硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道工程，特别涉及一种适用于硬岩地层的大跨地铁车站暗挖施工方法。
【背景技术】
[0002]为规避常规的明挖或盖挖施工引起大量管线迀改、绿化迀移和交通拥堵等难题，重庆、大连、厦门、青岛等市区基岩埋深浅的城市通过适当下压轨面标高，使部分地铁车站主体结构基本位于硬岩地层中，进而选择采用暗挖法施工。
[0003]传统常用的大断面隧洞暗挖工法有分部台阶法、三台阶七步开挖法、双侧壁导坑法、洞粧(柱)法、二衬拱盖法等。其中，双侧壁导坑法和洞粧法(PBA法)适用于软弱围岩地层；在硬岩中使用存在以下不足:一是爆破开挖冲击破坏已完成的临时支护或已完成的柱、拱、中板永久结构，采用弱爆则费用高；二是工期长、风险高、废弃工程大。分部台阶法适用于埋置较深和围岩条件较好的隧洞，三台阶七步开挖法适用于围岩条件一般和沉降控制要求不高的隧洞，二者一般适用于山岭隧洞；在城市地铁暗挖车站中使用存在地面沉降不易控制、影响道路下方管线和路面交通安全等隐患。二衬拱盖法适用于上软下硬围岩大断面暗挖车站，但存在以下不足:拆除临时支护时拱顶沉降大，沉降控制难，风险高；二是拱脚与墙顶接口位置防水层及结构整体性不好，工程质量受影响；三是隧洞下部爆破施工对已完工的拱顶二衬结构可能造成冲击破坏。
[0004]基于以上原因，有必要对传统的硬岩地层的大跨地铁车站暗挖施工方法进行重新审视和研宄。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法，以有效降低开挖施工风险，提高开挖施工效率。
[0006]本发明硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法，包括如下步骤:
[0007]①车站拱部中间分两个台阶开挖，先开挖隧洞拱部中间上台阶，并施作该部初支拱盖;
[0008]②开挖隧洞拱部中间下台阶；
[0009]③开挖隧洞拱部左侧部、隧洞拱部右侧部，在拱脚位置施作锁脚锚杆，接长拱顶初支拱盖，完成初支拱盖施工；
[0010]④在初支拱盖的保护下，拉槽开挖车站下部岩体，分左、中、右三部分和上、中、下三台阶共9部开挖，并施作相应段的边墙初期支护，直到开挖到底；
[0011 ] ⑤自下而上顺筑车站主体结构，完成车站施工。
[0012]本发明的有益效果是，施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行操作，机械化作业有利于提高开挖效率；采用加强初期支护，通过初支拱盖将拱顶上方荷载传递到拱脚较为稳定的围岩上，利于控制拱顶沉降和地面沉降；同时可避免原二衬拱盖法中下部爆破施工对已完工二衬结构的冲击破坏；在台阶法开挖的基础上，先开挖中槽，左右边墙交错开挖，利于开挖面的稳定；当地质条件发生变化时，可及时转换施工工序，调整施工工法；主体结构自下而上浇筑，可确保防水结构和二次衬砌浇筑质量。
【附图说明】
[0013]本说明书包括如下两副附图:
[0014]图1是本发明硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法开挖步骤示意图；
[0015]图2是本发明硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法车站施工完毕状态示意图。
[0016]图中示出部位、构件名称及所对应的标记:隧洞拱部中间上台阶1、隧洞拱部中间下台阶2、隧洞拱部左侧部3a、隧洞拱部右侧部3b、隧洞下部中间上台阶4、隧洞下部中间中台阶5、隧洞下部左侧上台阶6a、隧洞下部右侧上台阶6b、隧洞下部中间下台阶7、隧洞下部左侧中台阶8a、隧洞下部右侧中台阶Sb、隧洞下部左侧下台阶9a、隧洞下部右侧下台阶9b、初支拱盖11、锁脚锚杆12、边墙初期支护13、车站主体结构14。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0018]参照图1和图2，本发明的硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法，包括如下步骤:
[0019]1.车站拱部中间分两个台阶开挖，先开挖隧洞拱部中间上台阶1，并施作该部初支拱盖11。
[0020]2.开挖隧洞拱部中间下台阶2。
[0021]3.开挖隧洞拱部左侧部3a、隧洞拱部右侧部3b，在拱脚位置施作锁脚锚杆12，接长拱顶初支拱盖11，完成初支拱盖11施工。所述初支拱盖11由喷射混凝土层、格栅钢架、钢筋网、系统锚杆和锁脚锚杆12组成，其厚度由拱顶到拱脚逐步加厚，在两侧端部形成大拱脚，将上方荷载通过大拱脚传递到两侧较为稳定的围岩上。
[0022]4.在初支拱盖11的保护下，拉槽开挖车站下部岩体，分左、中、右三部分和上、中、下三台阶共9部开挖，并施作相应段的边墙初期支护13，直到开挖到底。
[0023]边墙初期支护13 —般由系统锚杆、钢筋网和喷射混凝土组成。
[0024]具体而言，该步骤按如下顺序开挖:开挖隧洞下部中间上台阶4、隧洞下部中间中台阶5 ;开挖隧洞下部左侧上台阶6a、隧洞下部右侧上台阶6b，施作该段边墙初期支护13 ;开挖隧洞下部中间下台阶7 ;开挖隧洞下部左侧中台阶8a、隧洞下部右侧中台阶Sb和隧洞下部左侧下台阶9a、隧洞下部右侧下台阶％，并完成剩余边墙初期支护13的施工。
[0025]5.自下而上顺筑车站主体结构14，完成车站施工。
[0026]上述步骤3和步骤4中，在隧洞拱部左侧部3a、隧洞拱部右侧部3b和隧洞下部左侧上台阶6a、隧洞下部右侧上台阶6b开挖时，采用机械开挖或采用控制爆破措施，以减小对初支拱盖11大拱脚围岩的松动破坏。
[0027]以上所述只是用图解说明本发明的基本原理和做法，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体做法和参数范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
【主权项】
1.硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法，包括如下步骤: ①车站拱部中间分两个台阶开挖，先开挖隧洞拱部中间上台阶(I)，并施作该部初支拱盖(11); ②开挖隧洞拱部中间下台阶(2); ③开挖隧洞拱部左侧部(3a)、隧洞拱部右侧部(3b)，在拱脚位置施作锁脚锚杆(12)，接长拱顶初支拱盖(11)，完成初支拱盖(11)施工； ④在初支拱盖(11)的保护下，拉槽开挖车站下部岩体，分左、中、右三部分和上、中、下三台阶共9部开挖，并施作相应段的边墙初期支护(13)，直到开挖到底； ⑤自下而上顺筑车站主体结构(14)，完成车站施工。
2.如权利I要求所述硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法，其特征是:所述初支拱盖(11)由喷射混凝土层、格栅钢架、钢筋网、系统锚杆和锁脚锚杆(12)组成，其厚度由拱顶到拱脚逐步加厚，在两侧端部形成大拱脚。
3.如权利I要求所述硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法，其特征是:所述步骤④中按如下顺序开挖: 开挖隧洞下部中间上台阶(4)、隧洞下部中间中台阶(5); 开挖隧洞下部左侧上台阶(6a)、隧洞下部右侧上台阶(6b)，施作该段边墙初期支护(13)； 开挖隧洞下部中间下台阶(7); 开挖隧洞下部左侧中台阶(8a)、隧洞下部右侧中台阶(Sb)和隧洞下部左侧下台阶(9a)、隧洞下部右侧下台阶(9b)，并完成剩余边墙初期支护(13)的施工。
4.如权利3要求所述的一种适用于硬岩地层的大跨地铁车站暗挖施工方法，其特征是:所述步骤③和步骤④中，在隧洞拱部左侧部(3a)、隧洞拱部右侧部(3b)和隧洞下部左侧上台阶(6a)、隧洞下部右侧上台阶^b)开挖时，采用机械开挖或采用控制爆破措施。
【专利摘要】硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法，以有效降低开挖施工风险，提高开挖施工效率。该方法包括如下步骤：车站拱部中间分两个台阶开挖，先开挖隧洞拱部中间上台阶，并施作该部初支拱盖；开挖隧洞拱部中间下台阶；开挖隧洞拱部左侧部、隧洞拱部右侧部，在拱脚位置施作锁脚锚杆，接长拱顶初支拱盖，完成初支拱盖施工；在初支拱盖的保护下，拉槽开挖车站下部岩体，分左、中、右三部分和上、中、下三台阶共9部开挖，并施作相应段的边墙初期支护，直到开挖到底；自下而上顺筑车站主体结构，完成车站施工。
【IPC分类】E21D11-00, E21D9-00
【公开号】CN104847362
【申请号】CN201510045392
【发明人】史宣陶, 李德才, 敖贵勇, 徐亮, 喻波, 苟明中, 张建祥, 陈军, 林刚, 朱宏海
【申请人】中铁二院工程集团有限责任公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年1月29日