一种暗挖施工方法与流程

本申请涉及地下建筑施工技术领域，具体地，涉及一种暗挖施工方法。

背景技术：

目前车站施工可采用明挖法、浅埋暗挖法或盾构法，其中以明挖法和浅埋暗挖法较为常用。地铁车站多建设在城区中心地带，采用明挖法施工，需全日封闭城市道路，加重了城市交通拥堵问题；城区地下管线密集，改移难度大；基坑施工对周边环境污染严重，施工噪声对周边居民的生活和工作影响较大；这些缺陷使明挖法施工所受干扰大、工期长、工程间接费用增加。

传统浅埋暗挖法在一定程度上缓解了地面交通压力即管线迁移的问题。传统浅埋暗挖法一般采用多导洞pba(pile-beam-arc，桩梁拱)工法进行风道施工，多导洞pba工法首先开挖上层和下层的小导洞，在上层导洞内进行人工挖孔桩和冠梁的施工，然后施作桩顶初期支护，回填外侧混凝土；在下层导洞内施作条基；进行拱部开挖和支护，形成拱部初支；把拱部初支与上层导洞连成一体，然后在拱部初支的保护下进行洞室主体部分开挖，并同时由上向下进行风道主体结构施工。

现有技术中存在的问题：

采用多导洞pba工法进行风道施工，施工工法过于复杂，具有施作不便利的问题。

技术实现要素：

本申请实施例中提供了一种暗挖施工方法，以解决现有技术存在的施工工法过于复杂，具有施作不便利的问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了暗挖施工方法，所述方法包括：

设置高通道；其中，所述高通道为沿车站和风道纵向贯通且设置在所述车站和所述风道之间的通道；

利用所述高通道进行开挖工作和结构施工，以形成所述风道。

采用本申请实施例中提供的暗挖施工方法，不再设置上下导洞进行风道施工，而是设置高通道进行风道施工，采用高通道进行风道施工的工法具有简洁、施作便利的优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种暗挖施工方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种暗挖施工方法的应用场景图；

图3为本申请实施例提供的另一种暗挖施工方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种暗挖施工方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种高通道和风道的剖面布置图；

图6为本申请实施例提供的另一种高通道和风道的剖面布置图；

图7为本申请实施例提供的又一种暗挖施工方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种高通道和风道的剖面布置图；

图9为本申请实施例提供的又一种高通道和风道的剖面布置图；

图10为本申请实施例提供的又一种高通道和风道的剖面布置图；

图11为本申请实施例提供的又一种高通道和风道的剖面布置图；

图12为本申请实施例提供的又一种高通道和风道的剖面布置图；

图13为本申请实施例提供的又一种高通道和风道的剖面布置图；

图14为本申请实施例提供的又一种暗挖施工方法的流程示意图；

图15为本申请实施例提供的第一侧墙的弯矩图。

200-高通道；210-目标侧；300-风道；310-第一侧墙；311-冠梁；312-底部支撑基础；313-第一空间；314-第一衬拱；315-第二衬拱；316-加固区间；317-第二侧墙；3171-第一侧墙段；3172-第二侧墙段；3173-第三侧墙段；318-第一层中板；319-第二层中板；320-底板底拱；321-第二空间；322-第一侧墙施工空间；323-第一目标位置；324-第二目标位置；325-第三空间；326-第二侧墙施工空间；327-风道底部位置；328-第四空间；329-第三侧墙施工空间；400-车站。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现，采用多导洞pba工法进行风道施工，先开挖上层和下层的小导洞，在上层导洞内进行人工挖孔桩和冠梁的施工，然后施作桩顶初期支护，回填外侧混凝土；在下层导洞内施作条基；进行拱部开挖和支护，形成拱部初支；把拱部初支与上层导洞连成一体，然后在拱部初支的保护下进行洞室主体部分开挖，并同时由上向下进行风道主体结构施工。采用多导洞pba工法进行风道施工，施工工法过于复杂，具有施作不便利的问题。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种暗挖施工方法，不再设置上下导洞进行风道施工，而是设置高通道进行风道施工，采用高通道进行风道施工的工法具有简洁、施作便利的优点。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，为本申请实施例提供的一种暗挖施工方法的流程示意图，该暗挖施工方法可以包括以下步骤：

s101，设置高通道。

s103，利用高通道进行开挖工作和结构施工，以形成风道。

如图2所示，高通道200为沿车站400和风道300纵向贯通且设置在车站400和风道300之间的通道。其中，高通道200可以采用机械进行挖掘得到，车站400可以包括地铁通行的车行道、候车人员的候车区以及以及进出站大厅等。

应理解，在进行风道300施工时，可以利用高通道200进行出土和进料的开挖工作，还可以利用高通道200为风道300结构施工提供承重支撑。

在本申请实施例中，高通道200不仅可以为风道300施工提供开挖和结构施工的工作面，还可以为车站400施工提供开挖工作面。请参照图3，在步骤s103之前，暗挖施工方法还可以包括以下步骤：

s102，利用高通道进行开挖工作，以形成车站。

应理解，在前期，高通道200可以为车站400施工提供开挖工作面，为车站400的出土和进料施工提供工作面，即可以利用高通道200输送挖掘车站400的泥土，也可以利用高通道200向车站400内输送材料。在车站400施工完成后，还可以利用高通道200为风道300施工提供开挖和结构施工工作面。这样可以提高高通道200的利用率，提高施工效率。

在本申请实施例中，利用高通道200进行开挖工作的原理可以为：利用高通道200获得车站400开挖工作面；基于车站400开挖工作面，采用pba工法进行开挖工作，以形成车站400。其中，pba工法可以为8导洞pba工法，当然，也可以根据实际情况确定具体的pba工法，在此并不作限定。

应理解，施工人员在进行车站400施工时，采用pba工法进行开挖工作，在开挖作业中产生的泥土可通过高通道200进行运输，以及在开挖作业中需要用的材料也可以通过高通道200进行运输。

为了便于理解如何利用高通道200进行开挖工作和结构施工，请参照图4，为s103的子步骤流程示意图，s103包括以下子步骤：

s103a，在高通道的目标侧设置第一侧墙和冠梁。

其中，目标侧210为高通道200与车站400相邻侧，请参照图2，目标侧210即为高通道200靠近车站400的一侧。

应理解，在高通道200内设置第一侧墙310，可以代替人工挖孔桩，进而解决人工挖孔安全性较差的问题。

请参照图5，为在高通道200的目标侧210设置第一侧墙310和冠梁311的示意图。在高通道200的目标侧210先从下向上分段施作第一侧墙310，待第一侧墙310混凝土达到设计强度后，再在第一侧墙310的顶部施作冠梁311。

请继续参照图5，在设置第一侧墙310和冠梁311之前，可在目标侧210底部施作底部支撑基础312，在底部支撑基础312的混凝土达到设计强度后，沿底部支撑基础312至目标侧210顶部依次施作第一侧墙310和冠梁311。换言之，在底部支撑基础312的混凝土达到设计强度后，沿底部支撑基础312至目标侧210顶部，先从下向上分段施作第一侧墙310，待第一侧墙310混凝土达到设计强度后，再在第一侧墙310的顶部施作冠梁311。

其中，底部支撑基础312可以理解为条形基础，底部支撑基础312可用于为第一侧墙310提供着力支撑基础。底部支撑基础312可以在高通道200内分仓施作。

s103b，在冠梁与高通道顶部的区间进行衬拱下部土体开挖工作，获得第一空间。

请参照图6，第一空间313可以理解为沿着冠梁311与高通道200顶部且远离目标侧210方向进行土体开挖工作，生成的空间。

s103c，在第一空间顶部分别施作第一衬拱和第二衬拱。

请继续参照图6，在第一空间313的顶部先施工第一衬拱314，以形成顶拱初期支护；再沿底部方向，浇筑形成第二衬拱315。其中，第一衬拱314的一端设置在冠梁311上，即冠梁311为第一衬拱314提供着力点。

请继续参照图6，在进行衬拱下部土体开挖工作之前，在冠梁311、高通道200顶部与第一衬拱314形成的加固区间316，回填混凝土。其中，该加固区间316可以回填c20砼。加固区间316回填混凝土可以防止高通道200顶部的土变形。

s103d，沿高通道纵向，在第一空间底部至风道底部位置分层进行土体开挖工作，生成第二侧墙、多层中板和底板底拱，以形成风道。

应理解，第一衬拱314、第二衬拱315、第二侧墙317、多层中板和底板底拱320为风道300的主体结构。其中，多层中板的层数可以根据实际情况进行设置，在此并不作限制。

为了便于理解，本申请以多层中板的层数为2为例进行说明。多层中板包括第一层中板318和第二层中板319，第二侧墙317包括第一侧墙段3171、第二侧墙段3172和第三侧墙段3173。可以理解，第二侧墙317也是分段施作，本申请的第二侧墙317分成三段进行施作，第一侧墙段3171、第二侧墙段3172和第三侧墙段3173组成第二侧墙317。

请参照图7，为s103d的子步骤流程示意图，s103d包括以下子步骤：

s103d1，沿高通道纵向，在第一空间底部至第一目标位置进行土体开挖工作，获得第二空间和第一侧墙施工空间。

其中，第一目标位置323为沿高通道200纵向，距离第一空间313底部第一预设深度处位置；第一侧墙施工空间322为临近第一侧墙310，且宽度为第一衬拱314与第二衬拱315之间厚度的空间；第二空间321为宽度为第二衬拱315的水平宽度。

请参照图8，待第一衬拱314和第二衬拱315的混凝土达到预设强度后，沿高通道200纵向，开挖土体至第一目标位置323，获得第二空间321和第一侧墙施工空间322。

其中，在第一空间313底部至第一目标位置323进行土体开挖工作可以采用纵向分段的原则，能够充分用土体的“时间-空间”效应，可减少第一衬拱314、第二衬拱315及土体的变形，可确保底部土层的承载力，减少差异沉降对风道300的主体结构的不利影响。

采用纵向分段的原则，在第一空间313底部至第一目标位置323进行土体开挖工作的原理可以为：将第一空间313底部至第一目标位置323分为多个施工段；在每个施工段分层开挖土体至第一目标位置323。

s103d2，在第一侧墙施工空间施作第一侧墙段。

s103d3，在第二空间底部施作第一层中板。

请参照图9，可先在第一侧墙施工空间322施作第一侧墙段3171，待第一侧墙段3171的混凝土强度达到预设强度后，在第二空间321底部施作第一层中板318，第一层中板318的一端与第一侧墙段3171的一端衔接。

s103d4，沿高通道纵向，在第二空间底部和第一侧墙施工空间底部至第二目标位置进行土体开挖工作，获得第三空间和第二侧墙施工空间。

其中，第二目标位置324为沿高通道200纵向，距离第二空间321和第一侧墙施工空间322底部第二预设深度处位置；第二侧墙施工空间326为临近第一侧墙310，且宽度为第一侧墙施工空间322宽度的空间；第三空间325为宽度为第二空间321宽度的空间。

请参照图10，待第一层中板318的混凝土达到预设强度后，沿高通道200纵向，开挖土体至第二目标位置324，获得第三空间325和第二侧墙施工空间326。

其中，在第二空间321底部和第一侧墙施工空间322底部至第二目标位置324进行土体开挖工作可以采用纵向分段的原则，能够充分用土体的“时间-空间”效应，可减少第一层中板318及土体的变形，可确保底部土层的承载力，减少差异沉降对风道300的主体结构的不利影响。

采用纵向分段的原则，在第二空间321底部和第一侧墙施工空间322底部至第二目标位置324进行土体开挖工作的原理可以为：将第二空间321底部和第一侧墙施工空间322底部至第二目标位置324分为多个施工段；在每个施工段分层开挖土体至第二目标位置324。

s103d5，在第二侧墙施工空间施作第二侧墙段。

s103d6，在第三空间底部施作第二层中板。

请参照图11，可先在第二侧墙施工空间326施作第二侧墙段3172，待第二侧墙段3172的混凝土强度达到预设强度后，在第三空间325底部施作第二层中板319，第二层中板319的一端与第二侧墙段3172的一端衔接。

s103d7，沿高通道纵向，在第三空间底部和第二侧墙施工空间底部至风道底部位置进行土体开挖工作，获得第四空间和第三侧墙施工空间。

其中，第三侧墙施工空间329为临近第一侧墙310，且宽度为第二侧墙施工空间326宽度的空间；第四空间328为宽度为第三空间325宽度的空间。

请参照图12，待第二层中板319的混凝土达到预设强度后，沿高通道200纵向，开挖土体至风道底部位置327，获得第四空间328和第三侧墙施工空间329。

其中，在第三空间325底部和第二侧墙施工空间326底部至风道底部位置327进行土体开挖工作可以采用纵向分段的原则，能够充分用土体的“时间-空间”效应，可减少第二层中板319及土体的变形，可确保底部土层的承载力，减少差异沉降对风道300的主体结构的不利影响。

采用纵向分段的原则，在第三空间325底部和第二侧墙施工空间326底部至风道底部位置327进行土体开挖工作的原理可以为：将第三空间325底部和第二侧墙施工空间326底部至风道底部位置327分为多个施工段；在每个施工段分层开挖土体至风道底部位置327。

s103d8，在第三侧墙施工空间施作第三侧墙段。

s103d9，在第四空间底部施作底板底拱。

请参照图13，可先在第三侧墙施工空间329施作第三侧墙段3173，待第三侧墙段3173的混凝土强度达到预设强度后，在第四空间328底部施作底板底拱320，底板底拱320的一端与第三侧墙段3173的一端衔接。且底板底拱320与第三侧墙段3173衔接端设置在底部支撑基础312上。

其中，第二侧墙317应按照《地下工程防水技术规范》的相关要求进行防水处理。且在获得第一侧墙施工空间322、第二侧墙施工空间326和第三侧墙施工空间329时，可按照《混凝土结构工程施工规范》的相关施工规范要求进行凿毛及高压冲洗。第一侧墙段3171、第二侧墙段3172和第三侧墙段3173之间应按照施工规范要求进行钢筋准确连接、绑扎到位，浇筑混凝土时加强振捣，以确保第一侧墙段3171、第二侧墙段3172和第三侧墙段3173之间紧密结合，以生成第二侧墙317。

上述的土体开挖工作均可采用机械进行挖掘，采用机械进行挖掘时，为了提高精度，在土体开挖至距离风道底部位置327预设厚度时，改用人工清底。可以理解为，在距离风道300底部预设厚度时，停止机械挖掘，采用人工挖掘，可以保证风道300的深度精度。其中，预设厚度可以设置为300mm。

请参照图14，在利用高通道200进行开挖工作和结构施工，以形成风道300的步骤之前，暗挖施工方法还包括以下步骤：

s104，根据风道横断面处的上覆土，计算所述第一侧墙、所述第一衬拱、所述第二衬拱、所述第二侧墙、所述多层中板和所述底板底拱的荷载信息。

其中，荷载信息可以包括水、土、超载、人防和地震等荷载的竖向分力和水平分力。

s105，将第一侧墙、第一衬拱、第二衬拱、第二侧墙、多层中板和底板底拱的荷载信息，输入至预设的荷载-结构模型，计算得到第一侧墙、第一衬拱、第二衬拱、第二侧墙、多层中板和底板底拱的内力。

应理解，荷载-结构模型可以用于表征地层对第一侧墙310、第一衬拱314、第二衬拱315、第二侧墙317、多层中板和底板底拱320的作用，只是产生作用在地下建筑结构上主动地层压力和被动地层抗力的荷载，衬砌在荷载的作用下产生内力和变形相应的计算方法。可以通过有限元结构分析的通用程序依据第一侧墙310、第一衬拱314、第二衬拱315、第二侧墙317、多层中板和底板底拱320的荷载信息，进行内力分析，得到第一侧墙310、第一衬拱314、第二衬拱315、第二侧墙317、多层中板和底板底拱320的内力。其中，有限元结构分析可以理解为，利用数学近似的方法对真实物理系统(即几何和载荷工况)进行模拟，还可以利用简单而又相互作用的单元，用有限数量的未知量去逼近无线未知量的真实系统。简单而又相互作用的单元可以采用风道300施工阶段纵向1m的区域。

其中，内力可以由弯矩m，轴力n和剪力q表示。请参考图15，为第一侧墙310不同施工阶段的弯矩图，弯矩图可以是一条表示杆件不同截面弯矩的曲线。图15中的a图为施作第一衬拱314和第二衬拱315时，第一侧墙310的弯矩图；b图为施作第一侧墙段3171和第一层中板318时，第一侧墙310的弯矩图；c图为施作第二侧墙段3172和第二层中板319时，第一侧墙310的弯矩图；d图为施作第三侧墙段3173和底板底拱320时，第一侧墙310的弯矩图。第一侧墙310在不同施工阶段的弯矩图不一样，表明在不同施工阶段第一侧墙310所受的内力是不一样的，为了保证第一侧墙310能够在整个施工阶段均能保证不变形，第一侧墙310的内力则从不同施工阶段中的内力选取最大值。

同理，第一衬拱314、第二衬拱315、第二侧墙317、多层中板和底板底拱320的内力也应从不同施工阶段中的内力选择最大值。

s106，依据第一侧墙、第一衬拱、第二衬拱、第二侧墙、多层中板和底板底拱的内力，对第一侧墙、第一衬拱、第二衬拱、第二侧墙、多层中板和底板底拱进行组成参数设置。

应理解，组成参数可以包括组成材料和结构厚度，组成材料可以包括混凝土类别以及钢筋大小等。结构厚度可以为第一侧墙310的厚度，第一衬拱314的厚度，第二衬拱315的厚度，第二侧墙317的厚度，多层中板的厚度，底板底拱320的厚度。

综上，本申请提供了一种暗挖施工方法，该方法包括：设置高通道；其中，高通道为沿车站和风道纵向上下贯通且设置在车站和风道之间的通道；利用高通道进行开挖工作和结构施工，以形成风道。本申请实施例中提供的暗挖施工方法，不再设置上下导洞进行风道施工，而是设置高通道进行风道施工，采用高通道进行风道施工的工法具有简洁、施作便利的优点。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。