专利名称：一种暗挖地铁车站的双向开洞方法
技术领域：
本发明涉及地下建筑工程技术领域，尤其涉及一种暗挖地铁车站的双向开洞方法。
背景技术：
我国城市地铁建设在全国各大城市遍地开花，为缓解地面交通压力，许多城市的重要交通枢纽地段多采用暗挖法施工地铁车站。车站导洞能否采用合理的施工方法是降低地面沉降減少安全隐患的关键，同时导洞的分层设置方式、交叉开挖时 间，决定了暗挖地铁车站施工总体エ期的长短。当前我国地铁导洞的设置方式主要为上、下两层，每层为6-8洞式，通过在车站两侧设置洞桩法风道，或大断面导洞由车站两端向中间施工主体导洞。洞桩法风道结构エ序较多，エ期较长；大断面导洞占用空间大，开挖成本较高。这两种方法不能有效的缩短施工周期，同时造成了工程的直接消耗费用以及因エ期长间接增加施工成本。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种暗挖地铁车站的双向开洞方法。本发明的方法适合于浅埋暗挖法施工的地铁车站，尤其适合上下两层结构的洞桩法暗挖车站施工。为地铁多层暗挖车站的设计和施工提供了一个新的思路。本发明的方法通过在车站中部设置ー个小断面五层通道横向贯穿车站，并由中部向两侧开挖，采用分层开挖，交叉分段开挖的方式，并采取必要的初期支护施工措施，合理分布导洞周围围岩应カ对大面积、多方向开挖产生的应カ变化，減少周围土体对不同导洞开挖间的相互影响，避免群洞效应，降低导洞初期支护的顶拱沉降及侧向收敛变形，使导洞初期支护变形满足设计规范要求。同时，导洞在车站中部提前开挖，可以与风道向车站方向对称开挖同时进行，能够将车站整体初期支护施工エ期缩短一半。虽然增加了中部通道的成本投入60万，但对整体施工而言，提高施工エ期近6个月，综合经济效益、社会效益明显。本发明暗挖地铁车站的双向开洞方法包括以下步骤(一 )空间断面尺寸设计在车站中部设置ー个小断面五层横通道横向贯穿车站，五层横通道从上到下依次为第五层横通道、第四层横通道、第三层横通道、第二层横通道和第一层横通道；五层横通道出ロ处为竖井；五层横通道与车站主体导洞垂直交汇，主体导洞分三部分，即上导洞、上导洞上部的中导洞和下导洞；( ニ)施工竖井初期支护；(三)施工竖井与横通道连接处马头门；(四)施工第五层横通道和第四层横通道；(五)开挖主体上导洞；(六)开挖第三层横通道、第二层横通道和第一层横通道；
(七)开挖主体下导洞，施工下导洞底板；(八)施工边桩和主体边拱ニ衬；(九)开挖主体上导洞上部的中导洞，施工中拱混凝土；(十)开挖上部土方施工中板；(十一)凿除既有隧道结构架设支撑，施工车站中部底板。所述步骤(ニ)采用倒挂井壁法施工竖井初期支护中，井身土方开挖采用人エ开挖，开挖过程中须做到随开挖随支护，毎次开挖深度不能超过ー榀格栅钢架；地面设置钢筋混凝土锁ロ圈梁，下部井壁采用矩形格栅钢架、注浆小导管、单层钢筋网和喷混凝土进行支护。该步骤包括·(I)竖井井口设钢筋混凝土锁ロ圈，混凝土強度等级采用C30，竖井井口锁ロ圈梁与龙门架基础、挡土墙及相关预埋螺栓ー并浇筑施工；(2)竖井格栅钢架及钢筋网施工格栅钢架分片制安，连接采用螺栓连接，如因变形或施工误差引起个别螺栓不能按要求连接，采用与螺栓相同直径钢筋焊接；为保证钢架整体受力，施工时，采用竖向连接筋将每榀钢架连成一体，每循环连接钢筋连接采用单面焊IOd焊接；钢筋网片在地面采用点焊加工成形，安装固定于钢架上，相邻钢筋网片搭接长度不小于200mm ；(3)喷射混凝土施工竖井开挖成形清理后，立即进行初喷砼支护，封闭围岩，初喷砼厚为50mm，钢架钢筋网安设完成后复喷砼至设计厚度，喷射砼强度为C20，材料用自落式搅拌机井口外拌合，采用潮喷法喷砼，喷浆机置于井口外；⑷小导管施工①钻孔用钻机沿轮廓线外钻孔，外插角度10° 15°，孔深3. 5m，视地质情况亦可采用人工打入的办法；②安设注浆管将经过加工的注浆管置入孔内，并对孔ロ做止浆处理；③注浆压カ0. 5 I. OMPa以内；④浆液配置按施工配合比水灰比I : I在搅拌桶内加入需要的水和水泥进行搅拌;⑤注浆将注浆管按要求接好，开动注浆机，先进行注水试验，检查管路是否堵塞或漏浆，然后正式注水泥浆。所述步骤(三)施工竖井与横通道连接处马头门，包括(I)设置管棚在竖井施作至马头门拱部上方0.7m时，施工小108的23根12米长的超前管棚，连立两榀竖井格栅，并在井壁上方标出横通道开挖外轮廓线的位置，放样超前小管棚的位置，打设双排超前小管棚，小管棚采用の32 X 3. 25热轧钢管，管长L = 3. 5m，环向间距300m，梅花型布置，小管棚内注水泥水玻璃双液浆加固土体；(2)施做横通道初期支护五层横通道从上向下依次分为①部、②部、③部、④部和⑤部共5个分部。分部破除马头门处井壁初期支护，施做横通道初期支护，由于横通道断面较高，施工时可在竖井格栅角部斜撑エ钢位置搭设施工平台，竖井井壁破除施工时必须根据横通道开挖的5个分部，即①部、②部、③部、④部、⑤部，分部破除和挂设洞门，严禁大面积破除；按照横通道拱部初期支护内外轮廓线，破除井壁喷射混凝土，然后架立第一榀格栅钢架，通过L型钢筋将竖井井壁初支钢筋与横通道格栅钢筋焊接牢固以后挂钢筋网喷射混凝土封闭，L型钢筋在马头门格栅钢架内外双层梅花型布设，拱部环向间距0. 5m，侧墙同竖井格栅间距，采用の20L型钢筋各20根，现场施工时可根据竖井格栅钢架与马头门格栅钢架的实际间距对L型钢筋进行调整；(3)横通道分部的破除施工①部破除施工预留①部核心土及其以下范围内的竖井墙壁不破除，破除其他范围内的钢筋混凝土，然后按照前述步骤开挖拱顶，待核心土台阶间距达到2. 5m时，再破除①部核心土范围·内的竖井井壁喷射混凝土，进行①部剰余部位的初期支护；②部破除施工首先破除其上台阶格栅钢架范围内的竖井井壁，架立上台阶格栅钢架进行初期支护，然后破除上台阶核心土部位竖井井壁，之后破除②部横通道下台阶边墙部分竖井井壁，架立下台阶下边墙格柵，进行初期支护，最后破除剰余部分竖井井壁，进行横通道剰余初期支护；按照以上原则依次完成③部、④部和⑤部的破除施工。所述步骤(四)施工第五层横通道和第四层横通道包括以下步骤(I)通道台阶法施工通道土方采用短台阶，预留核心土的开挖方法，人工挖土，人工装车，小型自卸车运至龙门吊提升斗，经提升斗提升至地面临时土方存放点，再由装载机装大型自卸车运至业主指定的弃土场；(2)环状开挖拱部土方，预留核心土，每ー循环开挖进尺以安装ー榀钢架为限，开挖的宽度只要能保证钢架、锁脚锚杆、及喷砼的正常施工即可，应尽可能保证核心土方的宽度和体积，以保证下台阶开挖前能安装中部临时横撑，避免下台阶开挖时上部格栅钢架失稳，同时核心土最小应保持I. 5 2m厚度才能发挥作用；(3)上下台阶间应保持4 5m的距离，以保证上台阶土体的稳定，但距离也不能拉的太长，人为增加格栅钢架成环的时间；(4)拱部格栅钢架及网喷砼完成，并设置中部临时横撑后方可开始下台阶的开挖，下台阶左右侧必须分别开挖，完成一侧的钢架安装及网喷砼后，方可进行另ー侧的开挖，并严格禁止同一榀钢架两侧的钢架脚同时悬空，左右侧的开挖必须错开5榀格栅钢架以上的距离；(5)仰拱土方的开挖应及时跟迸，使钢架尽早成环，全幅开挖，每循环开挖ー榀钢架的位置。所述步骤(五)开挖主体上导洞的顺序如下(I)第五层、第四层横通道全部贯通并封堵端头；(2)所述主体上导洞分a、b、c和d四个导洞，对称开挖a洞，a洞进尺一段距离、优选8米后开挖b洞；
(3)先a、b导洞同时开挖，b导洞进尺一段距离、优选15米后对称开挖d导洞，d导洞进尺一段距离、优选8米后开挖c导洞。所述步骤(六)开挖第三层横通道、第二层横通道和第一层横通道顺序如下(I)上导洞全部开挖后，竖井开挖至第三层横通道下I. 5米，开挖第三层横通道，第三层横通道的施工方式及初支形式与所述步骤(四)中第五层横通道和第四层横通道的开挖相同；(2)竖井开挖至底部后施工第二层横通道和第一层横通道，第二层横通道和第一层横通道的施工方式及初支形式与所述步骤(四)中第五层横通道和第四层横通道的开挖相同。所述步骤(七)开挖主体下导洞在第二层横通道和第一层横通道贯通后施工，下导洞的开挖顺序及初支形式与所述步骤(五)中主体上导洞的开挖相同。开挖主体下导洞后，施工下导洞底板。按照常规方法进行所述步骤(八)施工边桩和主体边拱ニ村。所述步骤(九)开挖主体上导洞上部的中导洞吋，由于中部导洞覆土较浅，开挖时左右导洞交错开挖，控制前后导洞距离不小于9米；单洞开挖时上下台阶长度保持3-5米。其余施工方法与车站导洞相同。按照常规方法进行所述步骤(十)开挖上部土方施工中板和步骤(十一)凿除既有隧道结构架设支撑，施工车站中部底板。
图I为暗挖地铁车站的纵断面图。图2为暗挖地铁车站的横断面图。图3A是倒挂井壁法纵断面图。图3B是倒挂井壁法横断面图。图4A是竖井格栅断面图。图4B是竖井格栅支撑断面图。图5是竖井初衬格栅展开图。图6是竖井封底格栅图。图7是竖井格栅节点图。图8A和图8B是大管棚施工纵断面图。图8C是大管棚施工横断面图。图9是通道格栅节点图。图10是竖井井壁破除顺序图。图11是通道台阶法施工纵剖图。图12是通道台阶法施工横剖图。图13是车站开洞顺序纵剖图。图14A和图14B是车站开洞顺序俯视图。图15是第三层、第二层和第一层横通道开挖顺序图。图16是主体下导洞开洞顺序图。
图17为中拱格栅横断面图。图18是主体上导洞上部中导洞开挖初支设置图。图19为暗挖地铁车站的断面图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。本领域的技术人员应能理解，以下实施例是示意性的而非限制性的。图中所示各部件为既有隧道D、竖井I、锁ロ圈梁2、第五层横通道3、第四层横通道4、第三层横通道5、第二层横通道6、第一层横通道7、上导洞8、上导洞上部的中导洞9、下导洞10、下导洞底板11、边桩12、主体边拱ニ衬13、中拱混凝土 14、中板15、格栅16、注浆小导 管17、房架18、エ字钢横悬梁19、エ字钢轨道梁及纵梁20、エ字钢横梁21、钢管立柱22、槽钢连接加固23、钢支撑24、连接板25、钢筋26、双面焊27、大管棚28、开挖洞顶部29、超前小导管30、横通道格栅钢架31、上台阶32、下台阶33、中隔板34和开挖台阶35和中部底板36。按照如下步骤实现本发明的方法(一 )空间断面尺寸设计在车站中部设置ー个小断面五层通道横向贯穿车站，五层横通道出口处为竖井1，主体导洞与五层横通道垂直交汇，主体导洞分三部分，即上导洞8、、上导洞上部的中导洞9和下导洞10，參见图I和图2，图I为暗挖地铁车站的纵断面图，图2为暗挖地铁车站的横断面图。本发明方法中，竖井I的外尺寸为长6600mm,宽4600mm,深度低于横通道第一层1700mm。竖井I的外尺寸为结构外皮尺寸，初支结构宽300mm，竖井I的外尺寸与净尺寸的差为600mm,竖井I的净空尺寸为长6000mm,宽4000mm。竖井I的宽度由横通道的宽度决定，竖井I宽度大于横通道宽度800mm (姆侧400mm)既能满足结构要求；深度大于隧道1700mm,由料斗尺寸确定，料斗落在竖井I底部，料斗顶部与通道底基本一致。横通道总高19100mm,宽5200mm,长35300mm为五层结构。横通道具体设置如下(I)横通道层数及层高设置将横通道设计为五层，从上到下依次为第五层横通道3、第四层横通道4、第三层横通道5、第二层横通道6和第一层横通道7，主要由主体导洞及结构位置決定。主体导洞分三部分，即上导洞8、上导洞上部的中导洞9和下导洞10。第四层横通道4设置的目的为施工主体上导洞，第四层横通道4格栅底板的标高要与车站主体上导洞格栅底部标高相同，保证形成流畅的运输通道。第四层通道4高4m，低于上导洞8顶部格栅I. 5m，主体上导洞8上台阶土体在第五层通道3施工。第五层横通道3高4. 4m，主要施工作用为施工上导洞8上台阶部分，以及中部导洞9，横通道顶部高于车站中拱顶部I. 5m。第三层横通道5高3. 5m，位于车站上导洞8和下导洞10之间，作用主要有两个一是稳定横通道结构在施工通道分别向车站施工上导洞8和下导洞10吋，需破除第五层横通道3和第四层横通道4的底板，此时19. Im高的施工通道仅靠第三层顶、底板在通道中部起支撑作用，防止整体结构出现较大变形；ニ是作为车站结构中板施工通道，车站主体中板高于三层通道底lm，土方开挖及中板施工时，可以作为通道提供作业面。第二层横通道6高3m，其顶部高于车站主体下导洞lm，主体下导洞10上台阶的开挖借助第二层通道完成。第一层横通道7高3. 5m，通道底部标高低于下导洞10底标高300mm。(2)横通道宽度设置横通道外皮宽度为5. 2m，净宽度4. 5m。可以满足2辆三轮车并行通过，三轮运输平 时在通道内完成转向。横通道宽度能满足以上功能即可，若将其加宽将造成空间浪费，工程费用造成不必要的投入，同时导洞较宽将造成沉降变形増大。因横通道宽度较小，可以将各层格栅型钢底部设计成直线，支撑体系具有较强的刚度，能够满足两侧及底部的承压能力。竖井I净宽度为6m，由竖井I向横通道开洞门，横通道宽度为5. 2m，两边距离竖井格栅400mm，能够使竖井I与横通道形成封闭，保证节点強度。横通道顶部做成弧型，弧型矢高I. 2m，弧型顶拱受カ较好，可以将顶部全部荷载其弧度范围，传至竖向侧墙格栅，降低拱部荷载结构更利于稳定范围，传至竖向侧墙格栅，降低拱部荷载结构更利于稳定。(3)横通道长度设置横通道长度的设置应大于车站结构宽度，横通道尽头端部做封端处理，端部长度应大于导洞宽度800_。横通道与竖井相接部位的各层横通道ロ全部为敞开段，车站导洞边缘与竖井初支距离应大于8m，该Sm段各层结构对两侧结构超支施作，防止横通道层高过大，且洞ロ位置为敞开ロ，格栅收敛变形较大，必须增加长度，确保结构稳定的安全长度，同时横通道ロ距离主体导洞边缘Sm，为运输车辆在横通道内列车提供了足够的空间。(ニ)采用倒挂井壁法施工竖井初期支护竖井I采用倒挂井壁法施工，參见图3A倒挂井壁法纵断面图和图3B倒挂井壁法横断面图。井身土方开挖采用人エ开挖，开挖过程中须做到随开挖随支护，毎次开挖深度不能超过ー榀格栅钢架。地面设置钢筋混凝土锁ロ圈梁2，下部井壁采用矩形格栅钢架16、注浆小导管17、单层钢筋网和喷混凝土进行支护。格栅钢架16间距在地面以下至竖井底为0. 5m/榀纵向连接筋025，双排布置，环向间距100cm，并伸入锁ロ圈lm。參见图4A至图7:图4A是竖井格栅断面图，显示角部斜支撑的设置；图4B是竖井格栅支撑断面图，显示“L”型格栅循环设置；图5为竖井格栅展开图，显示“U”型、“之”字型钢筋对称交错布置展开；图6为竖井封底格栅图，显示鱼鳞状U型钢筋封底设置；和图7为竖井格栅节点图，显示格栅转角锚筋固定设置。注衆小导管17米用4>32mm的水煤气管,长3. 5m,环向间距50cm。钢筋网采用￠6. 5il50*150mm,喷混凝土强度等级为C20厚30cm。施工步骤如下
(I)竖井I井口设钢筋混凝土锁ロ圈2，混凝土強度等级采用C30，龙门架基础、挡土墙及相关预埋螺栓应与锁ロ圈2 —并浇筑施工。(2)竖井格栅钢架及钢筋网施工①格栅钢架16按设计图纸预先在井外钢筋加工场加工成型，并通过试拼接，编号分类堆放。用时运送至井内，钢架加工时允许误差为长度应< ±2cm，横断面尺寸(高、宽)0 10mm，接头连接要求每榀之间可以互換。②钢架安装时，做到定位准确，不偏、不斜，节与节之间连接紧密，无缝隙，横向偏差< ±3cm，纵向< ±5cm，高程< ±3cm。钢架倾斜应小于2°。③格栅钢架16分片制安，连接采用螺栓连接，如因变形或施工误差引起个别螺栓不能按要求连接，采用与螺栓相同直径钢筋焊接。·
④为保证钢架整体受力，施工时，采用竖向连接筋将每榀钢架连成一体，每循环连接钢筋连接采用单面焊IOd焊接。⑤钢筋网片在地面采用点焊加工成形，安装固定于钢架上，相邻钢筋网片搭接长度不小于200mm。(3)喷射混凝土施工竖井I开挖成形清理后，立即进行初喷砼支护，封闭围岩，初喷砼厚为50mm，钢架钢筋网安设完成后复喷砼至设计厚度，喷射砼强度为C20，材料用自落式搅拌机井口外拌合。采用潮喷法喷砼，喷浆机置于井口外。(4)小导管施工①钻孔用YT-28钻机沿轮廓线外钻孔，外插角度10。 15。，孔深3. 5m。视地质情况亦可采用人工打入的办法。②安设注浆管将经过加工的注浆管17置入孔内，并对孔ロ做止浆处理。③注浆压力0. 5 I. OMPa以内。④浆液配置按施工配合比水灰比I : I在搅拌桶内加入需要的水和水泥进行搅拌。⑤注浆将注浆管17按要求接好，开动注浆机，先进行注水试验，检查管路是否堵塞或漏浆，然后正式注水泥浆。(三)施工竖井I与横通道连接处马头门(I)设置管棚，參见图8A和图8B大管棚施工纵断面图，以及图8C大管棚施工横断面图大管棚28采用108 X 8mm钢管分节制作，姆节长六米,管身预设8mm注衆孔，梅花型布置，纵向间距200mm。在竖井I施作至马头门拱部上方0.7m时，施工￠108的23根12米长的超前管棚，连立两榀竖井格栅，并在井壁上方标出横通道开挖外轮廓线的位置，放样超前小管棚的位置，打设双排超前小管棚，小管棚采用の32X3. 25热轧钢管，管长L = 3. 5m，环向间距300m，梅花型布置。小管棚内注水泥水玻璃双液浆加固土体。(2)施做横通道初期支护，參见图9通道格栅节点图初期支护超前管棚采用の42x3. 25热轧钢管，管长3. 5m，环向布设间距为30cm，纵向每榀布设，向上水平倾角15 20度。
钢格栅主筋O 25，“之”字筋及“U”字筋为O 14，箍筋为010。锁脚锚管32x3. 25热轧钢管，L = 3. 5mo纵向拉接筋の20单面焊，搭接长度不少于IOcL网片采用06. 5mm盘条，网格间距150mmX 150mm,格栅钢架外侧单层布设，网片搭接长度为150mm。喷混凝土強度等级为C20厚30cm。通道顶板侧墙采用钢格栅支护形式，中板、底板采用22bエ字钢。注浆压カ大于0.5Mpa时可结束注浆。管头为30°的椎体，预留止浆段长I. Om，花管部分钻有O8mm注浆孔间距200mm。采用水泥水玻璃双液浆。双液浆配比为I : 0. 8 (水泥水玻璃)；水泥浆采用I : I水泥浆。分部破除马头门处井壁初期支护，施做横通道初期支护，由于横通道断面较高，施エ时可在竖井格栅角部斜撑エ钢位置搭设施工平台，竖井井壁破除施工时必须根据横通道开挖的5个分部，从上向下依次为①部、②部、③部、④部、⑤部，分部破除和挂设洞门，严禁大面积破除。按照横通道拱部初期支护内外轮廓线，破除井壁喷射混凝土，然后架立第一榀格栅钢架，通过L型钢筋将竖井井壁初支钢筋与横通道格栅钢筋焊接牢固以后挂钢筋网喷射混凝土封闭，L型钢筋在马头门格栅钢架内外双层梅花型布设，拱部环向间距0. 5m，侧墙同竖井格栅间距。预先加工の20L型钢筋各20根备用，现场施工时可根据竖井格栅钢架与马头门格栅钢架的实际间距对L型钢筋进行调整。(3)横通道分部的破除施工，參见图10竖井井壁破除顺序图，图中阴影为每步竖井井壁破除范围，具体施工如下①部破除施工预留①部核心土及其以下范围内的竖井墙壁不破除，破除其他范围内的钢筋混凝土，然后按照前述步骤开挖拱顶。待核心土台阶间距达到2. 5m时，再破除①部核心土范围内的竖井井壁喷射混凝土，进行①部剰余部位的初期支护。②部破除施工首先破除其上台阶格栅钢架范围内的竖井井壁，架立上台阶格栅钢架进行初期支护，然后破除上台阶核心土部位竖井井壁，之后破除②部横通道下台阶边墙部分竖井井壁，架立下台阶下边墙格柵，进行初期支护，最后破除剰余部分竖井井壁，进行横通道剰余初期支护。按照以上原则依次完成③部、④部和⑤部的破除施工。(四)施工第五层横通道3和第四层横通道4(I)通道台阶法施工，參见图11和图12，图11为通道台阶法施工纵剖图，图12为通道台阶法施工横剖图。通道土方采用短台阶，预留核心土的开挖方法，人工挖土，人工装车，小型自卸车运至龙门吊提升斗，经提升斗提升至地面临时土方存放点，再由装载机装大型自卸车运至业主指定的弃土场。(2)环状开挖拱部土方，预留核心土，每ー循环开挖进尺以安装ー榀钢架为限，开挖的宽度只要能保证钢架、锁脚锚杆、及喷砼的正常施工即可，应尽可能保证核心土方的宽度和体积，以保证下台阶开挖前能安装中部临时横撑，避免下台阶开挖时上部格栅钢架失稳，同时核心土最小应保持I. 5 2m厚度才能发挥作用。(3)上下台阶间应保持4 5m的距离，以保证上台阶土体的稳定，但距离也不能拉的太长，人为增加格栅钢架成环的时间。(4)拱部格栅钢架及网喷砼完成，并设置中部临时横撑后方可开始下台阶的开挖，下台阶左右侧必须分别开挖，完成一侧的钢架安装及网喷砼后，方可进行另ー侧的开挖，并严格禁止同一榀钢架两侧的钢架脚同时悬空，左右侧的开挖必须错开5榀格栅钢架以上的距离。(5)仰拱土方的开挖应及时跟迸，使钢架尽早成环，全幅开挖，每循环开挖ー榀钢架的位置。 (五)开挖主体上导洞8主体上导洞开挖顺序參见图13、图14A和图14，图13为车站开洞顺序纵剖图，图14A和图14B是车站开洞顺序俯视图(I)第五层横通道3和第四层横通道4全部贯通并封堵端头；(2)所述主体上导洞8分a、b、c和d四个导洞，对称开挖a洞，a洞进尺8米后开挖b洞；(3)先a、b导洞同时开挖，b导洞进尺15米后对称开挖d导洞，d导洞进尺8米后开挖c导洞。(六)开挖第三层横通道5、第二层横通道6和第一层横通道7第三层横通道5、第二层横通道6和第一层横通道7的开挖顺序參见图15，图15为第三层横通道5、第二层横通道6和第一层横通道7的开挖顺序图(I)上导洞8全部开挖后，竖井I开挖至第三层横通道5下I. 5米，开挖第三层横通道5，第三层通道5的施工方式及初支形式与所述步骤(四)中第五层横通道3和第四层横通道4的开挖相同；(2)竖井开挖至底部后施工第二层横通道6和第一层横通道7，第二层横通道6和第一层横通道7的施工方式及初支形式与所述步骤(四)中第五层横通道6和第四层横通道7的开挖相同。(七)开挖主体下导洞，施工下导洞底板在第二层横通道6和第一层横通道7贯通后施工主体下导洞10，下导洞10的开挖顺序參见图16主体下导洞的开洞顺序图。下导洞10的开挖顺序及初支形式与所述步骤(五)中主体上导洞8的开挖相同。开挖主体下导洞后，施工下导洞底板。(八)施工边桩和主体边拱ニ衬按照常规方法进行步骤(八)施工边桩和主体边拱ニ村。(九)开挖主体上导洞上部的中导洞，施工中拱混凝土參见图17为中拱横断面图，图18是主体上导洞上部中导洞开挖初支设置图。车站中部导洞仰拱标高高于第四层通道标高I. 5米，中拱开挖时为便于土方运输将仰拱标高降至第四层通道顶部，并逐渐起破至原设计标高，形成运输坡道。坡道形成后洞ロ处中隔壁较原设计增加I. 5米竖向长度，应在其顶部设置水平支撑，減少支撑长细比，増加竖向刚度。中部导洞覆土较浅，开挖时左右导洞交错开挖，控制前后导洞距离不小于9米；单洞开挖时上下台阶长度保持3-5米。其余施工方法与车站导洞相同。(十)开挖上部土方施工中板按照常规方法进行步骤(十)开挖上部土方施工中板。(十一)凿除既有隧道结构架设支撑，施工车站中部底板在既有隧道D内采用150c液压锤对既有隧道进行分段凿除，每段长度约20米，凿除既有隧道结构架设支撑，施工车站中部底板。參见图19为暗挖地铁车站的断面图。本领域的技术人员应能理解，在实际应用中，本发明中各部件的结构形状或设置方式均可能根据施工和现场安装情况发生某些改变，而在本发明的启示下，其他人员也可能作出与本发明相似的设计或对本发明进行ー些添加或改变。特别需要指出的是，只要不 脱离本发明的设计宗_，所有显而易见的改变以及具有等同替换的相似设计，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种暗挖地铁车站的双向开洞方法，包括以下步骤 (一)空间断面尺寸设计 在车站中部设置一个小断面五层横通道横向贯穿车站，五层横通道从上到下依次为第五层横通道、第四层横通道、第三层横通道、第二层横通道和第一层横通道； 五层横通道出口处为竖井； 五层横通道与车站主体导洞垂直交汇，主体导洞分三部分，即上导洞、上导洞上部的中导洞和下导洞； (二)施工竖井初期支护； (三)施工竖井与横通道连接处马头门； (四)施工第五层横通道和第四层横通道； (五)开挖主体上导洞； (六)开挖第三层横通道、第二层横通道和第一层横通道； (七)开挖主体下导洞，施工下导洞底板； (八)施工边桩和主体边拱二衬； (九)开挖主体上导洞上部的中导洞，施工中拱混凝土； (十)开挖上部土方施工中板； (十一)凿除既有隧道结构架设支撑，施工车站中部底板。
2.根据权利要求I所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(二)中，采用倒挂井壁法施工竖井初期支护，竖井井口设置钢筋混凝土锁口圈梁，下部井壁采用矩形格栅钢架、注浆小导管、单层钢筋网和喷混凝土进行支护。
3.根据权利要求2所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(二)中，所述竖井井口锁口圈梁与龙门架基础、挡土墙及相关预埋螺栓一并浇筑施工。
4.根据权利要求3所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(三)包括 (1)设置管棚； (2)施做横通道初期支护；和 (3)横通道分部的破除施工，五层横通道从上向下依次分为①部、②部、③部、④部和⑤部共5个分部。
5.根据权利要求4所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(三)中施做横通道初期支护时，先分部破除马头门处井壁初期支护，然后在竖井格栅角部斜撑工钢位置搭设施工平台，竖井井壁破除施工时，根据横通道开挖的5个分部，从上向下依次为①部、②部、③部、④部、⑤部，分部破除和挂设洞门，然后架立第一榀格栅钢架，通过L型钢筋将竖井井壁初支钢筋与横通道格栅钢筋焊接牢固以后挂钢筋网喷射混凝土封闭，L型钢筋在马头门格栅钢架内外双层梅花型布设。
6.根据权利要求5所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(四)包括 (1)横通道台阶法施工； (2)环状开挖拱部土方，预留核心土，每一循环开挖进尺以安装一榀钢架为限； (3)上下台阶间应保持4 5m的距离； (4)拱部格栅钢架及网喷砼，并设置中部临时横撑后方可开始下台阶的开挖，下台阶左右侧必须分别开挖，完成一侧的钢架安装及网喷砼后，方可进行另一侧的开挖；和(5)仰拱土方的开挖，使钢架尽早成环，全幅开挖，每循环开挖一榀钢架的位置。
7.根据权利要求6所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(五)包括 (1)第五层横通道和第四层横通道全部贯通并封堵端头； (2)所述主体上导洞分a、b、c和d四个导洞，对称开挖a洞，a洞进尺一段距离后开挖b洞；和 (3)先a、b导洞同时开挖，b导洞进尺一段距离后对称开挖d导洞，d导洞进尺一段距离后开挖c导洞。
8.根据权利要求7所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(六)包括 (1)主体上导洞全部开挖后，竖井开挖至第三层横通道下一段距离，开挖第三层横通道； (2)竖井开挖至底部后施工第二层横通道和第一层横通道。
9.根据权利要求8所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(七)主体下导洞的开挖在第二层横通道和第一层横通道贯通后施工，下导洞的开挖顺序与所述步骤(五)中主体上导洞的开挖相同。
10.根据权利要求9所述的暗挖地铁车站的双向开洞方法，所述步骤(九)开挖主体上导洞上部的中导洞时，左右导洞交错开挖，控制前后导洞距离不小于9米。
全文摘要
本发明提供一种暗挖地铁车站的双向开洞方法，通过在车站中部设置一个小断面五层通道横向贯穿车站，并由中部向两侧开挖，采用分层开挖，交叉分段开挖的方式，并采取必要的初期支护施工措施，合理分布导洞周围围岩应力对大面积、多方向开挖产生的应力变化，减少周围土体对不同导洞开挖间的相互影响，避免群洞效应，降低导洞初期支护的顶拱沉降及侧向收敛变形，使导洞初期支护变形满足设计规范要求。同时，导洞在车站中部提前开挖，可以与风道向车站方向对称开挖同时进行，能够将车站整体初期支护施工工期缩短一半，综合经济效益、社会效益明显。
文档编号E21D13/02GK102953739SQ201210413259
公开日2013年3月6日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者孔锤钢, 杨刚, 周清福, 穆民, 吴玉峰, 吕维英, 林海剑 申请人:中铁二十二局集团第六工程有限公司, 中铁二十二局集团有限公司