已建地铁车站两侧不规则深基坑不同步施工方法及结构与流程

本发明属于地下空间开挖技术领域，具体涉及一种位于已建地铁车站两侧不规则深基坑不同步施工方法及结构。

背景技术：

目前随着城市轨道交通网络建设日趋完善，地铁车站周边地块商业价值增长迅猛，地铁车站加车站物业开发模式成为地铁建设的重要发展趋势。这种地铁商业开发模式对基坑工程设计和施工带来了新的挑战，在车站物业基坑开挖的各阶段，不可避免受到地铁车站的制约，如施工工期极为紧张、基坑群不对称、场地狭小、施工作业面不足、不具备基坑群同时开挖的条件且周边环境极为复杂等，因此如何在不影响地铁车站施工工期和结构安全的前提下，对车站物业开发基坑工程进行设计和施工成为各设计单位的重点课题之一。

目前，针对位于已有建筑物两边的双基坑非对称、不同步开挖的施工方法，工程界暂无成熟的理论方法，且缺乏相应的规程规范的支撑。虽然工程界针对如何安全、有序的开挖相邻深基坑群提出了一些借鉴方案，如“相邻双坑的施工方法”(专利申请号：201010539646.9)，通过错开相邻部位土方开挖的时间，实现两相邻基坑的同时施工，较大提高了施工效率，有效缩短了施工周期；但是此方法仅对两相邻基坑的开挖提出具体的施工方法，适用性较局限，对位于已有建筑物周边的两个以上基坑群的开挖指导性较差。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种位于已建地铁车站两侧不规则深基坑不同步施工方法及结构，本发明以地铁车站作为中间平衡结构，承担两侧基坑传递的水平力和荷载，同时针对地铁车站中间大开洞提出了加强措施，用以实现两侧基坑非对称、不同步施工的目的。

本发明的第一目的是提供一种已建地铁车站两侧不规则深基坑不同步施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：南侧物业基坑土体开挖至南侧第一道内支撑底部位置，采用大圆环钢筋混凝土内支撑体系作南侧物业基坑第一道内支撑；

步骤二：南侧物业基坑第一道内支撑形成强度后，开挖内支撑下部土体至南侧第二道内支撑底部位置，绑扎内支撑钢筋后浇筑南侧物业基坑第二道内支撑；

步骤三：南侧物业基坑第二道内支撑形成强度后，开挖内支撑下部土体至南侧第三道内支撑底部位置，绑扎内支撑钢筋后浇筑南侧物业基坑第三道内支撑；

同时北侧物业基坑土体开挖至北侧第一道内支撑底部位置，采用大圆环钢筋混凝土内支撑体系作北侧物业基坑第一道内支撑；

步骤四：北侧物业基坑第一道内支撑形成强度后，开挖内支撑下部土体至北侧第二道内支撑底部位置，绑扎内支撑钢筋后浇筑北侧物业基坑第二道内支撑；

北侧物业基坑土体开挖完成后，开挖南侧物业基坑第三道内支撑下部土体至南侧物业基础底板位置，快速浇筑砼垫层封底后绑扎底板钢筋，浇筑南侧物业基坑底板；

步骤五：北侧物业基坑第二道内支撑形成强度后，开挖内支撑下部土体至北侧第三道内支撑底部位置，绑扎内支撑钢筋后浇筑北侧物业基坑第三道内支撑；

同时，南侧物业主体结构底板形成强度后，拆除南侧物业基坑第三道内支撑，绑扎物业主体结构钢筋至中板位置后，浇筑南侧物业主体结构中板；

步骤六：北侧物业基坑第三道内支撑形成强度后，开挖内支撑下部土体至北侧物业基础底板位置，快速浇筑砼垫层封底后绑扎底板钢筋，浇筑北侧物业主体结构底板；

同时，南侧物业主体结构中板形成强度后，拆除南侧物业基坑第二道内支撑，绑扎物业主体结构钢筋至顶板后，浇筑南侧物业主体结构顶板；

复核中部地铁车站基坑和北侧物业基坑共用地下车站基坑地连墙的局部稳定性后，在车站基坑地连墙和地铁车站主体结构间增设临时钢斜撑；

步骤七：北侧物业主体结构底板形成强度后，拆除北侧物业基坑第三道内支撑，绑扎物业主体结构钢筋至中板后，浇筑北侧物业主体结构中板；

同时，南侧物业主体结构顶板形成强度后，拆除南侧物业基坑第一道内支撑，然后拆除地铁车站基坑的第一道内支撑；

步骤八：北侧物业主体结构中板形成强度后，拆除北侧物业基坑第二道内支撑，绑扎物业主体结构钢筋至顶板后，浇筑北侧物业主体结构顶板；

同时，拆除南侧物业基坑与中部地铁车站基坑的共用地连墙的地下二层范围后，将南侧物业主体结构底板、南侧物业主体结构中板与地铁车站主体结构连接；

步骤九：北侧物业主体结构顶板形成强度后，拆除北侧物业基坑第一道内支撑，然后拆除地铁车站基坑的临时钢斜撑；拆除北侧物业基坑与中部地铁车站基坑的共用地连墙的地下二层范围后，将北侧物业主体结构底板、北侧物业主体结构中板与地铁车站主体结构连接；

同时，拆除南侧物业基坑与中部地铁车站基坑的共用地连墙的地下一层范围，将南侧物业主体结构顶板与地铁车站主体结构连接，南侧物业主体结构完工；

步骤十：拆除北侧物业基坑与中部地铁车站基坑的共用地连墙的地下一层范围，将北侧物业主体结构顶板与地铁车站主体结构连接，北侧物业主体结构完工。

进一步的，向下开挖物业基坑土体按照对称、分序的原则开挖。

进一步的，拆除物业基坑内支撑时按照先撑杆后径向杆件后圆环撑的顺序对称拆除物业基坑内支撑。

进一步的，拆除共用地连墙时按照从下至上、跳槽分序拆除。

本发明的第二目的是提供一种已建地铁车站两侧不规则深基坑结构，包括已建成的中部地铁车站基坑及中部地铁车站基坑内的地铁车站主体结构，其特征在于，还包括南侧物业基坑、北侧物业基坑和物业主体结构；所述的物业主体结构分布在南侧物业基坑、北侧物业基坑内；所述的物业主体结构为地下二层框架结构，与地铁车站主体结构连接成整体。

本发明具有以下有益效果：

(1)利用中间的地铁车站作为平衡结构，以承担两侧物业基坑传递的水平力和荷载，有效解决了由于场地条件限制导致的两侧物业基坑不同步开挖引起的物业基坑内力和变形不均衡问题；

(2)通过保留第一道内支撑、增设钢斜撑和合理安排开挖工序等方法，有效控制了两侧物业基坑的不对称施工对地铁车站和周边环境带来的不利影响；

(3)本发明实现了地铁车站两侧物业基坑的非对称、不同步开挖的难题，在确保工程安全的前提下，大大提高了施工效率，缩短了施工的周期。

附图说明

图1为基坑群平面布置示意图；

图2为图1的a-a剖面图；

图3为图1的b-b剖面图；

图4-1为物业基坑施工工序一剖面图；

图4-2为物业基坑施工工序二剖面图；

图4-2-1为物业基坑施工工序二中南侧地下连续墙应力分布图；

图4-3为物业基坑施工工序三剖面图；

图4-3-1为物业基坑施工工序三南侧地下连续墙应力分布图；

图4-4为物业基坑施工工序四剖面图；

图4-4-1为物业基坑施工工序四北侧地下连续墙应力分布图；

图4-4-2为物业基坑施工工序四南侧地下连续墙应力分布图；

图4-5为物业基坑施工工序五剖面图；

图4-5-1为物业基坑施工工序五北侧地下连续墙应力分布图；

图4-5-2为物业基坑施工工序五南侧地下连续墙应力分布图；

图4-6为物业基坑施工工序六剖面图；

图4-6-1为物业基坑施工工序六北侧地下连续墙应力分布图；

图4-6-2为物业基坑施工工序六南侧地下连续墙应力分布图；

图4-7为物业基坑施工工序七剖面图；

图4-7-1为物业基坑施工工序七北侧地下连续墙应力分布图；

图4-7-2为物业基坑施工工序七南侧地下连续墙应力分布图；

图4-8为物业基坑施工工序八剖面图；

图4-8-1为物业基坑施工工序八北侧地下连续墙应力分布图；

图4-9为物业基坑施工工序九剖面图；

图4-10为物业基坑施工工序十剖面图；

图5为大圆环钢筋混凝土内支撑示意图；

图中：1—南侧物业基坑；2—北侧物业基坑；3—顶板开洞范围；4—中部地铁车站基坑；5—物业主体结构；6—物业基坑内支撑；7—地铁车站基坑第一道内支撑；8-地铁车站主体结构；9—车站基坑地连墙；10.1—南侧第一道内支撑底部；10.2—南侧第二道内支撑底部；10.3—南侧第三道内支撑底部；10.4—北侧第一道内支撑底部；10.5—北侧第二道内支撑底部；10.6—北侧第三道内支撑底部；11—南侧物业基坑第一道内支撑；12—南侧物业基坑第二道内支撑；13—南侧物业基坑第三道内支撑；14—北侧物业基坑第一道内支撑；15.1—南侧物业主体结构底板；15.2—北侧物业主体结构底板；16—北侧物业基坑第二道内支撑；17.1—南侧物业主体结构中板；17.2—北侧物业主体结构中板；18—北侧物业基坑第三道内支撑；19.1—南侧物业主体结构顶板；19.2—北侧物业主体结构顶板；20—钢斜撑；21—共用地连墙；22—圆环撑；23—撑杆；24—径向杆件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1～图3所示，实施例基坑群由平面形状不规则的北侧物业基坑2、中部地铁车站基坑4、南侧物业基坑1共三个基坑组成，总开挖面积2.19万m²，开挖深度分别为14.4m、26.5m和15.9m。中部地铁车站主体结构8先行施工至顶板浇筑，受场地条件限制，位于地铁车站主体结构两侧的物业基坑不具备同步开挖、同步施工的条件，需要依次施工南侧物业基坑1、北侧物业基坑2。中部地铁车站基坑4施工过程中深度范围内共布置六道内支撑，上部三道内支撑为钢筋混凝土内支撑，下部三道内支撑为钢管支撑，由于中部地铁车站主体结构8存在大范围的顶板开洞范围3，在顶板开洞范围3范围内的中部地铁车站基坑4的第一道内支撑7需保留。其中，南侧和北侧并不是指事实上的南侧和北侧，只是表示在地铁两侧，不是对位置的限定。

参照图4-1～图4-10所示，已建地铁车站两侧不规则深基坑不同步施工方法，包括以下步骤：

步骤一(附图4-1)：南侧物业基坑1土体开挖至南侧第一道内支撑底部10.1位置，采用大圆环钢筋混凝土内支撑体系作南侧物业基坑第一道内支撑11，中心标高与车站第一道内支撑7中心标高一致；

步骤二(附图4-2)：南侧物业基坑第一道内支撑11形成强度后，按照对称、分序的原则逐步开挖内支撑下部土体，直至南侧第二道内支撑底部10.2位置，绑扎第二道内支撑钢筋后浇筑混凝土作为南侧物业基坑第二道内支撑12，其中心标高与车站第二道内支撑中心标高一致；

步骤三(附图4-3)：南侧物业基坑第二道内支撑12形成强度后，按照对称、分序的原则逐步开挖内支撑下部土体，直至南侧第三道内支撑底部10.3位置，绑扎第三道内支撑钢筋后浇筑混凝土作为南侧物业基坑第三道内支撑13，其中心标高与车站第三道内支撑中心标高一致；

同时北侧物业基坑2土体开挖至北侧第一道内支撑底部10.4位置，采用大圆环钢筋混凝土内支撑体系作北侧物业基坑第一道内支撑14，中心标高与车站第一道内支撑中心标高一致；

步骤四(附图4-4)：北侧物业基坑第一道内支撑14形成强度后，按照对称、分序的原则逐步开挖内支撑下部土体，直至北侧第二道内支撑底部10.5位置，绑扎第二道内支撑钢筋后浇筑混凝土作为北侧物业基坑第二道内支撑16，其中心标高与车站第二道内支撑中心标高一致；

北侧物业基坑2土体开挖完成后，即可开挖南侧物业基坑第三道内支撑下部土体，直至南侧物业基础底板位置，快速浇筑c15砼垫层封底后即可绑扎底板钢筋，浇筑南侧物业主体结构底板15.1；

步骤五(附图4-5)：北侧物业基坑第二道内支撑16形成强度后，按照对称、分序的原则逐步开挖内支撑下部土体，直至北侧第三道内支撑底部10.6位置，绑扎第三道内支撑钢筋后浇筑混凝土作为北侧物业基坑第三道内支撑18，其中心标高与车站第三道内支撑中心标高一致；

同时，南侧物业主体结构底板15.1形成强度后，按照先撑杆和径向杆件后圆环撑的原则对称拆除南侧物业基坑第三道内支撑13，搭设脚手架，绑扎物业主体结构钢筋至中板位置后，浇筑南侧物业主体结构中板17.1；

步骤六(附图4-6)：北侧物业基坑第三道内支撑18形成强度后，按照对称、分序的原则逐步开挖内支撑下部土体，直至北侧物业基础底板位置，快速浇筑c15砼垫层封底后即可绑扎底板钢筋，浇筑北侧物业主体结构底板15.2；

同时，南侧物业主体结构中板17.1形成强度后，按照先撑杆和径向杆件后圆环撑的原则对称拆除南侧物业基坑第二道内支撑12，搭设脚手架，绑扎物业主体结构钢筋至顶板后，浇筑南侧物业主体结构顶板19.1；

复核中部地铁车站基坑4和北侧物业基坑2共用地下车站基坑地连墙9的局部稳定性后，在车站基坑地连墙9和地铁车站主体结构8间增设临时钢斜撑20，钢斜撑与楼板呈45°夹角，采用双拼h200×200×8×12型钢；

步骤七(附图4-7)：北侧物业主体结构底板15.2形成强度后，按照先撑杆和径向杆件后圆环撑的原则对称拆除北侧物业基坑第三道内支撑18，搭设脚手架，绑扎物业主体结构钢筋至中板后，浇筑北侧物业主体结构中板17.2；

同时，南侧物业主体结构顶板19.1形成强度后，按照先撑杆和径向杆件后圆环撑的原则对称拆除第一道内支撑11，然后拆除地铁车站基坑的第一道内支撑7；

步骤八(附图4-8)：北侧物业主体结构中板17.2形成强度后，按照先撑杆和径向杆件后圆环撑的原则对称拆除北侧物业基坑第二道内支撑16，搭设脚手架，绑扎物业主体结构钢筋至顶板后，浇筑北侧物业主体结构顶板19.2；

同时，按照从下至上、跳槽分序的原则拆除南侧物业基坑1与中部地铁车站基坑4共用的部分地下连续墙21.1(地下二层范围内)后，将南侧物业主体结构底板15.1、南侧物业主体结构中板17.1与地铁车站主体结构8楼板连接；

步骤九(附图4-9)：北侧物业主体结构顶板19.2形成强度后，按照先撑杆和径向杆件后圆环撑的原则对称拆除北侧物业基坑第一道内支撑14，然后拆除地铁车站基坑的临时钢斜撑20；按照从下至上、跳槽分序的原则拆除北侧物业基坑与车站基坑共用的部分地下连续墙21.2的地下二层范围内后，将北侧物业主体结构楼板与车站主体结构楼板连接；

同时，拆除南侧物业基坑与车站基坑共用的剩余地下连续墙21.1的地下一层范围，将南侧物业主体结构顶板19.1与车站主体结构楼板连接，南侧物业主体结构完工；

步骤十(附图4-10)：拆除北侧物业基坑与车站基坑共用的剩余地下连续墙(地下一层范围)，将北侧物业主体结构顶板与车站主体结构楼板连接，北侧物业主体结构完工。

如图5所示，物业基坑内支撑采用复杂的大圆环钢筋混凝土内支撑体系，以66m直径的圆环撑22为中心，圆环撑22圆心与不规则物业基坑的形心相差不大于8.0m，在两侧物业基坑角部设置角撑，并通过撑杆23和径向杆件24与圆环撑22进行连接，从而形成稳定有效的水平力传递系统。进一步地，上述第一层圆环撑截面尺寸1.4m×1.0m(宽×高)，第二层圆环撑截面尺寸2.5m×1.2m(宽×高)，第三层圆环撑截面尺寸2.0m×1.2m(宽×高)，径向杆件24截面尺寸控制在1.0m×1.0m(宽×高)左右。

为评估南、北两侧物业基坑在上述施工工况下对中间车站基坑的不利影响，采用有限元软件对物业基坑施工全过程进行模拟，各工况下车站基坑地下连续墙应力如图4-2-1～图4-8-1所示，地铁车站地下连续墙和主体结构均处于安全、可控的状态。由此可见，本双物业基坑非对称、不同步的开挖工艺对中部车站基坑影响十分有限，开挖方法效果显著。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。