一种保留隧道局部管片的地铁车站拓建方法与流程

本发明涉及地下空间开发技术领域，特别涉及一种保留隧道局部管片的地铁车站拓建方法。

背景技术：

随着城市建设规模的不断扩大，城市人口的数量也在急剧增多，现有地铁的运能和车站的容量已经不能满足人们日常出行的需求，因此，对既有车站进行拓建显得极为必要。

现阶段，在盾构先行的情况下进行地铁车站的拓建有过实例，该拓建方法是列车运营情况下，在盾构隧道基础上修建地铁车站，主要是利用盾构法结合明挖法，或者盾构法结合浅埋暗挖法来进行拓建，然而上述拓建方法并不适用于既有车站的拓建。

技术实现要素：

针对现有的利用盾构法结合明挖法或浅埋暗挖法的施工方法不适用于既有车站拓建的问题。本发明的目的是提供一种保留隧道局部管片的地铁车站拓建方法，对周边环境影响小，施工周期短，实现地铁车站在正常使用前提下对其进行轴线方向的拓建，提高了车站及整条地铁线路的运输能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种保留隧道局部管片的地铁车站拓建方法，步骤如下：

s1：始发井、接收井的施工；拟拓建车站区域与已有车站相邻且轴线重合，在所述拟拓建车站区域的两侧分别施工始发井和接收井；

s2：管棚施工，注浆加固；在所述拟拓建车站区域上方和外侧敷设管棚，且所述管棚从始发井延伸至接收井，对所述拟拓建车站区域地下一层的外侧土体进行加固形成加固土层；

s3：施工所述拟拓建车站区域地下一层及地下围护结构；开挖所述拟拓建车站区域地下一层土体，同时在掘进方向和宽度方向施工临时支撑，沿掘进方向施工钢管桩建立所述拟拓建车站区域地下二层的所述地下围护结构，加长所述钢管桩使其顶部与所述拟拓建车站区域地下一层顶部连接，保留地下一层中位于隧道上方的所述临时支撑，在钢管桩加长区域分块浇筑所述拟拓建车站的地下一层底板，并在所述地下一层底板上预留地下二层的取土口，然后施工地下一层的内衬墙及外墙；

s4：挖掘所述拟拓建车站区域地下二层土体至隧道中部；通过所述地下一层底板的取土口分条放坡开挖地下二层土体至隧道中部标高位置，挖掘过程中在地下二层土体上放置混凝土块；

s5：施工地下二层底板并与隧道连接；现浇地下二层的侧面底板，所述侧面底板的一侧与隧道中部连接，所述侧面底板的另一侧与地下二层的地连墙连接，继续开挖两个隧道之间的土体至隧道内轨道的标高位置，同时在两个隧道中部之间设置临时横向支撑，现浇位于两个隧道之间的中部底板，使中部底板与两侧的隧道连接，拆除所述临时横向支撑及隧道上层管片，使所述中部底板与隧道的底部标准块的轨道平齐，待结构完成后与已有车站连接。

优选的，所述步骤s4和步骤s5中，所述拟拓建车站区域地下二层开挖及拆除上层管片的施工需要在每天地铁停运的时间段内完成，开挖深度每次为1-2环，且所述地下二层底板采用快凝混凝土浇筑而成。

优选的，所述步骤s4中，每条所述隧道的两侧对称分布两个取土口，开挖远离所述隧道的位于端角部的地下二层土体，采取沿所述隧道轴线对称的梯形式取土，当开挖至一定深度并具有工作面之后，在所述隧道内腔安装水平撑，所述水平撑的两端支撑于所述隧道的中部，放坡开挖所述隧道的顶部土体及两侧土体至所述隧道中部标高，挖掘土体过程中，在所述隧道两侧的土体上放置所述混凝土块。

优选的，所述步骤s1中，所述始发井和所述接收井采用地连墙或者钢管桩围护结构，采用地连墙结构时，所述地连墙与隧道之间的间距不小于3m；采用钢管桩围护时，所述钢管桩与隧道之间的间距不小于2m。

优选的，所述钢管桩内灌注混凝土芯。

优选的，所述步骤s2中，采用微型顶管法自始发井顶进带有“子母”企口的钢管至接收井形成管棚，相邻的两根钢管之间填充止水材料。

优选的，所述管棚的钢管内灌注混凝土芯。

优选的，所述步骤s2中，从隧道衬砌注浆口对所述拟拓建车站区域地下二层的外侧土体进行注浆加固。

优选的，所述步骤s5还包括，所述地下二层结构施工完成后，混凝土浇筑所述地下一层底板预留的取土口以实施封闭。

本发明的效果在于：本发明的保留隧道局部管片的地铁车站拓建方法，首先，在拟拓建车站区域两侧施工始发井和接收井，在拟拓建车站区域的顶部及外侧施工管棚并注浆加固外侧土体，使得拟拓建车站区域的顶部及侧面均得到有效加固支撑，随后，开挖地下一层土体并架设临时支撑，随掘进方向在地下二层施工钢管桩，而且，钢管桩延伸至地下一层顶部，进一步加强了拟拓建车站区域的支撑围护结构，保证拓建施工能够在地铁运营状态下安全实施；浇筑地下一层底板并预留地下二层的取土口，分条放坡开挖地下二层土体至隧道中部高度并放置混凝土块，避免因土体卸载而导致的隧道上浮现象，保证了施工安全；接着，浇筑地下二层的侧面底板，使隧道外侧通过侧面底板与地下二层的外墙连接，之后挖掘两个隧道之间的土体至轨道底部标高位置并浇筑中部底板，使隧道的底部标准块与侧面底板、中部底板连接为一体，隧道与拟建车站地连墙之间的侧面底板，以及架设于两个隧道之间的临时横向支撑均起到了防止隧道变形的作用；最后，拆除隧道上层管片，使中部底板与轨道平齐，连接拓建车站与已有车站；综上，该方法对周边环境影响小，施工周期短、造价低，兼顾了环保和经济效益，实现地铁车站在正常使用前提下对其进行轴线方向的拓建，提高了车站及整条地铁线路的运输能力。

附图说明

图1为本发明一实施例的拟拓建车站区域与已有车站的位置关系图；

图2为本发明一实施例在拟拓建车站区域外侧施工管棚及注浆加固土体的示意图；

图3为图2的a-a剖视图；

图4为本发明一实施例在拟拓建车站区域地下二层施工钢管桩并将钢管桩延伸至地下一层顶板的示意图；

图5为本发明一实施例的拟拓建车站区域的钢管桩围护结构施工完成后的示意图；

图6为图5的c-c剖视图；

图7为图5的d-d剖视图；

图8至图12为本发明一实施例的拟拓建车站区域地下二层土体开挖并拆除上部管片的示意图。

图中标号如下：

管棚10；加固土层20；临时支撑30；钢管桩50；内衬墙51；外墙52；地下一层底板60；取土口61；混凝土块70；水平撑71；底部标准块81；上层管片80；侧面底板90；临时横向支撑91；中部底板92。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种保留隧道局部管片的地铁车站拓建方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”、“左”、“右”与附图的上、下、左、右的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

结合图1至图12说明本发明的保留隧道局部管片的地铁车站拓建方法，本实施例是在已有车站正常运营前提下对其进行轴线方向拓建，且已有车站具有地下一层和地下二层，地铁隧道(以下简称隧道)位于地下二层，具体施工步骤如下：

s1：始发井、接收井的施工；如图1所示，拟拓建车站区域与已有车站相邻且轴线重合，图中粗虚线所示矩形区域为拟拓建车站区域，在拟拓建车站区域的左、右两侧分别施工始发井和接收井，始发井和接收井的长度和深度均大于拟拓建车站区域的长度和深度；

s2：管棚施工，注浆加固；如图2和图3所示，在拟拓建车站区域上方和拟拓建车站区域外侧(此处以远离已有车站一侧为外侧)敷设管棚10，且管棚10从始发井延伸至接收井，拟拓建车站区域的上方及外侧覆盖管棚10使其与土体隔离，同时，对于拟拓建车站区域地下一层的外侧土体，通过接收井和始发井井壁水平注浆方式进行加固形成加固土层20；

s3：施工拟拓建车站区域地下一层及地下围护结构；如图4所示，自始发井向接收井方向分段放坡逐步开挖拟拓建车站区域地下一层土体，每段开挖进深4m，每段宽度6m左右，同时在掘进方向和宽度方向施工临时支撑30，如图5至图7所示，沿掘进方向施工钢管桩50建立拟拓建车站区域的地下围护结构，钢管桩50自地下一层底部竖向延伸至地下二层下部土体内，本实施例采用的钢管桩50的直径为500mm、钢管壁厚14mm，必要时可在钢管内灌注混凝土芯，以增强其结构强度；请参考图7，在钢管桩50顶部焊接加长钢管，使加长后的钢管桩50的顶部与拟拓建车站区域地下一层顶部连接，加长后的钢管桩50能够替换部分临时支撑30，拆除部分临时柱、临时梁和临时水平撑71，增加临时剪刀撑，保留地下一层中位于隧道上方的临时支撑30，拆除位于隧道两侧的临时支撑30，在钢管桩50加长焊接施工完毕区域分块浇筑拟拓建车站的地下一层底板60，并在地下一层底板60上预留地下二层的取土口61，然后施工地下一层的内衬墙51及外墙52，内衬墙51支撑于靠近始发井或接收井的钢管桩50的上方；

s4：挖掘拟拓建车站区域地下二层土体至隧道中部；如图8至图10所示，通过地下一层底板60的取土口61分条放坡开挖地下二层土体至隧道中部标高位置，挖掘过程中在地下二层土体上放置混凝土块70；

s5：施工地下二层底板并与隧道连接；如图11所示，现浇地下二层的侧面底板90，侧面底板90的一侧与隧道中部连接，其另一侧与地下二层的地连墙连接，继续开挖两个隧道之间的土体至隧道内轨道的标高位置，同时在两个隧道中部之间设置临时横向支撑91，防止隧道横向变形，现浇位于两个隧道之间的中部底板92，使中部底板92与两侧的隧道连接，结合图11和图12，拆除临时横向支撑91及隧道上层管片80，保留隧道的底部标准块81，使中部底板92与底部标准块81的轨道平齐，现浇中间立柱桩，待结构完成后即可与已有车站连接。

本发明的保留隧道局部管片的地铁车站拓建方法，首先，在拟拓建车站区域两侧施工始发井和接收井，在拟拓建车站区域的顶部及外侧施工管棚10并注浆加固外侧土体，使得拟拓建车站区域的顶部及侧面均得到有效加固支撑，随后，开挖地下一层土体并架设临时支撑30，随掘进方向在地下二层施工钢管桩50，而且，钢管桩50延伸至地下一层顶部，进一步加强了拟拓建车站区域的支撑围护结构，保证拓建施工能够在地铁运营状态下安全实施；浇筑地下一层底板60并预留地下二层的取土口61，分条放坡开挖地下二层土体至隧道中部高度并放置混凝土块70，避免因土体卸载而导致的隧道上浮现象，保证了施工安全；接着，浇筑地下二层的侧面底板90，使隧道外侧通过侧面底板90与地下二层的外墙52连接，之后挖掘两个隧道之间的土体至轨道底部标高位置并浇筑中部底板92，使隧道的底部标准块81与侧面底板90、中部底板92连接为一体，隧道与拟建车站地连墙之间的侧面底板90，以及架设于两个隧道之间的临时横向支撑91均起到了防止隧道变形的作用；最后，拆除隧道上层管片80，使中部底板92与轨道平齐，连接拓建车站与已有车站；综上，该方法对周边环境影响小，施工周期短、造价低，兼顾了环保和经济效益，实现地铁车站在正常使用前提下对其进行轴线方向的拓建，提高了车站及整条地铁线路的运输能力。

上述步骤s4和s5中，鉴于拓建施工不能影响地铁线路的正常运营，地下二层土体分步挖掘及拆除上层管片80的施工需要保证在每天地铁停运的24：00～4：00的4个小时内完成，开挖深度每次为1-2环，且地下二层底板采用快凝混凝土浇筑，能够缩短工期，以满足施工需要。

上述步骤s4中，在地下一层底板60上设置四个取土口61，每个隧道两侧对称分布两个取土口61，取土口61的大小需根据取土设备大小而定，一般可设为2m×2m或3m×3m，如图8所示，首先，开挖远离隧道的位于端角部的地下二层土体，端角部土体卸载对隧道影响较小，采取沿隧道轴线对称的梯形式取土，当开挖至一定深度并具有工作面之后，如图9所示，在隧道内腔安装水平撑71，水平撑71的两端支撑于隧道的中部，放坡开挖隧道顶部土体，并在隧道两侧的土体上对称放置混凝土块70，如图10所示，继续放坡开挖隧道两侧土体至隧道中部标高并拆除水平撑71，挖掘过程中在隧道两侧的土体上放置混凝土块70，上述混凝土块70的设置能够在一定程度上避免由于土体卸载而导致的隧道上浮现象。

上述步骤s1中，始发井和接收井采用地连墙或者钢管桩50围护结构，当采用地连墙结构时，为保证地连墙建设不影响已有隧道，地连墙与隧道之间的间距不小于3m，宜超过5m，为减少施工成本，靠近隧道一侧的地连墙也可作为拓建车站的结构外墙52；当采用钢管桩50围护时，为保证钢管桩50不影响隧道的稳定运行，钢管桩50与隧道之间的间距不小于2m，并可在钢管桩50内灌注混凝土芯以保证其刚度要求。

上述步骤s2中，采用微型顶管法顶进带有“子母”企口的钢管至接收井形成管棚10，相邻的两根钢管之间填充止水材料，必要时可在钢管内灌注混凝土芯，本实施例采用直径610mm、壁厚14mm的钢管。

上述步骤s2中，为进一步加固拟拓建车站区域的外侧土体，从隧道衬砌注浆口对拟拓建车站区域地下二层的外侧土体进行注浆加固。

上述步骤s3中，临时支撑30主要包括临时柱、临时梁、临时水平撑71和剪刀撑，本实施例中，临时柱、临时梁及临时水平撑71均采用h型钢制成，相邻两根临时柱间距为4m×6m，剪刀撑采用h型钢或角钢制成，当拟拓建车站地下一层层高小于3m时，可以采用临时梁柱加剪刀撑的结构形式，当地下一层层高3m以上时，宜中间布置一道横撑。

上述步骤s5还包括，地下二层结构施工完成后，混凝土浇筑地下一层底板60预留的取土口61以实施封闭。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。