硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道工程，特別涉及一種適用于硬巖地層的大跨地鐵車站暗挖施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為規(guī)避常規(guī)的明挖或蓋挖施工引起大量管線迀改、綠化迀移和交通擁堵等難題，重慶、大連、廈門、青島等市區(qū)基巖埋深淺的城市通過適當(dāng)下壓軌面標(biāo)高，使部分地鐵車站主體結(jié)構(gòu)基本位于硬巖地層中，進(jìn)而選擇采用暗挖法施工。
[0003]傳統(tǒng)常用的大斷面隧洞暗挖工法有分部臺階法、三臺階七步開挖法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、洞粧(柱)法、二襯拱蓋法等。其中，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和洞粧法(PBA法)適用于軟弱圍巖地層；在硬巖中使用存在以下不足:一是爆破開挖沖擊破壞已完成的臨時支護(hù)或已完成的柱、拱、中板永久結(jié)構(gòu)，采用弱爆則費用高；二是工期長、風(fēng)險高、廢棄工程大。分部臺階法適用于埋置較深和圍巖條件較好的隧洞，三臺階七步開挖法適用于圍巖條件一般和沉降控制要求不高的隧洞，二者一般適用于山嶺隧洞；在城市地鐵暗挖車站中使用存在地面沉降不易控制、影響道路下方管線和路面交通安全等隱患。二襯拱蓋法適用于上軟下硬圍巖大斷面暗挖車站，但存在以下不足:拆除臨時支護(hù)時拱頂沉降大，沉降控制難，風(fēng)險高；二是拱腳與墻頂接口位置防水層及結(jié)構(gòu)整體性不好，工程質(zhì)量受影響；三是隧洞下部爆破施工對已完工的拱頂二襯結(jié)構(gòu)可能造成沖擊破壞。
[0004]基于以上原因，有必要對傳統(tǒng)的硬巖地層的大跨地鐵車站暗挖施工方法進(jìn)行重新審視和研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法，以有效降低開挖施工風(fēng)險，提高開挖施工效率。
[0006]本發(fā)明硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法，包括如下步驟:
[0007]①車站拱部中間分兩個臺階開挖，先開挖隧洞拱部中間上臺階，并施作該部初支拱蓋;
[0008]②開挖隧洞拱部中間下臺階；
[0009]③開挖隧洞拱部左側(cè)部、隧洞拱部右側(cè)部，在拱腳位置施作鎖腳錨桿，接長拱頂初支拱蓋，完成初支拱蓋施工；
[0010]④在初支拱蓋的保護(hù)下，拉槽開挖車站下部巖體，分左、中、右三部分和上、中、下三臺階共9部開挖，并施作相應(yīng)段的邊墻初期支護(hù)，直到開挖到底；
[0011 ] ⑤自下而上順筑車站主體結(jié)構(gòu)，完成車站施工。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，施工空間大，方便機(jī)械化施工，可以多作業(yè)面平行操作，機(jī)械化作業(yè)有利于提高開挖效率；采用加強(qiáng)初期支護(hù)，通過初支拱蓋將拱頂上方荷載傳遞到拱腳較為穩(wěn)定的圍巖上，利于控制拱頂沉降和地面沉降；同時可避免原二襯拱蓋法中下部爆破施工對已完工二襯結(jié)構(gòu)的沖擊破壞；在臺階法開挖的基礎(chǔ)上，先開挖中槽，左右邊墻交錯開挖，利于開挖面的穩(wěn)定；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生變化時，可及時轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工工法；主體結(jié)構(gòu)自下而上澆筑，可確保防水結(jié)構(gòu)和二次襯砌澆筑質(zhì)量。
【附圖說明】
[0013]本說明書包括如下兩副附圖:
[0014]圖1是本發(fā)明硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法開挖步驟示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法車站施工完畢狀態(tài)示意圖。
[0016]圖中示出部位、構(gòu)件名稱及所對應(yīng)的標(biāo)記:隧洞拱部中間上臺階1、隧洞拱部中間下臺階2、隧洞拱部左側(cè)部3a、隧洞拱部右側(cè)部3b、隧洞下部中間上臺階4、隧洞下部中間中臺階5、隧洞下部左側(cè)上臺階6a、隧洞下部右側(cè)上臺階6b、隧洞下部中間下臺階7、隧洞下部左側(cè)中臺階8a、隧洞下部右側(cè)中臺階Sb、隧洞下部左側(cè)下臺階9a、隧洞下部右側(cè)下臺階9b、初支拱蓋11、鎖腳錨桿12、邊墻初期支護(hù)13、車站主體結(jié)構(gòu)14。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]參照圖1和圖2，本發(fā)明的硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法，包括如下步驟:
[0019]1.車站拱部中間分兩個臺階開挖，先開挖隧洞拱部中間上臺階1，并施作該部初支拱蓋11。
[0020]2.開挖隧洞拱部中間下臺階2。
[0021]3.開挖隧洞拱部左側(cè)部3a、隧洞拱部右側(cè)部3b，在拱腳位置施作鎖腳錨桿12，接長拱頂初支拱蓋11，完成初支拱蓋11施工。所述初支拱蓋11由噴射混凝土層、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)、系統(tǒng)錨桿和鎖腳錨桿12組成，其厚度由拱頂?shù)焦澳_逐步加厚，在兩側(cè)端部形成大拱腳，將上方荷載通過大拱腳傳遞到兩側(cè)較為穩(wěn)定的圍巖上。
[0022]4.在初支拱蓋11的保護(hù)下，拉槽開挖車站下部巖體，分左、中、右三部分和上、中、下三臺階共9部開挖，并施作相應(yīng)段的邊墻初期支護(hù)13，直到開挖到底。
[0023]邊墻初期支護(hù)13 —般由系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土組成。
[0024]具體而言，該步驟按如下順序開挖:開挖隧洞下部中間上臺階4、隧洞下部中間中臺階5 ;開挖隧洞下部左側(cè)上臺階6a、隧洞下部右側(cè)上臺階6b，施作該段邊墻初期支護(hù)13 ;開挖隧洞下部中間下臺階7 ;開挖隧洞下部左側(cè)中臺階8a、隧洞下部右側(cè)中臺階Sb和隧洞下部左側(cè)下臺階9a、隧洞下部右側(cè)下臺階％，并完成剩余邊墻初期支護(hù)13的施工。
[0025]5.自下而上順筑車站主體結(jié)構(gòu)14，完成車站施工。
[0026]上述步驟3和步驟4中，在隧洞拱部左側(cè)部3a、隧洞拱部右側(cè)部3b和隧洞下部左側(cè)上臺階6a、隧洞下部右側(cè)上臺階6b開挖時，采用機(jī)械開挖或采用控制爆破措施，以減小對初支拱蓋11大拱腳圍巖的松動破壞。
[0027]以上所述只是用圖解說明本發(fā)明的基本原理和做法，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體做法和參數(shù)范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請的專利范圍。
【主權(quán)項】
1.硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法，包括如下步驟: ①車站拱部中間分兩個臺階開挖，先開挖隧洞拱部中間上臺階(I)，并施作該部初支拱蓋(11); ②開挖隧洞拱部中間下臺階(2); ③開挖隧洞拱部左側(cè)部(3a)、隧洞拱部右側(cè)部(3b)，在拱腳位置施作鎖腳錨桿(12)，接長拱頂初支拱蓋(11)，完成初支拱蓋(11)施工； ④在初支拱蓋(11)的保護(hù)下，拉槽開挖車站下部巖體，分左、中、右三部分和上、中、下三臺階共9部開挖，并施作相應(yīng)段的邊墻初期支護(hù)(13)，直到開挖到底； ⑤自下而上順筑車站主體結(jié)構(gòu)(14)，完成車站施工。
2.如權(quán)利I要求所述硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法，其特征是:所述初支拱蓋(11)由噴射混凝土層、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)、系統(tǒng)錨桿和鎖腳錨桿(12)組成，其厚度由拱頂?shù)焦澳_逐步加厚，在兩側(cè)端部形成大拱腳。
3.如權(quán)利I要求所述硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法，其特征是:所述步驟④中按如下順序開挖: 開挖隧洞下部中間上臺階(4)、隧洞下部中間中臺階(5); 開挖隧洞下部左側(cè)上臺階(6a)、隧洞下部右側(cè)上臺階(6b)，施作該段邊墻初期支護(hù)(13)； 開挖隧洞下部中間下臺階(7); 開挖隧洞下部左側(cè)中臺階(8a)、隧洞下部右側(cè)中臺階(Sb)和隧洞下部左側(cè)下臺階(9a)、隧洞下部右側(cè)下臺階(9b)，并完成剩余邊墻初期支護(hù)(13)的施工。
4.如權(quán)利3要求所述的一種適用于硬巖地層的大跨地鐵車站暗挖施工方法，其特征是:所述步驟③和步驟④中，在隧洞拱部左側(cè)部(3a)、隧洞拱部右側(cè)部(3b)和隧洞下部左側(cè)上臺階(6a)、隧洞下部右側(cè)上臺階^b)開挖時，采用機(jī)械開挖或采用控制爆破措施。
【專利摘要】硬巖地層大跨地鐵車站暗挖施工方法，以有效降低開挖施工風(fēng)險，提高開挖施工效率。該方法包括如下步驟：車站拱部中間分兩個臺階開挖，先開挖隧洞拱部中間上臺階，并施作該部初支拱蓋；開挖隧洞拱部中間下臺階；開挖隧洞拱部左側(cè)部、隧洞拱部右側(cè)部，在拱腳位置施作鎖腳錨桿，接長拱頂初支拱蓋，完成初支拱蓋施工；在初支拱蓋的保護(hù)下，拉槽開挖車站下部巖體，分左、中、右三部分和上、中、下三臺階共9部開挖，并施作相應(yīng)段的邊墻初期支護(hù)，直到開挖到底；自下而上順筑車站主體結(jié)構(gòu)，完成車站施工。
【IPC分類】E21D11-00, E21D9-00
【公開號】CN104847362
【申請?zhí)枴緾N201510045392
【發(fā)明人】史宣陶, 李德才, 敖貴勇, 徐亮, 喻波, 茍明中, 張建祥, 陳軍, 林剛, 朱宏海
【申請人】中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年1月29日