本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種淺埋暗挖地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

城市地鐵地下車站根據(jù)使用功能一般有島式站臺、側(cè)式站臺和島側(cè)混合式站臺等不同類型，島式站臺功能完善、使用方便、建筑效果好，目前大部分車站均采用島式站臺布置形式。對于標準島式站臺，如果站臺寬度為12m，整個車站的結(jié)構(gòu)尺寸寬度就達到21m左右。因城市環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常會受交通、建筑物、管線或橋樁等影響，尤其很多城市主干路地面修建或規(guī)劃了高架橋，在地下又要修建地鐵車站，這時很難找到適合的空間放置標準島式車站。為解決這一問題，許多地鐵車站將線路線間距拉開，采用雙洞型式，分別從高架橋或其他構(gòu)筑的兩側(cè)穿過，上下行站臺分離分設(shè)于兩個隧道內(nèi)，兩個隧道之間用聯(lián)絡(luò)通道連接，形成了地鐵車站分離島型式。

在交通疏解和管線拆遷困難的情況下，分離島式車站可以采用暗挖法進行施工，相對于標準島式車站，分離島式車站單洞的開挖跨度在12m左右，跨度更小，施工風險相對較低，但分離島車站開挖洞室較多，易形成群洞效應(yīng)，施工工法考慮時應(yīng)注重減少對相鄰洞室的影響。傳統(tǒng)的分離島車站一般采用洞樁法或CRD工法施工，在第四系地層中，通過降低水位的方式將地下水降至車站底板以下，然后分塊開挖、及時支護和施作二襯保證結(jié)構(gòu)安全和控制地層變形。

目前修建地鐵的城市越來越多，遇到的地質(zhì)情況也更為復(fù)雜。如果這種類型的車站位于巖質(zhì)地層，暗挖車站再采用洞樁法或CRD工法施工就顯得困難。因為洞樁法或CRD工法將斷面分成若干個小塊，只能采取小型機械或人工開挖及運輸作業(yè)，且工序繁多、復(fù)雜，進度較慢；巖石地層洞內(nèi)成樁困難；臨時支撐的施作和拆除困難，成本較高，同時在巖石地層需要爆破進行開挖施工，臨時支撐保留困難，一旦爆破損壞會引起大的安全事故，這些給施工造成了很大問題。本發(fā)明提出的開敞式結(jié)構(gòu)及工法可以很好的解決這個問題，拱部設(shè)置大拱腳控制地層變形，下部分臺階開挖實現(xiàn)大型機械化作業(yè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種提供足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度、實現(xiàn)大型機械化進行巖石地層地下結(jié)構(gòu)施工的淺埋暗挖地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)及其施工方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種淺埋暗挖地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)，它包含兩個分離的對稱設(shè)置的隧道；所述的隧道包含開挖形成空間后在內(nèi)部施作的二次主體結(jié)構(gòu)；所述的二次主體結(jié)構(gòu)包含超前支護、預(yù)應(yīng)力錨索、初支大拱腳、鎖腳錨管、拱部初期支護、側(cè)墻初支、仰拱初支、二襯底板、二襯側(cè)墻、中板、二襯拱部和底板墊層；所述的隧道底部設(shè)置有二襯底板，二襯底板兩側(cè)上方設(shè)置有兩道二襯側(cè)墻，二襯側(cè)墻的中部和頂部分別設(shè)置有呈水平布設(shè)的中板和二襯拱部，二襯拱部的外部設(shè)置有拱部初期支護，拱部初期支護的外部設(shè)置有超前支護，拱部初期支護的下端設(shè)置初支大拱腳，初支大拱腳的下方設(shè)置有側(cè)墻初支，側(cè)墻初支上設(shè)置有多道預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索之間設(shè)置鎖腳錨管；所述的二襯底板的下方設(shè)置底板墊層和仰拱初支。

作為優(yōu)選，所述的拱部初期支護與二襯拱部之間、側(cè)墻初支與二襯側(cè)墻之間以及仰拱初支與底板墊層之間設(shè)置有防水層。

作為優(yōu)選，所述的初支大拱腳、拱部初期支護、側(cè)墻初支和仰拱初支構(gòu)成初期支護結(jié)構(gòu)；所述的初期支護結(jié)構(gòu)是由噴射混凝土、格柵拱架、連接筋和鋼筋網(wǎng)構(gòu)成的復(fù)合式支護結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述的超前支護由超前小導(dǎo)管或超前自進式管棚注漿形成。

作為優(yōu)選，所述的初支大拱腳對稱設(shè)置于拱部初期支護的下端。

作為優(yōu)選，第一預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置在所述初支大拱腳位置處。

作為優(yōu)選，所述的二襯拱部線型為三段相切的圓弧線組成，與所述二襯側(cè)墻順接形成受力合理的單跨結(jié)構(gòu)。

一種淺埋暗挖地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)及其施工方法，其特征在于它包含以下步驟：

1、測量放線出包含結(jié)構(gòu)拱部初期支護和側(cè)墻初支的輪廓線，在待開挖的拱部初期支護外側(cè)部位施做超前支護，進行超前注漿加固地層；

2、進行車站上臺階開挖，開挖完成后立即在開挖斷面外緣施作拱部初期支護和初支大拱腳，初支結(jié)構(gòu)采用格柵鋼架和噴射混凝土形成；上臺階底部為初支大拱腳底部，開挖前先行采用鉆爆法施工超前導(dǎo)洞，再利用導(dǎo)洞擴挖形成拱部斷面和大拱腳；超前導(dǎo)洞寬度約4.0m，超前距離3～5m；

3、清理初支大拱腳下方虛渣，施作初支大拱腳噴射混凝土，拱腳圍巖較差時可采用鋼管壓漿進行初支大拱腳底部圍巖加固。然后打設(shè)初支大拱腳處第一道預(yù)應(yīng)力錨索，對錨索灌漿、張拉并鎖定；

4、對拱部初期支護的拱頂下沉和地表沉降進行監(jiān)控量測，數(shù)據(jù)變化收斂后分層開挖車站下層巖體，注意加強對邊墻和初支大拱腳的保護。分層邊開挖邊施作側(cè)墻初支，包括預(yù)應(yīng)力錨索、層間鎖腳錨管和格柵鋼架結(jié)合噴射混凝土封閉，按照該步驟繼續(xù)分層向下開挖巖體至結(jié)構(gòu)底板標高處，及時施作側(cè)墻底部鎖腳錨管；整個開挖過程內(nèi)部空間開闊，沒有臨時支撐，全部采用大型機械組合作業(yè)；

5、開挖至基底后施作仰拱初支噴射混凝土，然后在仰拱初支和側(cè)墻初期支護的內(nèi)表面上鋪設(shè)一層仰拱及側(cè)墻防水層，之后在仰拱防水層的上表面澆筑一層底板墊層保護防水板，而后在其上澆筑混凝土形成二襯底板；

6、向上鋪設(shè)側(cè)墻防水層，然后在二襯底板上設(shè)置二襯模板臺車，澆筑混凝土形成上部二襯側(cè)墻和中板結(jié)構(gòu)；

7、繼續(xù)向上鋪設(shè)側(cè)墻和拱部防水層，在中板上設(shè)置二襯模板臺車，澆筑剩余側(cè)墻結(jié)構(gòu)和二襯拱部部分，與二襯底板、二襯側(cè)墻連接成整體；

8、施作車站站臺板、風道等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，左右側(cè)兩個隧道按照上述工序同步施工，完成整個地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果為：

1、結(jié)構(gòu)受力合理，可以很好的避開橋樁、管線等障礙物，車站采用暗挖實現(xiàn)，避免了交通疏解、管線拆遷和土地占用等問題；

2、施工方法科學合理，采用初支大拱腳和側(cè)墻組合支護體系，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定且控制地層變形能力強，可保證施工安全，有效控制地面沉降；

3、結(jié)構(gòu)支護體系簡單，初期支護拆除量小，基本無廢棄工程量；邊墻采用預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合格柵鋼架噴混結(jié)構(gòu)，沒有任何臨時支撐，便于施工且無拆除支撐工況，有效保證高邊墻結(jié)構(gòu)施工安全；

4、可提供足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，實現(xiàn)了大型機械化進行巖石地層地下結(jié)構(gòu)施工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)平面布置示意圖；

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本具體實施方式上層導(dǎo)洞及大拱腳施工示意圖；

圖4為本具體實施方式側(cè)墻開挖支護施工示意圖；

圖5為本具體實施方式地下二層開挖支護施工示意圖；

圖6為本具體實施方式二襯底板結(jié)構(gòu)施工示意圖；

圖7為本具體實施方式側(cè)墻和中板二襯結(jié)構(gòu)施工示意圖；

圖8為本具體實施方式二襯拱部結(jié)構(gòu)施工示意圖；

圖9為本具體實施方式施工完成示意圖。

附圖標記說明：

超前支護1、預(yù)應(yīng)力錨索2、初支大拱腳3、鎖腳錨管4、拱部初期支護5、側(cè)墻初支6、仰拱初支7、二襯底板8、二襯側(cè)墻9、中板10、二襯拱部11和底板墊層12、防水層13、內(nèi)部結(jié)構(gòu)14、超前導(dǎo)洞15。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

參看如圖1——圖9所示，本具體實施方式采用如下技術(shù)方案：一種淺埋暗挖地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)，它包含兩個分離的對稱設(shè)置的隧道；所述的隧道包含開挖形成空間后在內(nèi)部施作的二次主體結(jié)構(gòu)；所述的二次主體結(jié)構(gòu)包含超前支護1、預(yù)應(yīng)力錨索2、初支大拱腳3、鎖腳錨管4、拱部初期支護5、側(cè)墻初支6、仰拱初支7、二襯底板8、二襯側(cè)墻9、中板10、二襯拱部11和底板墊層12；所述的隧道底部設(shè)置有二襯底板8，二襯底板8兩側(cè)上方設(shè)置有兩道二襯側(cè)墻9，二襯側(cè)墻9的中部和頂部分別設(shè)置有呈水平布設(shè)的中板10和二襯拱部11，二襯拱部11的外部設(shè)置有拱部初期支護5，拱部初期支護5的外部設(shè)置有超前支護1，拱部初期支護5的下端設(shè)置初支大拱腳3，初支大拱腳3的下方設(shè)置有側(cè)墻初支6，側(cè)墻初支6上設(shè)置有多道預(yù)應(yīng)力錨索2，預(yù)應(yīng)力錨索2之間設(shè)置鎖腳錨管4；所述的二襯底板8的下方設(shè)置底板墊層12和仰拱初支7。

作為優(yōu)選，所述的拱部初期支護5與二襯拱部11之間、側(cè)墻初支6與二襯側(cè)墻9之間以及仰拱初支7與底板墊層12之間設(shè)置有防水層13。

作為優(yōu)選，所述的初支大拱腳3、拱部初期支護5、側(cè)墻初支6和仰拱初支7構(gòu)成初期支護結(jié)構(gòu)；所述的初期支護結(jié)構(gòu)是由噴射混凝土、格柵拱架、連接筋和鋼筋網(wǎng)構(gòu)成的復(fù)合式支護結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述的超前支護1由超前小導(dǎo)管或超前自進式管棚注漿形成。

作為優(yōu)選，所述的初支大拱腳3對稱設(shè)置于拱部初期支護5的下端。

作為優(yōu)選，第一預(yù)應(yīng)力錨索2設(shè)置在所述初支大拱腳3位置處。

作為優(yōu)選，所述的二襯拱部11線型為三段相切的圓弧線組成，與所述二襯側(cè)墻順9接形成受力合理的單跨結(jié)構(gòu)。

一種淺埋暗挖地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)及其施工方法，其特征在于它包含以下步驟：

1、測量放線出包含結(jié)構(gòu)拱部初期支護5和側(cè)墻初支6的輪廓線，在待開挖的拱部初期支護5外側(cè)部位施做超前支護1，進行超前注漿加固地層；超前支護1采用直徑42mm的超前小導(dǎo)管，每根長3m，環(huán)向間距300mm，縱向間距1m，注漿采用普通水泥單液漿；

2、進行車站上臺階開挖，開挖完成后立即在開挖斷面外緣施作拱部初期支護5和初支大拱腳3，最大開挖寬度約14m，初支結(jié)構(gòu)采用格柵鋼架和噴射混凝土形成，結(jié)構(gòu)厚度300mm；上臺階底部為初支大拱腳3底部，開挖前先行采用鉆爆法施工超前導(dǎo)洞15，再利用導(dǎo)洞擴挖形成拱部斷面和大拱腳；超前導(dǎo)洞15為直墻接拱形型式，寬度4.0m，高度4.0m，超前距離3～5m；

3、清理初支大拱腳3下方虛渣，施作初支大拱腳噴射混凝土，拱腳圍巖較差時可采用鋼管壓漿進行初支大拱腳底部圍巖加固。初支大拱腳最寬處厚度1300mm，超出側(cè)墻初支6的外輪廓1.0m。然后打設(shè)初支大拱腳3處第一道預(yù)應(yīng)力錨索2，對錨索灌漿、張拉并鎖定；預(yù)應(yīng)力錨索2長度為12m，其中錨固段長度4.5m，采用鋼絞線，預(yù)加應(yīng)力為100KN；

4、對拱部初期支護5的拱頂下沉和地表沉降進行監(jiān)控量測，數(shù)據(jù)變化收斂、拱部初支結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后分層開挖車站下層巖體，注意加強對邊墻和初支大拱腳3的保護，開挖寬度約12m，每層開挖高度約2.0m。分層邊開挖邊施作側(cè)墻初支6，包括預(yù)應(yīng)力錨索2、層間鎖腳錨管4和格柵鋼架結(jié)合噴射混凝土封閉，側(cè)墻初支6厚度為300mm。按照該步驟繼續(xù)分層向下開挖巖體至結(jié)構(gòu)底板標高處，及時施作側(cè)墻底部鎖腳錨管4，鎖腳錨管4打設(shè)于預(yù)應(yīng)力錨索層間部位和結(jié)構(gòu)腳部，采用直徑42mm的鋼管，每3m一組，每組兩根，每根3m長，注漿采用普通水泥單液漿。整個開挖過程內(nèi)部空間開闊，沒有臨時支撐，全部采用大型機械組合作業(yè)；

5、開挖至基底后施作仰拱初支7噴射混凝土，仰拱初支7內(nèi)部設(shè)置格柵鋼架，噴混厚度為300mm。然后在仰拱初支7和側(cè)墻初期支護6的內(nèi)表面上鋪設(shè)一層仰拱及側(cè)墻防水層13，防水層13包括ECB塑料防水板和無紡布以及施工縫防水措施，之后在仰拱防水層13的上表面澆筑一層底板墊層12保護防水板，底板墊層12為50mm厚細石混凝土。而后在其上澆筑混凝土形成二襯底板8，結(jié)構(gòu)厚度700mm；

6、向上鋪設(shè)側(cè)墻防水層13，然后在二襯底板8上設(shè)置二襯模板臺車，澆筑混凝土形成上部二襯側(cè)墻9和中板10結(jié)構(gòu)，二襯側(cè)墻結(jié)構(gòu)厚度為600mm，中板結(jié)構(gòu)厚度為450mm；

7、繼續(xù)向上鋪設(shè)側(cè)墻和拱部防水層13，在中板10上設(shè)置二襯模板臺車，澆筑剩余側(cè)墻結(jié)構(gòu)和二襯拱部11部分，二襯拱部結(jié)構(gòu)厚度600mm，與二襯底板8、二襯側(cè)墻9連接成整體；

8、施作車站站臺板、風道等內(nèi)部結(jié)構(gòu)14，左右側(cè)兩個隧道按照上述工序同步施工，完成整個巖質(zhì)地層淺埋暗挖地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)。

本具體實施方式適用于巖質(zhì)地層暗挖地鐵車站分離開敞式結(jié)構(gòu)支護和施工，施工中應(yīng)嚴格控制開挖高度，弱爆破，加強拱頂沉降和側(cè)墻水平變形監(jiān)測，必要時可以架設(shè)臨時橫撐補強。

本具體實施方式的有益效果為：

1、結(jié)構(gòu)受力合理，可以很好的避開橋樁、管線等障礙物，車站采用暗挖實現(xiàn)，避免了交通疏解、管線拆遷和土地占用等問題；

2、施工方法科學合理，采用初支大拱腳和側(cè)墻組合支護體系，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定且控制地層變形能力強，可保證施工安全，有效控制地面沉降；

3、結(jié)構(gòu)支護體系簡單，初期支護拆除量小，基本無廢棄工程量；邊墻采用預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合格柵鋼架噴混結(jié)構(gòu)，沒有任何臨時支撐，便于施工且無拆除支撐工況，有效保證高邊墻結(jié)構(gòu)施工安全；

4、可提供足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，實現(xiàn)了大型機械化進行巖石地層地下結(jié)構(gòu)施工。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。