一种利用组合顶管实现暗挖逆作的施工方法与流程

本发明属于地下结构工程技术领域，适用于城市道路超浅覆土下地下结构安全、快速施工，减小对地面交通影响和地下管线的拆改，特别涉及一种利用组合顶管实现暗挖逆作的施工方法。

背景技术：

随着我国城市建设的快速发展，地下轨道交通系统的建设是解决大中城市交通问题的重要手段，目前地下工程施工通常采用明挖法、暗挖法、盖挖法等施工，这些方法技术比较成熟但均有一定弊端。明挖法工程造价低，施工风险小，但需要较大的施工场地，对地面交通及地下管线影响较大；盖挖法可减小对地面交通影响，但管线迁改易造成对施工工期影响不可控；暗挖法对地面交通影响小，避免周边管线迁改，但要求埋深大、地质条件好，无水作业空间，降水施工破坏水资源，同时造价高、安全风险大、施工速度慢。在城市建设中为提高城市居民对城市满意度，日常生活舒适度，在地下空间开发中应尽量减小地面交通的影响、减少地下管线拆改、避免或减少施工围挡、避免房屋拆迁等，同时考虑工程造价、施工风险及环境保护等，传统施工方法均存在诸多局限性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种利用组合顶管实现暗挖逆作的施工方法，可达到实现超浅覆土暗挖法施工，避免对地面交通、周边环境及地下管线的影响，提高车站顶层空间利用率，降低造价，施工效率高，施工风险小的有益效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用组合顶管实现暗挖逆作的施工方法，包括以下步骤：

(一)在车站端头施工顶管始发(接收)井围护结构，架设顶管井内支撑结构(3)，采用明挖法在车站端头开挖顶管始发井(1)、顶管接收井(2)；

(二)利用顶管始发井(1)作为顶管施工作业空间，安装顶管机及配套设备，采用矩形顶管机依次顶进施工，沿既定轮廓线顶进先行边跨顶管结构(4)及先行中间跨顶管结构(5)，形成连续多跨矩形空间结构；

(三)利用中间及边跨顶管结构提供的作业空间，依次拆除边跨顶管结构底部钢管节(42)、中间跨顶管结构底部钢管节(52)；施做车站竖向支承体系，包括车站主体围护结构(7)、钢管柱(8)、钢管柱下桩基(9)；同时，顶进后行边跨顶管结构(6)；

(四)在顶管结构中搭设临时支撑(10)，施工浇筑部分先浇顶板结构(11)；

(五)待顶板结构达到设计强度后，依次拆除相邻顶管结构中边跨顶管结构侧边钢管节(43)、中间跨顶管结构侧边钢管节(53)，搭设临时支撑(10)，施工浇筑后浇顶板结构(12)，将车站顶板连接形成整体结构；

(六)待顶板结构达到设计强度形成整体结构后，在顶板棚户作用下，依次拆除边跨顶管结构底部钢管节(42)、中间跨顶管结构底部钢管节(52)，采用暗挖逆筑法依次施工车站侧墙结构(13)、车站中板结构(14)、车站底板结构(15)。

作为优选，步骤一中，顶管始发井(1)、顶管接收井(2)结合地面周边环境及车站结构采用明挖法施工。

作为优选，步骤二中，连续多跨矩形空间结构结合车站主体结构横断面采用不同顶管截面：先行边跨顶管结构(4)、先行中间跨顶管结构(5)、后行边跨顶管结构(6)组合形成；先行中间跨顶管结构(5)、后行边跨顶管结构(6)采用相同断面形式。

作为优选，步骤二中，顶管结构由不同材质管节拼装组成，永久性管节采用钢筋混凝土结构：边跨顶管结构钢筋混凝土管节(41)、中间跨顶管结构顶部钢筋混凝土管节(51)和拼装可拆卸式钢管节：边跨顶管结构底部钢管节(42)、边跨顶管结构侧边钢管节(43)、中间跨顶管结构底部钢管节(52)、中间跨顶管结构侧边钢管节(53)；管节之间采用高强螺栓连接。

作为优选，步骤三中，为保证竖向支承体系机械化施工，顶管结构内部净空满足车站主体围护结构(7)、钢管柱(8)、钢管柱下桩基(9)施工时机械对净高要求。

作为优选，步骤六中，临时支撑(10)保证在矩形顶管结构竖向受力钢管节：边跨顶管结构侧边钢管节(43)、中间跨顶管结构侧边钢管节(53)拆除时，结构竖向受力体系完整，当顶板结构形成封闭结构之后，在先浇顶板结构(11)、后浇顶板结构(12)支护下，采用暗挖逆作法依次开挖施工车站侧墙(13)、中板(14)、底板(15)结构。

作为优选，为保证顶板形成整体结构，后浇顶板结构(12)加强结构防水及与先浇顶板结构(11)连接刚度。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明实现了在超浅埋覆土下暗挖法施工，避免施工中对城市地面交通及周边环境的干扰，避免地下管线迁改造成施工工期不可控等问题；相比传统的浅埋暗挖工法，本发明能显著减少车站埋深，车站采用平顶直墙结构，提高车站顶部空间利用率，降低工程造价。此外，本发明顶部暗挖采用顶管法施工，机械化程度高，施工速度快，施工风险小，对周边环境影响小，经济效益高。

附图说明

图1为本发明顶管工作井及车站纵断面示意图；

图2为本发明顶管工作井及车站平面布置示意图；

图3为本发明的施工示意图；

图4为本发明的施工示意图；

图5为本发明的施工示意图；

图6为本发明的施工示意图；

图7为本发明的施工示意图；

图8-图9为本发明矩形顶管管节拼装示意图；

图10-图11为本发明矩形顶管管节拆分图。

图中1-顶管始发井，2-顶管接收井，3-顶管井内支撑结构，4-先行边跨顶管结构，5-先行中间跨顶管结构，6-后行边跨顶管结构，7-车站主体围护结构，8-钢管柱，9-钢管柱下桩基，10-临时支撑，11-先浇顶板结构，12-后浇顶板结构，13-车站侧墙结构，14-车站中板结构，15-车站底板结构，41-边跨顶管结构钢筋混凝土管节，42-边跨顶管结构底部钢管节，43-边跨顶管结构侧边钢管节，51-中间跨顶管结构顶部钢筋混凝土管节，52-中间跨顶管结构底部钢管节，53-中间跨顶管结构侧边钢管节。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明的实施例公开了一种利用组合顶管实现暗挖逆作的施工方法，其包括以下步骤：参见附图1所示：在车站端头施工围护结构，架设顶管井内支撑结构(3)，采用明挖法在车站端头开挖顶管始发井(1)、顶管接收井(2)；

参见附图2、附图3所示：利用顶管始发井(1)作为顶管施工作业空间，安装顶管机及配套设备，采用矩形顶管机依次顶进施工，沿既定轮廓线顶进先行边跨顶管结构(4)及先行中间跨顶管结构(5)，形成连续多跨矩形空间结构；

参见附图4所示：利用中间及边跨顶管结构提供的作业空间，依次拆除边跨顶管结构底部钢管节(42)、中间跨顶管结构底部钢管节(52)；施做车站竖向支承体系，包括车站主体围护结构(7)、钢管柱(8)、钢管柱下桩基(9)；同时，顶进后行边跨顶管结构(6)；

参见附图5所示：在顶管结构中搭设临时支撑(10)，施工浇筑部分先浇顶板结构(11)；

参见附图6所示：待顶板结构达到设计强度后，依次拆除相邻顶管结构中边跨顶管结构侧边钢管节(43)、中间跨顶管结构侧边钢管节(53)，搭设临时支撑(10)，施工浇筑后浇顶板结构(12)，将车站顶板连接形成整体结构；

参见附图7所示：待顶板结构达到设计强度形成整体结构后，在顶板棚户作用下，依次拆除边跨顶管结构底部钢管节(42)、中间跨顶管结构底部钢管节(52)，采用暗挖逆筑法依次施工车站侧墙结构(13)、车站中板结构(14)、车站底板结构(15)。

顶管始发井(1)、顶管接收井(2)结合地面周边环境及车站结构采用明挖法施工；

连续多跨矩形空间结构结合车站主体结构横断面采用不同顶管截面：先行边跨顶管结构(4)、先行中间跨顶管结构(5)、后行边跨顶管结构(6)组合形成；先行中间跨顶管结构(5)、后行边跨顶管结构(6)采用相同断面形式；

顶管结构由不同材质管节拼装组成，永久性管节采用钢筋混凝土结构：边跨顶管结构钢筋混凝土管节(41)、中间跨顶管结构顶部钢筋混凝土管节(51)和拼装可拆卸式钢管节：边跨顶管结构底部钢管节(42)、边跨顶管结构侧边钢管节(43)、中间跨顶管结构底部钢管节(52)、中间跨顶管结构侧边钢管节(53)；管节之间采用高强螺栓连接；

为保证竖向支承体系机械化施工，顶管结构内部净空满足车站主体围护结构(7)、钢管柱(8)、钢管柱下桩基(9)施工时机械对净高要求；

临时支撑(10)保证在矩形顶管结构竖向受力钢管节：边跨顶管结构侧边钢管节(43)、中间跨顶管结构侧边钢管节(53)拆除时，结构竖向受力体系完整，当顶板结构形成封闭结构之后，在先浇顶板结构(11)、后浇顶板结构(12)支护下，采用暗挖逆作法依次开挖施工车站侧墙(13)、中板(14)、底板(15)结构。

顶管井内支撑结构(3)为顶管始发井及接收井内支撑结构。

为保证顶板形成整体结构，后浇顶板结构(12)加强结构防水及与先浇顶板结构(11)连接刚度。

以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。应当注意，为了清楚的进行表述，本发明的说明中省略了部分与本发明的保护范围无直接明显的关联但本领域技术人员已知的部件和处理的表述。