专利名称：设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道结构及施工方法
技术领域：
本发明涉及城市轨道交通工程中暗挖车站施工通道结构及施工方法。
背景技术：
城市轨道交通工程一般由车站和区间两部分组成，地铁区间多采用盾构法修建、 机械化程度高，而地铁车站基本位于城市中心区、地下管线、建筑物或构筑物、地面交通等周围环境复杂，多采用暗挖法施工，机械化程度偏低、作业环境差、施工风险较高。
目前暗挖车站一般采用“洞桩法”修建，施工通道净宽一般为4.Om,开挖高度一般17. 5^19. 0m，初支厚度一般为300mm，同时需在高施工通道侧壁先对开16个导洞进行主体结构施工，后期还需在高施工通道侧壁破马头门进行扣拱施工。虽然在高施工通道破马头门前采取了超前注浆加固、加强环梁等措施，且16个导洞先后错开施工，整个暗挖车站施工完毕后的监测结果显示仍为高施工通道附近、尤其是施工通道侧壁处地面沉降最大， 进一步证明了高施工通道自身施工及对其破马头门施工对周围环境影响较大、施工风险较闻。
暗挖车站施工进料出碴设备一般为燃油三轮车，洞内粉尘与烟气较浓，通道空间较窄、灯光偏暗，工人作业环境差。每层施工通道均为人行、进料出碴混行通道，通道侧边有排水沟、监测点、悬挂电缆设备等，三轮车驾驶员在通道内频繁相遇、避让、等候、通行，作业效率低，且管理操作不当、可能引发安全事故。发明内容
本发明的目的是提供一种设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道结构及施工方法，采用上下分离式施工通道与机械化出碴运输设备相结合的结构及施工方法，减少暗挖车站施工对周边环境的影响、降低暗挖车站施工风险；改善暗挖车站洞内作业环境、提高其机械化施工程度及作业效率；减少不必要的挖填方、初支结构架设及破除、节约工程投资；上施工通道可仅作为站厅层材料和工具运输通道，避免其与碴土运输相互干扰，简化了运输途径，提高了工效。
本发明的目的是通过以 下技术方案得以实现的
一种设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道结构，它包括上施工通道、下施工通道、碴土通道、出碴运输设备，采用上下分离式施工通道，上施工通道在下施工通道的上方，二者为水平通道，且在竖向方向上相距一定距离，由原状土体隔开，两施工通道的主体互不连接，分别接至施工竖井；上施工通道与下施工通道之间沿竖向设有碴土通道相通，沿水平方向间隔布置多个碴土通道，下施工通道的底部设置有出碴运输设备接至施工竖井。
所述出碴运输设备为皮带输送机或刮板输送机。所述上施工通道在下施工通道的正上方，所述碴土通道垂直于地面。
一种设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道的施工方法，按以下步骤 施工
A.施工竖井开挖至上施工通道底后，对施工竖井采取临时封底，然后开挖上施工 通道至设计界面；
B.上施工通道内通过采取超前支护措施后可进行暗挖车站主体施工；
C.而施工竖井将继续向下开挖至下施工通道底，对施工竖井封底后开挖下施工通 道至设计界面；
D.下施工通道内布设出碴运输设备；上施工通道内向下开挖碴土通道至下施工 通道内；
E.车站站厅层开挖的土体通过碴土通道输送至出碴运输设备上，通过机械化操作 运送至施工竖井内，通过竖井上布设的垂直提升系统运送至地面；
F.上施工通道仅作为站厅层材料和工具运输通道。
本发明有以下优点和积极效果
两分离式施工通道相互干扰小，可从竖井独立施工，风险小，节约投资；采用自动 出碴运输设备可提高暗挖车站的机械化施工程度及作业效率，改善暗挖作业环境，提高文 明施工程度。
I)降低工程施工风险
以北京地铁某站为例，通过对开挖过程的模拟分析，在暗挖车站全部导洞贯通阶 段，高施工通道的竖向变形为-37. 5mm ;而分离式施工通道的竖向变形为-29. 33_。
通过理论计算分析表明分离式施工通道方案优于高施工通道方案，既可减小施 工通道的拱顶变形、又有利于减小侧壁结构的应力，增加通道结构的稳定性，从而增加结构 转化处的安全储备，减少了施工对周围环境的影响，降低了施工风险。
2)现场监测结果验证
北京地铁某站首次采用了 2条上下分离式施工通道施工，监测数据对比分析，暗 挖车站施工基本未对车站上方的地下管线造成不利影响，分离式施工通道附近的管下管线 沉降和地面沉降与主体结构标准断面基本一致。
3)经济效应分析
以北京地铁某站共设置两条分离式施工通道为例，通过不同方案对比分析，若施 工通道长度按54m计算，采用分离式施工通道施工时，每条施工通道可节约工程投资约75 万元，约占施工通道总投资的20%。目前在建的北京地铁工程中暗挖车站的比例约占50%以 上，一座暗挖车站一般需设置2 3条施工通道，采用分离式施工通道，土建工程取得的经济 效益可观。而暗挖车站中投入的自动出碴运输设备可重复使用，其维护折旧费用与目前投 入的三轮车和人工费用相当。
4)社会、环境效应分析
暗挖地铁车站实施过程对周围环境，如地下管线、桥梁等市政设施带来的不利影 响不容忽视的，如地面塌陷、管线爆裂等事情时有发生。因此，结合工程实践和现场亲身感 受，本发明更好的指导了暗挖地铁车站设计及实施；改善暗挖车站洞内作业环境、提高暗挖 车站机械化施工程度及作业效率，节约工程投资，经过工程实践检验及暗挖车站参建队伍 的不断总结完善，该方法可推广应用于类似暗挖地铁车站工程建设，社会及环境效应显著。
本发明的主要特点如下
I)分离式施工通道自身施工对周围环境影响小
一般高施工通道侧壁格栅钢架节点多，格栅钢架连接时脚部不易垫实，钢架连接 时间长、格栅钢架不能及时封闭成环，这正是暗挖施工引起地面沉降的主要环节，而分离式 施工通道可快速封闭成环，上下施工通道互不干扰、减少格栅钢架连接的次数与时间，同时 先施工完成的上层施工通道可起到阻隔下层施工通道施工对地下管线等周围环境的影响， 同时分离式施工通道挖方量大大减少，地层损失较小，从而进一步减少了对周围环境的影 响。
2)通道侧壁开马头门施工主体结构更安全可靠
众所周知，一般“洞桩法”暗挖车站不可避免的需先从高施工通道侧壁对开16 个导洞进行主体结构施工，后期还需在高施工通道侧壁破马头门进行扣拱施工。由于施 工通道拱顶和侧壁荷载较大，开洞的顺序稍有不当容易降低高施工通道结构(一般尺寸 为4. 6X19. Om)的稳定性，使地面沉降增大。而分离式施工通道结构横断面尺寸一般为4.6X6. 7m，通道自身稳定性强，每个施工通道侧壁需对开8个导洞进行主体结构施工、上下 施工通道侧壁开洞相互干扰小，降低了施工风险。
3)下层施工通道内安装自动出碴运输设备出碴，改善洞内作业环境
暗挖车站施工必不可少的需要进行洞内喷射混凝土作业，产生粉尘大，车站开挖 土方量大，而目前采用的进料出碴设备一般为燃油三轮车，洞内通风效果不好时，高峰作业 时段，洞内粉尘与烟气较浓，工人作业环境差，工程质量难免受到一定的影响。一座站台宽 14m的8A列车编组暗挖车站一般长约265m，车站主体开挖土方约10. 5万立方米，若下层施 工通道内安装了自动出碴运输设备，如皮带输送机或刮板输送机，将有约9. O万立方米的 碴土可通过自动出碴运输设备运送至竖井内，通过抓斗等设备提升至地面，大大较少了燃 油三轮车在洞内作业的时间，改善了洞内作业环境、提高了其机械化施工程度。
4)出碴进料通道基本实现分离，减少相关干扰，提高作业效率
目前暗挖车站每层施工通道均是出碴进料混行通道，尽管4. Om宽的施工通道可 满足三轮车双向通行要求，但运输车辆在通道内相遇频繁，为安全起见，驾驶人员相遇后经 常一方靠边等候、另一方通行，作业效率有所降低。若在下层施工通道内安装了自动出碴 运输设备，如皮带输送机或刮板输送机，这样完全可以实现碴土从下层施工通道运输，钢格 栅等施工材料从上层施工通道运输，出碴进料基本实现分离，减少相互干扰，提高了作业效 率。
图1为现有暗挖车站高施工通道纵剖面示意图2为现有暗挖车站闻施工通道横断面不意图3为本发明上下分离式施工通道纵剖面示意图4为本发明上下分离式施工通道横断面示意图5为暗挖车站施工过程之一横剖示意图6为暗挖车站建成后横剖面示意图7为暗挖车站与分离式施工通道的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图标号上施工通道1、下施工通道2、碴土通道3、出碴运输设备4。
如图所示，一种设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道结构，它包括 上施工通道1、下施工通道2、碴土通道3、出碴运输设备4，采用上下分离式施工通道，上施 工通道I在下施工通道2的上方，二者为水平通道，且在竖向方向上相距一定距离，由原状 土体隔开，两施工通道的主体互不连接，分别接至施工竖井；上施工通道I与下施工通道2 之间沿竖向设有碴土通道3相通，沿水平方向间隔布置多个碴土通道3，下施工通道2的底 部设置有出碴运输设备4接至施工竖井。
所述出碴运输设备4为皮带输送机或刮板输送机。所述上施工通道I在下施工通 道2的正上方，所述碴土通道3垂直于地面。
一种设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道的施工方法，按以下步骤 施工
A.施工竖井开挖至上施工通道I底后，对施工竖井采取临时封底，然后开挖上施 工通道I至设计界面；
B.上施工通道I内通过采取超前支护措施后可进行暗挖车站主体施工；
C.而施工竖井将继续向下开挖至下施工通道2底，对施工竖井封底后开挖下施工 通道2至设计界面；
D.下施工通道2内布设出碴运输设备4;上施工通道I内向下开挖碴土通道3至 下施工通道2内；
E.车站站厅层开挖的土体通过碴土通道3输送至出碴运输设备4上，通过机械化 操作运送至施工竖井内，通过竖井上布设的垂直提升系统运送至地面；
F.上施工通道I仅作为站厅层材料和工具运输通道。
图2和图4侧面的斜线表示锁脚锚管。
权利要求
1.一种设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道结构，它包括上施工通道(I)、下施工通道(2)、碴土通道(3)、出碴运输设备(4)，其特征在于采用上下分离式施工通道，上施工通道(I)在下施工通道(2)的上方，二者为水平通道，且在竖向方向上相距一定距离，由原状土体隔开，两施工通道的主体互不连接，分别接至施工竖井；上施工通道(I)与下施工通道(2)之间沿竖向设有碴土通道(3)相通，沿水平方向间隔布置多个碴土通道(3)，下施工通道(2)的底部设置有出碴运输设备(4)接至施工竖井。
2.根据权利要求1所述的设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道结构，其特征在于所述出碴运输设备(4)为皮带输送机或刮板输送机。
3.根据权利要求1所述的设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道结构，其特征在于所述上施工通道(I)在下施工通道(2 )的正上方，所述碴土通道(3 )垂直于地面。
4.如权利要求1所述的一种设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道的施工方法，其特征在于按以下步骤施工A.施工竖井开挖至上施工通道(I)底后，对施工竖井采取临时封底，然后开挖上施工通道(I)至设计界面；B.上施工通道(I)内通过采取超前支护措施后可进行暗挖车站主体施工；C.而施工竖井将继续向下开挖至下施工通道(2)底，对施工竖井封底后开挖下施工通道(2)至设计界面；D.下施工通道(2)内布设出碴运输设备(4);上施工通道(I)内向下开挖碴土通道(3) 至下施工通道(2)内；E.车站站厅层开挖的土体通过碴土通道(3)输送至出碴运输设备(4)上，通过机械化操作运送至施工竖井内，通过竖井上布设的垂直提升系统运送至地面；F.上施工通道(I)仅作为站厅层材料和工具运输通道。
全文摘要
本发明涉及一种设有出碴运输设备的上下分离式暗挖车站施工通道结构及施工方法，它包括上施工通道、下施工通道、碴土通道、出碴运输设备，采用上下分离式施工通道，上施工通道在下施工通道的上方，二者为水平通道，且在竖向方向上相距一定距离，由原状土体隔开，两通道的主体互不连接，分别接至施工竖井；上施工通道与下施工通道之间设有竖向的碴土通道相接通，沿水平方向间隔布置多个碴土通道，下施工通道的底部设置有出碴运输设备接至施工竖井。它可减少暗挖车站施工对周边环境的影响、降低暗挖车站施工风险；改善暗挖车站洞内作业环境、提高其机械化施工程度及作业效率；减少不必要的挖填方、初支结构架设及破除、节约工程投资。
文档编号E21D9/00GK103061773SQ20131002780
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者高辛财, 李铁生, 管诚, 王建洲, 陈鹤 申请人:北京市市政工程设计研究总院