初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)及施工方法，采用復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，外側(cè)為初支結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)為二襯結(jié)構(gòu)，中間為防水層，兩個(gè)單洞平行設(shè)置，側(cè)壁相聯(lián)，初支結(jié)構(gòu)的截面為“∞”形，構(gòu)成聯(lián)拱支撐的初支結(jié)構(gòu)，初支結(jié)構(gòu)內(nèi)壁形成兩個(gè)獨(dú)立的圓環(huán)形初支內(nèi)壁；初支內(nèi)壁上分別設(shè)置防水層；在防水層的內(nèi)側(cè)面，再分別設(shè)置兩個(gè)相互獨(dú)立的封閉圓環(huán)形二襯；左右線區(qū)間結(jié)構(gòu)對(duì)稱、相互獨(dú)立且封閉。它降低了暗挖地下區(qū)間施工風(fēng)險(xiǎn)，確保防水質(zhì)量，加快施工速度，采用模板臺(tái)車進(jìn)行二襯結(jié)構(gòu)施工、提高機(jī)械化施工水平，降低工程投資。
【專利說(shuō)明】初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市軌道交通工程中特殊暗挖地下區(qū)間結(jié)構(gòu)及施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市軌道交通工程中暗挖地下區(qū)間一般包含跨度較小的單線單洞標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間、跨度較大的雙線單洞大斷面區(qū)間及雙聯(lián)拱區(qū)間等幾種結(jié)構(gòu)形式。城市軌道交通工程中單線單洞為標(biāo)準(zhǔn)暗挖區(qū)間結(jié)構(gòu)，但為滿足地鐵運(yùn)營(yíng)功能要求，各條城市軌道交通地下工程均需要設(shè)置停車線、折返線等特殊暗挖地下區(qū)間，甚至為滿足特殊側(cè)式站臺(tái)車站功能需求，相鄰區(qū)間也需設(shè)計(jì)成特殊暗挖地下區(qū)間。目前，特殊暗挖地下區(qū)間一般多采用雙線單洞大斷面暗挖區(qū)間結(jié)構(gòu)或雙聯(lián)拱暗挖區(qū)間結(jié)構(gòu)；雙線單洞大斷面暗挖區(qū)間結(jié)構(gòu)跨度大、開挖面積大、結(jié)構(gòu)厚、工程造價(jià)高，多采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換步序多、對(duì)周圍環(huán)境影響大、施工風(fēng)險(xiǎn)高；雙聯(lián)拱暗挖區(qū)間結(jié)構(gòu)多采用中洞法施工，施工速度慢、聯(lián)拱處易于積水、防水質(zhì)量難于保證。
[0003]目前城市軌道交通工程中暗挖地下區(qū)間均為復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)，即由初期支護(hù)結(jié)，簡(jiǎn)稱為初支，為鋼格柵噴射混凝土臨時(shí)結(jié)構(gòu)、二次襯砌結(jié)，簡(jiǎn)稱為二襯，為鋼筋混凝土永久結(jié)構(gòu)，以及在初支和二襯之間設(shè)置的全包防水層組成。暗挖地下區(qū)間均采用分部開挖、施做初支結(jié)構(gòu)，當(dāng)先開挖部分超前一定距離后，再進(jìn)行下一部位的開挖；二襯結(jié)構(gòu)同樣需采取分段、分部分塊施工，二襯結(jié)構(gòu)不可避免的形成很多施工縫。因此，施工縫處是暗挖地下區(qū)間防水的難點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)跨度越大、分部分塊數(shù)量越多，需要處理的施工縫就越多。
[0004]標(biāo)準(zhǔn)暗挖地下區(qū)間一般采用臺(tái)階法施工，開挖寬度約6.3m、開挖高度約6.4m。一般情況下，開挖范圍內(nèi)不需要設(shè)置橫向與豎向初支結(jié)構(gòu)，可采用模板臺(tái)車進(jìn)行二襯結(jié)構(gòu)施工，施工縫少、結(jié)構(gòu)完整性好、防水質(zhì)量好、且施工速度快，臺(tái)階法簡(jiǎn)化施工步序及結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0005]中等跨度的暗挖地下區(qū)間一般采用CRD法，開挖寬度一般為9.0?10.0m,開挖高度一般為7.0?9.0m,開挖范圍內(nèi)需要設(shè)置橫向與豎向初支結(jié)構(gòu)，開挖完成后，需要分段拆除或倒換中間初支結(jié)構(gòu)、拼裝模板進(jìn)行二襯結(jié)構(gòu)施工，施工縫較多、防水質(zhì)量不易控制、且施工速度較慢，同時(shí)拆除開挖范圍橫向與豎向初支結(jié)構(gòu)時(shí)，原初支結(jié)構(gòu)變形大、對(duì)地下管線、建筑、構(gòu)筑物等周圍環(huán)境影響大；CRD法簡(jiǎn)化施工步序及結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
[0006]特殊暗挖地下區(qū)間一般采用大斷面結(jié)構(gòu)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，開挖寬度一般為11.5?14.5m，開挖高度一般為9.0?10.0m，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法簡(jiǎn)化施工步序及結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。
[0007]特殊暗挖地下區(qū)間也可采用雙聯(lián)拱斷面減少結(jié)構(gòu)跨度、中洞法施工，開挖寬度約11.5m，開挖高度約6.5m。這種施工方法實(shí)施的暗挖地下區(qū)間寬度增大了，但二襯結(jié)構(gòu)施工時(shí)無(wú)法避免需要分段拆除開挖范圍內(nèi)設(shè)置的橫向和豎向初支結(jié)構(gòu)，二襯結(jié)構(gòu)施工時(shí)的特點(diǎn)與不足同CRD法；中洞法簡(jiǎn)化施工步序及結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
[0008]目前，無(wú)論采用CRD法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法還是中洞法進(jìn)行大跨度暗挖地下區(qū)間結(jié)構(gòu)施工，在二襯結(jié)構(gòu)施工階段，為確保防水體系封閉以及二襯結(jié)構(gòu)質(zhì)量與耐久性，地下區(qū)間開挖階段設(shè)置的橫向和豎向初支結(jié)構(gòu)均需沿著區(qū)間縱向分段進(jìn)行拆除或倒換，結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換復(fù)雜；尤其是豎向初支結(jié)構(gòu)的拆除、增大了初支結(jié)構(gòu)的跨度，必然引起初支結(jié)構(gòu)變形、進(jìn)而引起地層沉降，從而對(duì)周圍地下管線、建筑物、構(gòu)筑物等周圍環(huán)境影響大；分段拆除初支進(jìn)行二襯結(jié)構(gòu)施工，為控制初支變形、初支分段拆除長(zhǎng)段一般為4.0~6.0m。因此，無(wú)法采用模板臺(tái)車進(jìn)行二襯結(jié)構(gòu)施工、機(jī)械化施工水平較低、施工縫較多、二襯結(jié)構(gòu)滲漏的機(jī)率增大、施工速度較慢，致使特殊暗挖地下區(qū)間成為城市軌道交通地下區(qū)間工程實(shí)施的工期控制點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)及施工方法，它采用初支聯(lián)拱、二襯獨(dú)立暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)與施工方法，降低了城市軌道交通工程中特殊暗挖地下區(qū)間施工風(fēng)險(xiǎn)，確保防水質(zhì)量，加快施工速度，采用模板臺(tái)車進(jìn)行二襯結(jié)構(gòu)施工、提高機(jī)械化施工水平，降低工程投資。
[0010]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)，采用復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，外側(cè)為初支結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)為二襯結(jié)構(gòu)，中間為防水層，兩個(gè)單洞平行設(shè)置，側(cè)壁相聯(lián)，初支結(jié)構(gòu)的截面為“m”形，構(gòu)成聯(lián)拱支撐的初支結(jié)構(gòu)，初支結(jié)構(gòu)內(nèi)壁形成兩個(gè)獨(dú)立的圓環(huán)形初支內(nèi)壁；在這兩個(gè)獨(dú)立的圓環(huán)形初支內(nèi)壁上分別設(shè)置兩個(gè)相互獨(dú)立的封閉圓環(huán)形防水層；在這兩個(gè)相互獨(dú)立的封閉圓環(huán)形防水層的內(nèi)側(cè)面，再分別設(shè)置兩個(gè)相互獨(dú)立的封閉圓環(huán)形二襯；兩個(gè)單洞相聯(lián)處共用相聯(lián)的側(cè)壁為中墻，中墻有一段垂直墻，中墻的中間為初支，中墻的兩個(gè)側(cè)面設(shè)有二襯；兩個(gè)單洞的二襯結(jié)構(gòu)被中墻的初支分隔開，形成兩個(gè)獨(dú)立且封閉的二襯結(jié)構(gòu)，左右線區(qū)間結(jié)構(gòu)對(duì)稱、相互獨(dú)立且封閉；所述的二襯由下部二襯和上部二襯組成。
[0012]它還包括臨時(shí)仰拱，兩個(gè)單洞內(nèi)的中部水平位置分別設(shè)有臨時(shí)仰拱，二襯結(jié)構(gòu)封閉前，整體的初支和臨時(shí)仰拱結(jié)構(gòu)截面為邊緣為圓弧的“田”字形，二襯結(jié)構(gòu)封閉后，臨時(shí)仰拱被拆除，整體的初支結(jié)構(gòu)截面為“m”形。
[0013]所述的下部二襯為少半個(gè)圓環(huán)形，上部二襯為多半個(gè)圓環(huán)形，每個(gè)單洞的二襯結(jié)構(gòu)是在下部二襯的上面架設(shè)上部二襯組成封閉圓環(huán)形二襯結(jié)構(gòu)。
[0014]初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間施工方法，初支聯(lián)拱結(jié)構(gòu)開挖采用臺(tái)階法施工，開挖完成后，左線區(qū)間與右線區(qū)間采用兩臺(tái)模板臺(tái)車同步對(duì)稱進(jìn)行上部二襯結(jié)構(gòu)施工，初支和二襯每段施工的長(zhǎng)度與模板臺(tái)車的長(zhǎng)度相同；左線下部二襯和右線下部二襯同時(shí)或錯(cuò)開依次進(jìn)行與模板臺(tái)車的長(zhǎng)度相同施工，待左線下部二襯和右線下部二襯全部施工完成后，左線上部二襯和右線上部二襯對(duì)應(yīng)位置同時(shí)依次進(jìn)行與模板臺(tái)車的長(zhǎng)度相同施工，直至上部二襯施工完成；
[0015]施工的施工步序?yàn)榘匆韵滦蛱?hào)依次施工:
[0016]A5、先施工一個(gè)單洞的上半部分初支；
[0017]B5、施工此單洞的下半部分初支；
[0018]C5、施工另一個(gè)單洞的上半部分初支；
[0019]D5、施工此單洞的下半部分初支，形成整體的初支結(jié)構(gòu)，截面為“c?”形；[0020]E5、施工兩個(gè)單洞的下部二襯；
[0021]F5、使用模板臺(tái)車，同時(shí)施工上部二襯，完成此段結(jié)構(gòu)施工；
[0022]重復(fù)以上施工步序，進(jìn)行下一段結(jié)構(gòu)施工。
[0023]初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間施工方法，開挖時(shí)設(shè)置臨時(shí)仰拱，及時(shí)封閉成環(huán)，開挖完成后，左線區(qū)間與右線區(qū)間采用一臺(tái)模板臺(tái)車先進(jìn)行左線上部二襯結(jié)構(gòu)施工，然后再進(jìn)行右線上部二襯結(jié)構(gòu)施工，左線區(qū)間與右線區(qū)間上部二襯結(jié)構(gòu)錯(cuò)開施工，每段臨時(shí)仰拱拆除和二襯施工的長(zhǎng)度與模板臺(tái)車的長(zhǎng)度相同；左線下部二襯和右線下部二襯同時(shí)或錯(cuò)開依次進(jìn)行與模板臺(tái)車的長(zhǎng)度相同施工，待左線下部二襯和右線下部二襯全部施工完成后，左線上部二襯進(jìn)行與模板臺(tái)車的長(zhǎng)度相同施工，待左線上部二襯施工完成后，再開始進(jìn)行右線上部二襯進(jìn)行與模板臺(tái)車的長(zhǎng)度相同施工、直至右線上部二襯施工完成；
[0024]施工步序?yàn)榘匆韵滦蛱?hào)依次施工:
[0025]A6、先施工一個(gè)單洞的上半部分初支，并設(shè)置臨時(shí)仰拱；
[0026]B6、施工此單洞的下半部分初支；
[0027]C6、施工另一個(gè)單洞的上半部分初支，并設(shè)置臨時(shí)仰拱；
[0028]D6、施工此單洞的下半部分初支，形成整體的初支和臨時(shí)仰拱結(jié)構(gòu)截面為邊緣為圓弧的“田”字形；
[0029]E6、施工兩個(gè)單洞的下部二襯；
[0030]F6、依次分段拆除一個(gè)單洞的臨時(shí)仰拱，使用模板臺(tái)車，施工此單洞的上部二襯、直至該單洞二襯施工完成；
[0031]G6、一個(gè)單洞二襯施工完成后，依次分段拆除另一個(gè)單洞的臨時(shí)仰拱，使用模板臺(tái)車7，施工此單洞的上部二襯、直至該單洞二襯施工完成；
[0032]重復(fù)以上施工步序，進(jìn)行下一段結(jié)構(gòu)施工。
[0033]所述模板臺(tái)車的長(zhǎng)度為9m至12m，二襯每段施工的長(zhǎng)度也為9m至12m。
[0034]所述模板臺(tái)車的長(zhǎng)度為9m至12m，每段臨時(shí)仰拱拆除和二襯施工的長(zhǎng)度也為9m至12m。
[0035]本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0036]本發(fā)明是對(duì)城市軌道交通工程中特殊暗挖地下區(qū)間的結(jié)構(gòu)形式與施工方法的改進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)及環(huán)境效益顯著，通過(guò)工程實(shí)踐后可在類似工程中推廣應(yīng)用。
[0037]在相同環(huán)境條件下暗挖地下區(qū)間施工，本發(fā)明與中洞法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合對(duì)比分析情況如下表所示:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)，采用復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，外側(cè)為初支(I)結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)為二襯(2)結(jié)構(gòu)，中間為防水層(3)，其特征在于:兩個(gè)單洞(4)平行設(shè)置，側(cè)壁相聯(lián)，初支結(jié)構(gòu)的截面為形，構(gòu)成聯(lián)拱支撐的初支結(jié)構(gòu)，初支結(jié)構(gòu)內(nèi)壁形成兩個(gè)獨(dú)立的圓環(huán)形初支(I)內(nèi)壁；在這兩個(gè)獨(dú)立的圓環(huán)形初支(I)內(nèi)壁上分別設(shè)置兩個(gè)相互獨(dú)立的封閉圓環(huán)形防水層(3);在這兩個(gè)相互獨(dú)立的封閉圓環(huán)形防水層(3)的內(nèi)側(cè)面，再分別設(shè)置兩個(gè)相互獨(dú)立的封閉圓環(huán)形二襯(2);兩個(gè)單洞(4)相聯(lián)處共用相聯(lián)的側(cè)壁為中墻(5)，中墻有一段垂直墻，中墻的中間為初支(1)，中墻的兩個(gè)側(cè)面設(shè)有二襯(2);兩個(gè)單洞(4)的二襯結(jié)構(gòu)被中墻(5)的初支(I)分隔開，形成兩個(gè)獨(dú)立且封閉的二襯結(jié)構(gòu)，左右線區(qū)間結(jié)構(gòu)對(duì)稱、相互獨(dú)立且封閉；所述的二襯(2)由下部二襯(201)和上部二襯(202)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)，其特征在于:它還包括臨時(shí)仰拱(6)，兩個(gè)單洞(4)內(nèi)的中部水平位置分別設(shè)有臨時(shí)仰拱(6)，二襯結(jié)構(gòu)封閉前，整體的初支(I)和臨時(shí)仰拱(6)結(jié)構(gòu)截面為邊緣為圓弧的“田”字形，二襯結(jié)構(gòu)封閉后，臨時(shí)仰拱(6)被拆除，整體的初支(I)結(jié)構(gòu)截面為“c?”形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的下部二襯(201)為少半個(gè)圓環(huán)形，上部二襯(202)為多半個(gè)圓環(huán)形，每個(gè)單洞(4)的二襯結(jié)構(gòu)是在下部二襯(201)的上面架設(shè)上部二襯(202)組成封閉圓環(huán)形二襯結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的 初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間施工方法，其特征在于:初支聯(lián)拱結(jié)構(gòu)開挖采用臺(tái)階法施工，開挖完成后，左線區(qū)間與右線區(qū)間采用兩臺(tái)模板臺(tái)車(7)同步對(duì)稱進(jìn)行上部二襯(202)結(jié)構(gòu)施工，初支(I)和二襯(2)每段施工的長(zhǎng)度與模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度相同；左線下部二襯(201)和右線下部二襯(201)同時(shí)或錯(cuò)開依次進(jìn)行與模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度相同施工，待左線下部二襯(201)和右線下部二襯(201)全部施工完成后，左線上部二襯(202)和右線上部二襯(202)對(duì)應(yīng)位置同時(shí)依次進(jìn)行與模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度相同施工，直至上部二襯(202)施工完成； 施工的施工步序?yàn)榘匆韵滦蛱?hào)依次施工: A5、先施工一個(gè)單洞的上半部分初支(I)； B5、施工此單洞的下半部分初支(I)； C5、施工另一個(gè)單洞的上半部分初支(I)； D5、施工此單洞的下半部分初支(I )，形成整體的初支(I)結(jié)構(gòu)，截面為“c?”形； E5、施工兩個(gè)單洞的下部二襯(201)； F5、使用模板臺(tái)車(7)，同時(shí)施工上部二襯(202)，完成此段結(jié)構(gòu)施工； 重復(fù)以上施工步序，進(jìn)行下一段結(jié)構(gòu)施工。
5.如權(quán)利要求2所述的初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間施工方法，其特征在于:開挖時(shí)設(shè)置臨時(shí)仰拱(6)，及時(shí)封閉成環(huán)，開挖完成后，左線區(qū)間與右線區(qū)間采用一臺(tái)模板臺(tái)車(7)先進(jìn)行左線上部二襯(202)結(jié)構(gòu)施工，然后再進(jìn)行右線上部二襯(202)結(jié)構(gòu)施工，左線區(qū)間與右線區(qū)間上部二襯(202)結(jié)構(gòu)錯(cuò)開施工，每段臨時(shí)仰拱(6)拆除和二襯(2)施工的長(zhǎng)度與模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度相同；左線下部二襯(201)和右線下部二襯(201)同時(shí)或錯(cuò)開依次進(jìn)行與模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度相同施工，待左線下部二襯(201)和右線下部二襯(201)全部施工完成后，左線上部二襯(202)進(jìn)行與模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度相同施工，待左線上部二襯(202)施工完成后，再開始進(jìn)行右線上部二襯(202)進(jìn)行與模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度相同施工、直至右線上部二襯(202)施工完成； 施工步序?yàn)榘匆韵滦蛱?hào)依次施工: A6、先施工一個(gè)單洞的上半部分初支(1)，并設(shè)置臨時(shí)仰拱(6)； B6、施工此單洞的下半部分初支(1)； C6、施工另一個(gè)單洞的上半部分初支(1)，并設(shè)置臨時(shí)仰拱(6)； D6、施工此單洞的下半部分初支(1),形成整體的初支(1)和臨時(shí)仰拱(6)結(jié)構(gòu)截面為邊緣為圓弧的“田”字形； E6、施工兩個(gè)單洞的下部二襯(201)； F6、依次分段拆除一個(gè)單洞的臨時(shí)仰拱(6)，使用模板臺(tái)車(7)，施工此單洞的上部二襯(202)、直至該單洞二襯施工完成； G6、一個(gè)單洞二襯施工完成后，依次分段拆除另一個(gè)單洞的臨時(shí)仰拱(6)，使用模板臺(tái)車(7)，施工此單洞的上部二襯(202)、直至該單洞二襯施工完成； 重復(fù)以上施工步序，進(jìn)行下一段結(jié)構(gòu)施工。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度為9m至12m，二襯(2)每段施工的長(zhǎng)度也為9m至12m。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的初支聯(lián)拱二襯獨(dú)立式暗挖地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述模板臺(tái)車(7)的長(zhǎng)度為9m至12m，每段臨時(shí)仰拱(6)拆除和二襯(2)施工的長(zhǎng)度也為9m至12m。
【文檔編號(hào)】E21D11/00GK103758530SQ201410031097
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】高辛財(cái), 惠麗萍, 鄒彪, 閆朝濤, 趙德平 申請(qǐng)人:北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司