，兩拱腳水平位移也不一樣，這是由于中洞初期支護(hù)本身就沒(méi)有對(duì)稱開(kāi)挖而導(dǎo)致的，這 一點(diǎn)應(yīng)不難理解?？梢?jiàn)，由于兩側(cè)洞的開(kāi)挖，使中洞頂拱拱腳能提供的水平反力降低，導(dǎo)致拱腳產(chǎn)生 向外位移，頂拱受力趨于不利，這也證明了設(shè)置鋼拉桿的重要性。一般認(rèn)為，當(dāng)某一側(cè)側(cè)洞開(kāi)挖時(shí)，由于側(cè)面土壓力的卸除，中洞結(jié)構(gòu)會(huì)向這一側(cè)偏 移，但計(jì)算結(jié)果恰恰相反，事實(shí)上，這是由于側(cè)洞開(kāi)挖后，其初支所承受土壓力遠(yuǎn)大于原初 支的土壓力，并能將這個(gè)壓力轉(zhuǎn)化為推力作用于中洞頂拱拱腳以上的初期支護(hù)連接處。另外，不對(duì)襯開(kāi)挖，對(duì)中洞結(jié)構(gòu)的偏壓影響是明顯的，因此施工時(shí)，應(yīng)盡量做到對(duì) 稱開(kāi)挖，以減小這種影響。五、側(cè)洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工1.開(kāi)挖側(cè)洞土體至設(shè)計(jì)底板標(biāo)高后，拆除中洞下部臨時(shí)支護(hù)之前，先加設(shè)臨時(shí)支撐。2.地基整平后鋪設(shè)底層防水板，做好與既有中洞防水板的連接，并預(yù)留邊墻防水 板接頭。鋼筋綁扎牢固預(yù)留連接筋，保護(hù)防水層，模板支護(hù)牢固穩(wěn)定，無(wú)松動(dòng)、變形現(xiàn)象。模 板拼裝平整嚴(yán)密，安裝后及時(shí)澆注混凝土，每環(huán)襯砌長(zhǎng)度與中洞施工一致，商品混凝土泵送 入模。3.底板砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除下部橫向臨時(shí)支撐，敷設(shè)邊墻防水層，預(yù)留防水板 接頭，綁扎邊墻鋼筋，先綁扎外側(cè)鋼筋再綁扎內(nèi)側(cè)鋼筋，并按設(shè)計(jì)要求預(yù)留連接筋接頭，綁 扎鋼筋時(shí)搭設(shè)鋼管架作業(yè)平臺(tái)，支立模板體系，采用組合鋼拱架，大模板，O50鋼管作支撐，施作邊墻鋼筋混凝土。4.拆除中橫向支撐，然后施作中層板及部分邊墻混凝土。中層板的鋼筋及邊墻的 預(yù)留鋼筋用接駁器連接牢固。中層板支摸采用。50鋼管支撐、組合鋼拱架，鋼模在灌注中 層板混凝土前涂脫模劑，灌注混凝土，振搗密實(shí)。5.拆除剩余的臨時(shí)支撐，敷設(shè)剩余邊墻及拱部防水板，施作上層剩余兩側(cè)邊墻及 拱部二次襯砌。6.在邊洞拱部二襯混凝土澆筑前，在拱部預(yù)埋注漿管，直徑為40mm，二次襯砌模 板體系為組合型鋼拱墻架，大塊模板，每環(huán)襯砌長(zhǎng)度與中洞結(jié)構(gòu)相同，商品混凝土泵送入 模。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)采用對(duì)在橫通道內(nèi)施做永久結(jié)構(gòu)后進(jìn) 中洞和在橫通道內(nèi)施做復(fù)合初期支護(hù)后進(jìn)洞的分析比較，確定采用安全、高效的復(fù)合襯砌 加強(qiáng)環(huán)進(jìn)洞方案；通過(guò)仿真數(shù)值模擬分析，為減小地面、拱頂沉降，并確保初期支護(hù)受力安 全，確定中洞開(kāi)挖分塊步序；中洞底板先行施工，再拆除中隔壁可以大大改善中洞初期支護(hù) 的受力狀態(tài)；中洞天梁間設(shè)置剛拉桿，可有效控制側(cè)洞開(kāi)挖時(shí)中洞頂拱向外變形；當(dāng)拱形 較好時(shí)，可先行拆除中洞頂層中隔壁，再進(jìn)行天梁和頂拱的施工；施工中應(yīng)盡量做到對(duì)稱開(kāi) 挖，以消除對(duì)中洞結(jié)構(gòu)的明顯偏壓；側(cè)洞臨時(shí)仰拱拆除前，應(yīng)先施做側(cè)洞底板，以改善側(cè)洞 初期支護(hù)受力狀態(tài)。此外，本發(fā)明給出進(jìn)洞加強(qiáng)環(huán)及馬頭門(mén)明拱的施工方法及具體工藝；針 對(duì)中洞法的特點(diǎn)，給出土體開(kāi)挖的超前支護(hù)措施、具體參數(shù)、不同土質(zhì)的開(kāi)挖參數(shù)等。通過(guò) 研究給出了型鋼梁的焊接工藝、架設(shè)方法、芯梁底座安裝、混凝土澆筑等施工要點(diǎn)；給出了 大體量鋼管在狹小空間的運(yùn)輸方法、初期支護(hù)最小開(kāi)孔尺寸、人工導(dǎo)鏈下管、鋼管柱固定、 與頂梁、底梁的連接等施工要點(diǎn)；給出了剛拉桿安裝的施工要點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)與施工的北京地鐵五號(hào)線磁器口車(chē)站，與其他暗挖工法施工方案 相比，節(jié)約投資約400萬(wàn)元，約占土建投資總額的3% ；提前工期約1個(gè)月，約占土建總工期 的3%，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益較為明顯。該成果為國(guó)內(nèi)地鐵車(chē)站的建設(shè)提供了較好的新技術(shù)、 新工藝，提高了國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)的科技含量。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，所述方法先進(jìn)行車(chē)站風(fēng)井和風(fēng)道的開(kāi)挖，之后利用風(fēng)井和風(fēng)道作為施工通道進(jìn)行車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖，其特征在于，所述方法包括步驟(1)采用復(fù)合初期支護(hù)在風(fēng)道口形成加強(qiáng)環(huán)；(2)進(jìn)行中洞土體開(kāi)挖；(3)進(jìn)行中洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工；(4)進(jìn)行側(cè)洞土體開(kāi)挖；(5)進(jìn)行側(cè)洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。
2.如權(quán)利要求1所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，所述步驟(1) 包括在風(fēng)道初期支護(hù)的環(huán)向形成加強(qiáng)環(huán)，以及在風(fēng)道側(cè)墻正洞開(kāi)口處形成沿主體初期支 護(hù)的加強(qiáng)環(huán)。
3.如權(quán)利要求2所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，所述加強(qiáng)環(huán) 與風(fēng)道初期支護(hù)之間有徑向連接鋼筋以共同抵抗外載荷。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，在 所述風(fēng)道開(kāi)口頂部增加橫撐，并將所述橫撐與加強(qiáng)環(huán)焊接。
5.如權(quán)利要求4所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，當(dāng)正洞開(kāi)口 頂部位于風(fēng)道起拱段時(shí)，采用明拱進(jìn)行開(kāi)口支護(hù)，以保證進(jìn)洞段風(fēng)道初期支護(hù)拱部受力合 理。
6.如權(quán)利要求1所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，在步驟(1)和(2)之間還包括步驟在地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖輪廓外設(shè)置超前支護(hù)。
7.如權(quán)利要求1所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，所述超前支 護(hù)為，在中洞的頂部輪廓線上方均勻布置管棚。
8.如權(quán)利要求7所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，所述相鄰管 棚之間布置有導(dǎo)管。
9.如權(quán)利要求8所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，所述管棚與 所述導(dǎo)管均采用鋼管。
10.如權(quán)利要求1所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，采用中隔墻 法對(duì)中洞土體由上而下分部順序開(kāi)挖。
11.如權(quán)利要求10所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，采用臺(tái)階 法對(duì)中洞土體的每個(gè)部分進(jìn)行開(kāi)挖，臺(tái)階高3m-4m，開(kāi)挖步距0. 5m。
12.如權(quán)利要求1所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，所述的步驟(3)包括在中洞內(nèi)鋪設(shè)底部防水層；施做結(jié)構(gòu)底板及底縱梁；施做立柱、中縱梁及中板層； 施做頂縱梁及頂部結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求12所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，施工時(shí)底 部防水層的上部依次鋪設(shè)土工布、布毯和鋼板作為保護(hù)層。
14.如權(quán)利要求12所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，在施做結(jié) 構(gòu)底板及底縱梁之后拆除施工過(guò)程中所架設(shè)的臨時(shí)支撐隔墻。
15.如權(quán)利要求12所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，中洞內(nèi)立 柱及頂縱梁采用鋼管混凝土柱。
16.如權(quán)利要求12所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，所述立柱 和底縱梁之間采用預(yù)埋錨固螺栓及預(yù)埋接茬鋼筋的方法進(jìn)行連接。
17.如權(quán)利要求12所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，施做頂縱 梁的工序?yàn)轭A(yù)制及安裝芯梁底板，鋪設(shè)頂部防水層，綁扎芯梁部位鋼筋，施工模版支架，澆 筑混凝土。
18.如權(quán)利要求1所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，采用臺(tái)階法 由上至下順序?qū)ΨQ開(kāi)挖中洞兩側(cè)的邊跨。
19.如權(quán)利要求18所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，在進(jìn)行側(cè) 洞開(kāi)挖之前，先施做側(cè)洞的大管棚及小導(dǎo)管超前支護(hù)。
20.如權(quán)利要求1所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于，所述步驟 (5)包括在側(cè)洞內(nèi)鋪設(shè)底板及下部邊墻防水層；澆筑底板及下部邊墻結(jié)構(gòu)；施工側(cè)洞內(nèi)中 板，并與中洞內(nèi)中板連接；施做兩側(cè)邊墻及邊跨拱部。
21.如權(quán)利要求1-20中的任一項(xiàng)所述的地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在 于，所述主體結(jié)構(gòu)的施工中采用安裝在施工縫預(yù)留凹槽內(nèi)的背貼止水帶或止水條對(duì)主體施 工縫進(jìn)行防水處理，并在止水帶或止水條中間預(yù)埋注漿管。
22.如權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，其特征在于， 所述主體結(jié)構(gòu)的施工中采用背貼止水帶、中埋式鋼邊橡膠止水帶及密封膠嵌縫對(duì)結(jié)構(gòu)變形 縫進(jìn)行防水處理。
23.一種利用權(quán)利要求1-22項(xiàng)中任一項(xiàng)所述施工方法開(kāi)挖的地下車(chē)站，其特征在于， 所述車(chē)站為多層島式拱柱結(jié)構(gòu)。
24.—種利用權(quán)利要求1-22項(xiàng)中任一項(xiàng)所述施工方法開(kāi)挖的公路隧道、地下通道、地 下車(chē)庫(kù)或地下商場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種地下車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法，所述方法先進(jìn)行車(chē)站風(fēng)井和風(fēng)道的開(kāi)挖，之后利用風(fēng)井和風(fēng)道作為施工通道進(jìn)行車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖，所述車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的暗挖施工方法包括步驟采用復(fù)合初期支護(hù)在風(fēng)道口形成加強(qiáng)環(huán)；采用一定順序進(jìn)行中洞土體開(kāi)挖；進(jìn)行中洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工；進(jìn)行側(cè)洞土體開(kāi)挖；進(jìn)行側(cè)洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。本方案順利完成土體開(kāi)挖及初期支護(hù)與永久結(jié)構(gòu)之間的受力轉(zhuǎn)換，避免永久結(jié)構(gòu)施工期出現(xiàn)過(guò)多不利受力狀態(tài)，方便了施工，提高了施工安全度和施工效率，改善了勞動(dòng)條件，保證了工程質(zhì)量。
文檔編號(hào)E21D11/00GK101864959SQ20091008201
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者帖卉霞, 李汶京, 楊慧林, 楊新民, 王繼山, 石山, 祝安龍, 蔣小銳, 譚富圣, 陳學(xué)峰, 高玉蘭 申請(qǐng)人:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司