岩质地层暗挖地铁车站出入口暗挖段的快速施工方法与流程

本发明专利属于城市轨道交通工程施工技术领域，具体涉及一种岩质地层暗挖地铁车站出入口的暗挖段的快速施工方法。

背景技术：

随着我国城市的快速发展，大中型城市的交通日益拥堵，严重影响了城市居民的生活质量，加快城市轨道交通工程建设成为越来越多城市的共识。地下暗挖地铁车站作为城市轨道交通工程的重要组成部分，因具有不影响地面交通、迁改管线较少等优点，在车流和管线较多的中心城区应用较为广泛。

由于地下暗挖地铁车站位于地下一定深度范围内，需要修建出入口作为地铁车站和地面之间的连接通道。目前岩质地层地下暗挖地铁车站出入口一般采用明挖和暗挖相结合的施工方式，即在靠近地面的一小部分范围采取明挖的施工方法，剩余部分采用暗挖的施工方法。

岩质地层地下暗挖地铁车站出入口暗挖段施工通常采用从车站向明挖段方向开挖或从明挖段向车站方向开挖两种方式，若从车站向明挖段方向开挖，开挖过程中断面轮廓不易控制，且作业台架不易保持平稳，初期支护钢拱架施作困难；若从明挖段向车站方向开挖，则面临施工过程中出入口暗挖段坡度大，出渣困难的问题，采用渣车直接出渣，出渣作业存在一定的安全隐患，采用传送装置出渣，作业时间较长，效率较低且影响后续施工组织。目前，岩质地层地下暗挖地铁车站出入口暗挖段尚无一种较好的施工方案，能同时妥善解决出渣风险大、效率低以及的开挖隧道轮廓不易控制的问题，造成施工效率低、施工风险大、施工质量不高。

技术实现要素：

本发明旨在克服传统岩质地层暗挖地铁车站出入口暗挖段施工方法中，从明挖段向车站方向开挖出渣过程中风险较大和效率较低的问题以及从车站向明挖段方向开挖隧道轮廓不易控制的问题，保证施工安全、施工进度和施工质量。

具体采用的技术方案：一种岩质地层暗挖地铁车站出入口暗挖段的快速施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在暗挖地铁车站出入口明挖段开挖支护完成后，从车站向出入口方向开挖完成车站与出入口连接段隧道，同时施作连接段隧道的初期支护；

步骤二，在车站出入口明挖段与暗挖段交界面上，沿着暗挖段隧道轮廓线施作超前支护，超前支护施作完成后，破除暗挖段隧道轮廓线范围内的明挖段支护结构；

步骤三，根据车站出入口暗挖段隧道的尺寸和位置确定出渣通道的位置，然后采用钻机从明挖段向车站方向，沿着所确定的出渣通道的中心线，开挖一条小截面的倾斜导洞作为出渣通道，出渣通道的直径根据围岩的力学性质具体确定；

步骤四，沿车站出入口明挖段至车站方向，依据暗挖段隧道轮廓线范围以及出渣通道的位置，钻孔、装药后进行爆破，进尺长度根据围岩等级及其力学性质或设计图纸而定；

步骤五，采用挖机或铲车将爆破产生的渣土送入出渣通道，渣土沿着出渣通道滑落至车站与出入口连接段隧道，渣车将渣土经车站及施工通道运送至地面，同时按照设计轮廓施作出入口暗挖段隧道的初期支护；

步骤六：待上一开挖步初期支护完成后，重复步骤四至步骤五的内容进行下一开挖步的施工循环，直至车站出入口暗挖段隧道开挖支护完成，步骤六：待上一开挖步初期支护完成后，重复步骤四至步骤五的内容进行下一开挖步的施工循环，直至车站出入口暗挖段隧道开挖支护完成；同时在开挖过程中，及时对初期支护变形已经稳定的出入口暗挖段隧道从隧道洞口向洞内施作二次衬砌，且二次衬砌与掌子面的间距为设计的安全步距。

作为上述方案的优选，在步骤三中，所述出渣通道两端位于地铁车站出入口暗挖段隧道开挖轮廓线范围内，出渣通道中部允许适当超出车站出入口暗挖段隧道开挖轮廓线范围，但应尽量确保出入口暗挖段隧道超挖和回填最小。

进一步优选为，在步骤三中，根据渣土沿出渣通道自由滑落的长度设置适当长度的光滑溜槽，确保渣土能顺利滑落至车站与出入口连接段隧道位置。

进一步优选为，在步骤六中，在出入口暗挖段隧道的初期支护变形稳定后，先对超挖部分采用混凝土进行回填再从暗挖段隧道洞口向洞内施作二次衬砌。

为提高岩质地层地下暗挖地铁车站出入口暗挖段的施工效率，降低施工风险，控制隧道轮廓，本发明首次提出从明挖段向车站方向开挖支护，从车站出渣的施工方式，利用先行施工的连接明挖段与车站的圆形小截面的倾斜导洞作为出渣通道作为出渣通道，从明挖段向地铁车站方向施工暗挖段，将暗挖段作业过程中的渣土采用挖机或铲车送入出渣通道，应用出渣通道自身较大的坡度将渣土运送至车站与出入口连接段隧道位置，然后用渣车将渣土经车站施工通道送至地面。

本发明的有益效果：

(1)传统的岩质地层暗挖地下车站出入口暗挖段施工方法从明挖段向车站方向开挖，采用传送装置或渣车从明挖段出渣，前者传动装置进出场耗费时间较长，后者因暗挖段坡度较大，安全隐患较大。本方法利用先行开挖的出渣通道将渣土直接运送至车站，采用渣车从车站转运至地面，有效避免了传动装置进出场的时间浪费和渣车在陡坡上运输的安全隐患。

(2)传统的岩质地层暗挖地下车站出入口暗挖段施工方法从车站向明挖段开挖过程中隧道轮廓不易控制，且作业台架不易保持平稳，初期支护钢拱架施作困难。本方法从明挖段向车站开挖，隧道轮廓的控制以及初期支护钢拱架的施作相对较为容易。

(3)本方法先施作出渣通道，隧道开挖轮廓线范围内的爆破区域内便产生了沿隧道纵向方向的临空面，与隧道开挖轮廓线范围内的爆破区域内无纵向临空面的传统方法相比，产生同样爆破效果使用的炸药量有所减少，同时爆破震动减小，对周边建筑物及环境的影响降低。

附图说明

图1暗挖地铁车站出入口平面示意图；

图2暗挖地铁车站出入口纵向剖面示意图；

图3暗挖地铁车站出入口横向剖面示意图；

图4暗挖地铁车站出入口暗挖段施工过程示意图一；

图5暗挖地铁车站出入口暗挖段施工过程示意图二；

图6暗挖地铁车站出入口暗挖段施工过程示意图三；

图7明挖段与暗挖段交界位置暗挖隧道横断面示意图。

图中，1-地铁车站，2-车站与出入口的连接段隧道，3-车站出入口，4-车站出入口的暗挖段隧道，5-车站出入口的明挖段基坑，6-车站出入口的明挖段基坑支护，7-出渣通道，8-车站出入口暗挖段隧道二次衬砌与掌子面的安全步距，9-车站出入口暗挖段隧道的初期支护，10-车站出入口暗挖段隧道的二次衬砌，11-车站出入口暗挖段隧道的超前支护。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

一种岩质地层暗挖地铁车站出入口暗挖段的快速施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在暗挖地铁车站出入口明挖段基坑支护6完成后，从地铁车站1向车站出入口3方向开挖完成车站与出入口连接段隧道2，同时施作连接段隧道2的初期支护。

步骤二，根据靠近车站出入口明挖段的暗挖段隧道围岩级别和性质所确定的超前支护形式和支护参数，在车站出入口明挖段与暗挖段交界面上，沿着车站出入口暗挖段隧道4轮廓线施作超前支护11，如超前支护采用108mm大管棚和30mm小导管注浆。超前支护施作完成后，破除车站出入口暗挖段隧道4轮廓线范围内的车站出入口明挖段基坑支护6。车站出入口明挖段基坑支护6由型钢、土钉、双层钢筋网片以及300mm厚的喷射混凝土组成。

步骤三，根据车站出入口暗挖段隧道4的尺寸和位置确定出渣通道7的位置，然后采用钻机从车站出入口明挖段基坑5向地铁车站1方向，沿着所确定的出渣通道7的中心线，开挖一条小截面的倾斜导洞作为出渣通道，出渣通道的直径根据围岩的力学性质具体确定，比如直径为1m的斜孔。

出渣通道两端位于地铁车站出入口暗挖段隧道开挖轮廓线范围内，出渣通道中部允许适当超出车站出入口暗挖段隧道开挖轮廓线范围，但应尽量确保出入口暗挖段隧道超挖和回填最小。比如出渣通道7中心线的起点为车站出入口明暗挖交界面车站出入口暗挖段隧道4轮廓的1/2高度线和1/2宽度线的交点，终点为车站到出入口的连接段隧道2与车站出入口暗挖段隧道4交界轮廓的1/2高度线和1/2宽度线的交点，坡度为24.6°。

另外，根据渣土沿出渣通道自由滑落的长度设置适当长度的光滑溜槽，确保渣土能顺利滑落至车站与出入口连接段隧道位置。

步骤四，沿车站出入口明挖段基坑5至地铁车站1方向，依据车站出入口暗挖段隧道4轮廓线范围以及出渣通道7的位置，钻孔、装药后进行爆破，进尺长度为1m，进尺长度根据围岩等级及其力学性质或设计图纸而定。

步骤五，采用挖机或铲车将爆破产生的渣土送入出渣通道7，渣土沿着出渣通道7滑落至车站与出入口连接段隧道2，渣车将渣土经车站及施工通道运送至地面，同时按照设计轮廓施作车站出入口暗挖段隧道初期支护9。车站出入口暗挖段隧道初期支护9由工字钢、钢筋网、锚杆及喷射混凝土组成。

步骤六：待上一开挖步初期支护完成后，重复步骤四至步骤五的内容进行下一开挖步的施工循环，直至车站出入口暗挖段隧道4开挖支护完成，直至车站出入口暗挖段隧道开挖支护完成；同时在开挖过程中，及时对初期支护变形9已经稳定的出入口暗挖段隧道从隧道洞口向洞内施作二次衬砌10，且二次衬砌10与掌子面的间距为设计的安全步距8。

最好是，在出入口暗挖段隧道的初期支护变形稳定后，先对超挖部分采用混凝土进行回填再从暗挖段隧道洞口向洞内施作二次衬砌。比如，车站出入口暗挖段隧道4开挖支护20m后施作二次衬砌10，二次衬砌与掌子面的安全步距8为20m。