一种岩石地质下深埋地铁车站施工方法与流程

本发明属于地铁隧道施工技术领域，涉及一种岩石地质下深埋大断面地铁车站的开挖施工方法。

背景技术：

地铁车站开挖断面较大，对于浅埋车站可采用明挖法进行施工，对于深埋或者周围环境复杂车站，明挖法施工量过大，通常采用双侧壁导坑法、crd法等暗挖施工。双侧壁导坑法、crd法较适用于软弱地质结构的暗挖施工，其原理是将大断面分割成若干个小断面，每个小断面独自闭合成环开挖及支护，存在的问题是施工工艺繁琐，效率低，而且施工过程中支护体系容易被破坏而导致初期支护失稳，尤其是在岩石地质下，开挖过程中需要采用爆破施工，爆破作业对周围岩体扰动较大，双侧壁导坑法和crd法难以保证支护结构拱脚处岩体完整性，造成较大施工风险和安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种适用于岩石地质下深埋地铁车站施工方法，简化工艺，提高施工效率，并降低施工风险。

本发明的技术方案如下：

一种岩石地质下深埋地铁车站施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在地面沿地铁车站的平面轮廓外围施工一圈围护桩，沿车站纵向中心线施工一排格构柱；围护桩和格构柱的下端至车站底部标高以下至少2m，围护桩内下方钢筋笼，灌注混凝土至桩顶，格构柱内下放钢筋笼，灌注混凝土至车站顶部标高；

(2)在地铁车站的平面范围以内，在地面采用旋挖钻呈蜂窝状钻进多个取渣孔，取渣孔深度至地铁车站底部标高；

(3)按车站分层，采用逆作法进行车站暗挖施工：

(31)车站上层施工：首先开挖上层两侧岩土，浇筑上层两侧墙；然后开挖拱顶部分岩土，浇筑拱顶，拱顶浇筑完成后回填封闭拱顶上方的取渣孔；然后开挖上层洞室岩土，上层洞室岩土开挖完成后在两侧墙间设置临时支撑，然后浇筑施工车站上层隔板，拆除临时支撑；

(32)车站中层施工：开挖中层两侧岩土，浇筑中层两侧墙；然后开挖中层洞室岩土；中层洞室岩土开挖完成后在两中层侧墙间设置临时支撑，然后浇筑施工车站中层隔板，拆除临时支撑；

(33)车站下层施工：开挖下层两侧岩土，浇筑下层两侧墙；然后开挖下层洞室岩土；下层洞室岩土开挖完成后在两下层侧墙间设置临时支撑，然后浇筑施工车站底板，拆除临时支撑。

本发明相比现有的双侧壁导坑法、crd法等暗挖施工方法，具有以下优点：

(1)车站主体位置大部分岩体在地面通过旋挖钻钻孔取出，大大减少岩体暗挖工作量。地面施工速度快，效率高。

(2)旋挖钻呈蜂窝状进行取渣，蜂窝状在水平方向上具有良好的力学性能，车站主体内蜂窝状岩土结构和外轮廓围护桩共同受力，能保证施工过程中周围岩土体稳定。

(3)车站主体大部分岩体被钻取成为蜂窝状结构后，岩体开挖难度大大降低，在采用爆破施工时可有效降低爆破对周围岩体及环境的扰动。

(4)格构柱将车站跨度减半，洞室开挖时，可降低施工难度及安全风险。

(5)车站主体采用逆作法，车站永久结构作为施工过程的内部支撑，可减少支护结构的支撑量，控制周围土体变形及地表沉降效果好。

附图说明

图1是本发明的施工流程图；

图2是围护桩和格构柱及取土钻孔的布置方式平面图；

图3是围护桩和格构柱及取土钻孔的布置方式立面图；

图4是车站的横断面结构示意图；

图5是车站上层侧墙浇筑完成后的状态示意图；

图6是车站拱顶浇筑完成后的状态示意图；

图7是上层侧墙间的临时支撑结构示意图；

图8是上层隔板浇筑完成后的状态示意图；

图9是中层侧墙及临时支撑的施工完成后的状态示意图；

图10是中层隔板浇筑完成后的状态示意图；

图11是下层侧墙及临时支撑施工完成后的状态示意图；

图12是车站底板浇筑完成后的状态示意图。

具体实施方式

以下通过一个具体实施例对本发明是的施工方法进行说明，在本实施例中铁，地铁车站为换乘站，分上、中、下3层。

图1是本发明的施工流程图，具体施工步骤如下：

(1)如图2、图3所示，首先在地面沿地铁车站的平面轮廓1外围施工一圈围护桩2，沿车站纵向中心线施工一排格构柱3；围护桩和格构柱均采用旋挖钻开挖，围护桩2和格构柱3的下端开挖至车站底部标高以下至少2m，成孔后下放钢筋笼，灌注混凝土。围护桩作为车站主体的初期支护，混凝土灌注到桩顶；格构柱内混凝土灌注至车站顶部标高；格构柱将车站纵向分成两个区，使车站跨度减半。

(2)在地铁车站的平面范围内，在地面采用旋挖钻呈蜂窝状钻进多个取渣孔4，取渣孔4深度至地铁车站底部标高，通过取渣孔取出车站开挖范围内的大部分岩土。

围护桩2的间距一般设置为2-2.5m，格构柱3的间距为5-6m，取渣孔4的间距为0.8-1倍孔距。

如图4所示，车站分为3层，主体结构包括拱顶5、上层侧墙6、上层隔板7、中层侧墙8、中层隔板9、下层侧墙10、底板11。围护桩2作为车站初支，格构柱3将车站分为左右两个区。

(3)按车站分层，采用逆作法自上而下进行车站暗挖施工，具体流程如下：

(31)首先进行车站上层施工：如图5所示，首先开挖上层两侧岩土，浇筑上层侧墙6；

如图6所示，上层侧墙6浇筑完成后，开挖拱顶部分岩土，浇筑拱顶5；拱顶5浇筑完成后，回填封闭拱顶上方的取渣孔；

如图7所示，拱顶5浇筑完成后，开挖上层洞室岩土；上层洞室岩土开挖完成后，在两侧墙间设置临时支撑12，防止侧墙在洞室岩土开挖后向内变形。

如图8所示，浇筑施工车站上层隔板7，然后拆除临时支撑。

(32)进行车站中层施工：如图9所示，开挖中层两侧岩土，浇筑中层侧墙8；然后开挖中层洞室岩土，上层洞室岩土开挖完成后在两中层侧墙间设置临时支撑12；然后如图10所示，浇筑施工车站中层隔板9，拆除临时支撑。

(33)最后车站下层施工：如图11所示，开挖下层两侧岩土，浇筑下层侧墙10；然后开挖下层洞室岩土，下层洞室岩土开挖完成后在两下层侧墙间设置临时支撑12；然后如图12所示，浇筑施工车站底板11，拆除临时支撑。

本发明设置的格构柱将车站纵向分为两个区，每层洞室岩土开挖时，先开挖格构柱一侧，再开挖格构柱另一侧，洞室开挖时横向跨度减半，可保证施工安全；岩土采用台阶法开挖，循环掘进。

技术特征：

1.一种岩石地质下深埋地铁车站施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在地面沿地铁车站的平面轮廓外围施工一圈围护桩，沿车站纵向中心线施工一排格构柱；围护桩和格构柱的下端至车站底部标高以下至少2m，围护桩内下方钢筋笼，灌注混凝土至桩顶，格构柱内下放钢筋笼，灌注混凝土至车站顶部标高；

(2)在地铁车站的平面范围以内，在地面采用旋挖钻呈蜂窝状钻进多个取渣孔，取渣孔深度至地铁车站底部标高；

(3)按车站分层，采用逆作法进行车站暗挖施工：

(31)车站上层施工：首先开挖上层两侧岩土，浇筑上层两侧墙；然后开挖拱顶部分岩土，浇筑拱顶，拱顶浇筑完成后回填封闭拱顶上方的取渣孔；然后开挖上层洞室岩土，上层洞室岩土开挖完成后在两侧墙间设置临时支撑，然后浇筑施工车站上层隔板，拆除临时支撑；

(32)车站中层施工：开挖中层两侧岩土，浇筑中层两侧墙；然后开挖中层洞室岩土；中层洞室岩土开挖完成后在两中层侧墙间设置临时支撑，然后浇筑施工车站中层隔板，拆除临时支撑；

(33)车站下层施工：开挖下层两侧岩土，浇筑下层两侧墙；然后开挖下层洞室岩土；下层洞室岩土开挖完成后在两下层侧墙间设置临时支撑，然后浇筑施工车站底板，拆除临时支撑。

2.根据权利要求1所述的岩石地质下深埋地铁车站施工方法，其特征在于：围护桩的间距为2-2.5m，格构柱的间距为5-6m，钻孔的间距为0.8-1倍孔径。

3.根据权利要求1所述的岩石地质下深埋地铁车站施工方法，其特征在于：步骤(2)中，每层洞室岩土开挖时，先开挖格构柱一侧，再开挖格构柱另一侧，每侧均采用台阶法开挖。

技术总结
本发明涉及一种岩石地质下深埋地铁车站施工方法，首先在地面按车站外围轮廓线采用旋挖钻施工围护桩，作为车站初支；沿车站纵向中心线施工一排格构柱，将车站跨度减半；在地铁车站平面范围内在地面采用旋挖钻呈蜂窝状钻进多个取渣孔，取出车站开挖范围内的大部分岩土；然后采用逆作法进行车站岩土暗挖施工。本发明可避免地下小断面独自闭合成环开挖效率低、风险大的问题，施工安全性及施工效率高，控制周围土体变形及地表沉降效果好，而且可减少支护结构的支撑量，降低施工成本。

技术研发人员：卢冠楠;陈松洲;鲜正洪;李玲玉;黄灿
受保护的技术使用者：中交路桥建设有限公司;中交路桥南方工程有限公司
技术研发日：2021.03.24
技术公布日：2021.07.23