一种平顶直墙管幕结构修建超浅埋暗挖地铁车站的施工方法与流程

本发明涉及大直径密集钢管浇筑混凝土后形成的平顶直墙管幕支护体系，在新型管幕支护体系下进行城市超浅埋暗挖地铁车站修建的施工方法，属于隧道和地下工程领域。

背景技术：

管幕工法最早在日本被用于修建穿越铁路的通道工程，国内首次使用管幕工法是在香港某城市地下通道的修建中。管幕工法经过国内学多年的研究和在工程中的成功实施，其已发展成熟。但由于传统的管幕结构相邻钢管间仅用锁口连接，致使整体管幕的横向刚度和承载力较弱，故开挖管幕内部土体时，需要架设大量临时支撑以确保整体结构的稳定性，造成施工进度较慢。加之横向断面多为拱形结构，空间利用率低。

技术实现要素：

本发明提供一种平顶直墙管幕结构修建超浅埋暗挖地铁车站的施工方法，在未进行车站主体施工时，即可形成刚度很大的支护体系，提高施工效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种平顶直墙管幕结构修建超浅埋暗挖地铁车站的施工方法，包括如下步骤：

1）在工作井四周施工围护桩，待围护桩达到强度后，进行工作井的开挖，搭建顶管施工平台；

2）在施工用钢管的两侧焊接翼缘板，并在两侧开设预留螺栓孔和预留槽；

3）采用顶进法施工暗挖段的全部顶部钢管及两侧最上端的侧边钢管，边开挖边清除钢管内部的土体，并通过钢管侧面的预留槽清除各钢管间土体；顶进及挖土工作完成后，在相邻钢管内通过预留螺栓孔安装连接螺栓，待相邻钢管横向连接安装完毕后，在钢管两端焊接封堵板，向钢管内部和相邻钢管间灌注混凝土；

4）在两侧最上端的侧边钢管与顶部钢管连接牢固后，由上向下依次进行其余侧边钢管的顶进、钢管之间的连接，以及钢管内及钢管间的注浆作业；

5）采用超前预注浆加固地层，台阶法开挖两侧下边导洞并施作初期支护，在下边导洞内施作钢筋混凝土边墙及墙下条基，用于连接两侧最下端的侧边钢管；

6）采用边导洞的开挖方法进行第一底部导洞开挖，并施作初期支护；

7）第一底部导洞贯通后，采用台阶法再进行第一上部导洞的开挖，第一上部导洞采用格栅支护；

8）分别施作第一上部导洞、第一底部导洞内的防水，以及底纵梁和部分底板，采用人工挖孔桩修建钢管柱，然后浇筑顶纵梁及部分顶板；

9）采用步骤6）到步骤8）的方法纵向分步开挖第二底部导洞和第二上部导洞，导洞开挖过程中对与其相邻的导洞之间土体进行注浆加固处理，并分别施工导洞内防水板、底纵梁、部分底板及顶纵梁、部分顶板、钢管柱；

10）破除上部导洞间格栅支护，铺设防水层，施做中跨顶板；

11）待中跨顶板达到设计强度80%后，纵向分段开挖站厅层中板的底部以上土体，水平钢管和竖向钢管连接处采用型钢支撑，施做车站结构边跨处站厅层侧墙防水层，中板端头处焊接牛腿支撑与竖向钢管连接，分别施工中纵梁和站厅层中板；

12）待站厅层中板达到设计强度80%后，分别开挖中跨土体和边跨土体至底板位置，施做底板；

13）破除剩余格栅支护，施做剩余防水设施，浇筑剩余主体结构，完成施工。

步骤4）中，侧边钢管施工过程中，需待上一根侧边钢管与已施工钢管连接牢固并已挖除钢管内及钢管间土体和灌注混凝土后，再顶进下一根侧边钢管。在最下层的侧边钢管内预留与下边导洞内部钢筋混凝土边墙相连接的钢筋支架。

步骤11）中，所述站厅层中板端头处的上、下层侧墙设置接头结构。

步骤12）中，施做底板的具体方法如下：

开挖中跨土体至底板位置的底部，施作封底结构并拆除部分导洞结构，施做中跨底板防水层并浇筑中跨底板；

待中跨底板混凝土达到设计强度80%后，开挖边跨土体至底板位置的底部，施作封底结构并拆除部分导洞结构，施做底板防水层并浇筑底板剩余结构。

由以上技术方案可知，本发明提出一种新的施工形式，水平和竖向位置分别密集顶进大直径钢管，相邻钢管间采用高强度螺栓和翼缘板进行连接，接着在钢管内部和刚管间浇筑混凝土，然后在侧边钢管下方的下边导洞内，把预先浇筑钢筋混凝土墙与侧边钢管进行连接，使钢筋混凝土墙作为整体管幕结构的基座。在未进行车站主体施工时，已形成刚度很大的支护体系，相比传统的管幕工法，由于增加整体管幕结构的横向承载力和刚度，能实现大断面开挖，并且在开挖过程中无需架设过多的临时支撑体系，缩短工期、节约成本；本发明提出的支护体系为平顶直墙结构，增大了空间利用率。

附图说明

图1是顶管施工平台示意图；

图2是带翼缘板钢管的结构示意图；

图3是相邻钢管的连接状态示意图；

图4是车站开挖工序一示意图；

图5是车站开挖工序二示意图；

图6是车站开挖工序二示意图；

图7是车站开挖工序三示意图；

图8是车站开挖工序四示意图；

图9是车站开挖工序五示意图；

图10是车站开挖工序六示意图；

图11是车站开挖工序七示意图；

图12是车站开挖工序八示意图；

图13是车站开挖工序九示意图；

图14是车站开挖工序十示意图；

图15是车站开挖工序十一示意图。

图中：1、工作井，2、围护桩，3、钢管，4、翼缘板，6、预留槽，7、连接螺栓，8、螺帽，9、混凝土，11、钢筋支架，12、钢筋混凝土边墙，13、初期支护，131、格栅支护，14、墙下条基，15、底纵梁，16、底板，17、人工挖孔桩，18、钢管柱，19、顶纵梁，20、顶纵梁上方顶板，21、土体加固，22、中跨顶板，23、站厅层中板，24、斜撑，25、牛腿支撑，26、中纵梁，27、侧墙接头，28、底板，29、坡度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

本发明提供一种用于修建超浅埋暗挖地铁车站的施工方法，采用平顶直墙管幕结构，具体包括如下施工步骤：

步骤1：在工作井1四周施工围护桩2，待围护桩达到强度后，进行工作井的开挖，搭建顶管施工平台，参见图1。

步骤2：在加工厂对施工钢管3进行加工，钢管两侧在设计位置焊接翼缘板4，并在设计位置开设有预留螺栓孔和预留槽6，参见图2。

步骤3：采用顶进法施工暗挖段的编号1~24号顶部钢管及编号25、34号侧边钢管，边开挖边清除钢管内部的土体，并通过钢管侧面的预留槽清除钢管间土体，参见图4。钢管顶进施工时要控制好方向，不得偏转，顶进及挖土工作完成后，在相邻钢管3内安装连接螺栓7，并在螺栓的两端安置螺帽8，以增加螺栓与混凝土9的锚固力。待相邻钢管3横向连接安装完毕后，在钢管两端焊接封堵板，通过封堵板预留灌浆孔，向钢管内灌注混凝土,同时在钢管之间灌注混凝土，参见图2和3。

步骤4：在两侧最上端的侧边钢管与顶部钢管连接牢固后，由上向下进行26~32号侧边钢管、35~41号侧边钢管的顶进、钢管之间的连接以及钢管内及钢管间的注浆作业。侧边钢管施工过程中，需待上一根钢管与已施工钢管连接牢固并已挖除钢管内及钢管间土体、灌注混凝土后，再顶进下一根钢管。在最下段的侧边钢管33号和42号内预留与导洞内部钢筋混凝土边墙12相连接的钢筋支架11，参见图5。

步骤5：采用超前预注浆加固地层，台阶法开挖下边导洞z5、z6，并施作初期支护13。在下边导洞内施作钢筋混凝土边墙12及墙下条基14，并使侧边钢管最下部33、42号与导洞内钢筋混凝土边墙连接牢靠，参见图6和7。

步骤6：采用下边导洞的开挖方法进行第一底部导洞z2的开挖，并施作初期支护13，参见图8。

步骤7：第一底部导洞z2贯通后，采用台阶法再进行第一上部导洞z1的开挖，导洞采用格栅支护131，参见图9。

步骤8：分别施作第一上部导洞z1和第一底部导洞z2内的防水和底纵梁15及部分底板16，采用人工挖孔桩17修建钢管柱18，然后浇筑顶纵梁19及部分顶板20，参见图10。

步骤9：采用上述方法和步骤纵向分步开挖第二底部导洞z4和第二上部导洞z3，导洞开挖过程中对与其相邻的导洞之间土体进行注浆加固处理，形成土体加固21，注水泥水玻璃双液浆，并分别施工导洞内防水板、底纵梁、部分底板及顶纵梁、部分顶板、钢管柱，参见图11。

步骤10：破除上部导洞间格栅支护，铺设防水层，施做中跨顶板22，参见图12。

步骤11：待中跨顶板达到设计强度80%后，纵向分段开挖站厅层中板23底以上土体，顶部钢管和侧边钢管连接处采用型钢支撑24，施做车站结构边跨处站厅层侧墙防水层，站厅层中板端头处焊接牛腿支撑25与侧边钢管连接，依次施工中纵梁26、站厅层中板23及中板端头处的上、下层的侧墙接头27，参见图13。

步骤12：待站厅层中板23达到设计强度80%后，开挖中跨土体至底板位置，施做底板28并拆除格栅支护，土体预留一定坡度29，参见图4-11。待中跨底板混凝土达到设计强度80%后，开挖边跨土体至底板位置的底部，施作封底结构并拆除部分导洞结构，施做底板防水层并浇筑底板剩余结构，参见图14。

步骤13：破除剩余格栅支护13，施做剩余防水设施，浇筑剩余主体结构，完成施工，参见图15。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。