一种拱盖暗挖顺筑地下结构及施工方法与流程

本发明涉及地下结构修建技术领域，具体而言，涉及一种拱盖暗挖顺筑地下结构及施工方法。

背景技术：

pba工法是在传统浅埋暗挖分部开挖法的基础上结合了盖挖法的特点而形成的一种施工方法，该工法的核心思想在于设法形成由边桩、中桩(柱)、顶底梁、拱盖共同构成的整体支护体系，承受施工过程的荷载，并在顶盖的保护下顺作或逆作二衬结构，最终形成永久承载体系。pba工法是浅埋暗法方法的一种，用于地铁暗挖车站，当地质条件差、断面较大时，一般设计成多跨结构，跨与跨之间有梁、柱连接。

拱盖法是在pba工法基础上创建的适用于上软下硬、风化岩石地层的一种暗挖施工方法。该方法的核心思想是充分利用下覆围岩的承载能力和稳定性，在不爆破或弱爆破的条件下，采用pba工法的小导洞形式进行初支扣拱施工，同时采用大拱脚方案取代pba工法中的边桩，将拱部初支与二衬结构支撑在两侧稳定基岩上，形成拱盖；在拱盖的保护下，进行地下盖挖逆作或顺作施工。拱盖法能够很好的破解地铁工程面临的地层上软下硬的难题，非常适合风化岩石地层浅埋暗挖大跨地铁车站的施工。

相比pba等其它工法，拱盖法导洞少、工序少、扰动少、地面沉降小，支护简单、废弃工程量小，没有边桩、无临时支撑，造价低，拱盖形成后，即可大面积作业，效率高，工期短。但拱盖法对围岩强度要求高，仅适用于风化岩石地层，尤其是上软下硬的土岩复合地层；在上软下硬地层中，拱盖拱脚需位于稳定基岩，车站埋深受限；拱脚下侧墙部位爆破开挖对拱脚的保护较难控制。拱部采用双侧壁导坑法开挖导致地层沉降大。

技术实现要素：

本发明提供了一种拱盖暗挖顺筑地下结构及施工方法，旨在解决现有技术中拱盖暗挖顺筑地下结构及施工方法存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种拱盖暗挖顺筑地下结构，包括中导洞、边导洞、拱盖、边桩和位于底部的垫层；

两个所述边导洞之间设置所述拱盖，所述拱盖穿过两个所述边导洞之间的所述中导洞；

所述边桩从所述边导洞向下延伸，所述边桩远离所述边导洞的一端与所述垫层固定设置；

所述垫层上设置有仰拱；

所述边桩通过锚索与地层加固连接。

在本发明的一种实施例中，对应的两根所述边桩之间形成施工空间；

所述施工空间靠近所述边桩的侧面设置有侧墙，两面所述侧墙之间设置有中板，所述中板分别与两侧的所述侧墙固定连接。

在本发明的一种实施例中，所述中板和所述仰拱之间还设置有用于支撑所述中板的中柱。

在本发明的一种实施例中，所述拱盖上方设置有拱部大管棚。

一种拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法，用于修建上述的拱盖暗挖顺筑地下结构，包括步骤：

a.由横通道开挖施工所述中导洞的上台阶，施工中，初支背后及时回填注浆，并进行实时监控量测，所述中导洞到头后及时进行端头封堵；

b.在所述中导洞内向两侧横向打设拱部大管棚；

c.在所述拱部大管棚支护下，由横通道开挖施工所述边导洞，施工中，初支背后及时回填注浆，并进行实时监控量测，导洞到头后进行端头封堵；

d.在所述边导洞内往下进行所述边桩的施工；

e.在所述边导洞内施工所述边桩的桩顶冠梁；

f.由横通道开挖施工中所述中导洞的下台阶，施工中，初支背后及时导洞回填注浆，并进行实时监控量测，所述中导洞到头后及时进行端头封堵；

g.在所述中导洞内施工所述拱盖；

h.在所述拱部大管棚支护下，开挖拱部剩余土体，施工中，初支背后及时回填注浆，并进行实时监控量测；

i.拆除所述边导洞和所述中导洞的格栅钢架，施工所述拱盖的二衬，待所述拱盖的混凝土达到设计强度后拆除所述中导洞内的脚手架；

j.分步开挖至所述锚索下方，施作钢腰梁及所述锚索，继续挖到基底；

k.平整地模，肥槽回填，铺设所述垫层，浇筑仰拱结构；

l.肥槽回填，自下而上铺设防水层，浇筑所述侧墙、所述中柱和所述中板，主体结构封闭。

在本发明的一种实施例中，所述步骤a中：

在所述中导洞开挖前打设所述拱部大管棚、小导管，或通过深孔注浆超前加固地层，并对破口进洞区域的横通道增加加固装置。

在本发明的一种实施例中，所述步骤c中：

所述边导洞的初支与所述拱部大管棚焊接固定。

在本发明的一种实施例中，所述步骤g中：

为所述拱盖预留拱盖二衬钢筋接驳，保留脚手架体系直至所述拱盖形成完整受力结构。

在本发明的一种实施例中，所述步骤i中：

所述格栅钢架纵向拆除长度不大于6m。

在本发明的一种实施例中，所述步骤j中：

挖到基底的过程中，机械开挖至垫层以上300mm的位置，其余采用人工挖除，随开挖施工桩间网喷支护。

本发明的有益效果是：本发明既可完全规避洞桩法钢管柱在狭窄导洞内的运输加工、定位测量、吊装固定等作业，施工难度大，作业环境差，定位精度和差异沉降控制要求高、梁柱节点构造复杂、板下施工空间狭窄、施工速度慢、施工难度大的施工难题，又可规避拱盖法拱部采用双侧壁导坑法开挖导致地层沉降大的缺点，同时集洞桩法和拱盖法的优点于一身，主要优点有：

1)在横向拱形大管棚支护体系下采用小导洞形式开挖，拱顶沉降和地层沉降小，施工风险小。

2)导洞少，工序少，扰动次数少。

3)支护简单，初支拆除少，废弃工程量小。

4)通过拱盖二衬将拱顶上方荷载传递到边桩，有利于控制拱顶沉降和地面沉降。

5)拱盖形成后，即可大面积作业，效率高，工期缩短。

6)地层适用范围广，既适用于软土地层，又可适用于上软下硬复合地层，还可适用于岩层。

7)拱盖拱脚无需位于稳定基岩，结构埋深不受限。

8)采用爆破开挖时，拱脚下侧墙部位爆破开挖对拱脚的稳定性影响较小，安全性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的剖视图；

图2是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤a之后的剖视图；

图3是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤b之后的剖视图；

图4是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤c之后的剖视图；

图5是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤d之后的剖视图；

图6是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤e之后的剖视图；

图7是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤f之后的剖视图；

图8是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤g之后的剖视图；

图9是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤h之后的剖视图；

图10是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤i之后的剖视图；

图11是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤j之后的剖视图；

图12是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤k之后的剖视图；

图13是本发明实施方式提供的拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法在步骤l之后的剖视图。

图标：1-中导洞；2-边导洞；3-大管棚；4-拱盖；5-超前支护；6-冠梁；7-锚索；8-肥槽回填；9-垫层；10-仰拱；11-中柱；12-侧墙；13-中板；14-边桩；15-钢腰梁；16-脚手架。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

本实施例提供了一种拱盖暗挖顺筑地下结构，请参阅图1，这种拱盖暗挖顺筑地下结构包括中导洞1、边导洞2、拱盖4、边桩14和位于底部的垫层9；

拱盖4上方设置有拱部大管棚3，两个边导洞2之间设置拱盖4，拱盖4穿过两个边导洞2之间的中导洞1；

边桩14从边导洞2向下延伸，位于同一边的边桩14纵向上通过桩顶冠梁6连接，边桩14远离边导洞2的一端与垫层9固定设置；垫层9上设置有仰拱10；边桩14通过锚索7与地层加固连接。

对应的两根边桩14之间形成施工空间，施工空间靠近边桩14的侧面设置有侧墙12，两面侧墙12之间设置有中板13，中板13分别与两侧的侧墙12固定连接。中板13和仰拱10之间还设置有用于支撑中板13的中柱11。

本发明既可完全规避洞桩法钢管柱在狭窄导洞内的运输加工、定位测量、吊装固定等作业，施工难度大，作业环境差，定位精度和差异沉降控制要求高、梁柱节点构造复杂、板下施工空间狭窄、施工速度慢、施工难度大的施工难题，又可规避拱盖法拱部采用双侧壁导坑法开挖导致地层沉降大的缺点。

实施例二

本实施例提供了一种拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法用于修建实施例一提供的拱盖暗挖顺筑地下结构，这种拱盖暗挖顺筑地下结构的施工方法包括步骤：

a.采用台阶法施工中导洞1，由横通道开挖施工中导洞1的上台阶，中导洞1开挖前应打设大管棚3、小导管或通过深孔注浆的方式超前加固地层提供超前支护5，并对破口进洞区域的横通道增加必要的加固措施。施工中，初支背后及时回填注浆，并进行实时监控量测，导洞到头后及时进行端头封堵，请参阅图2。

b.在中导洞1内向两侧横向打设拱部大管棚3，请参阅图3。

c.在横向的拱部大管棚3支护下，由横通道开挖施工边导洞2，施工中，初支背后及时回填注浆，并进行实时监控量测，导洞到头后及时进行端头封堵，导洞初支与拱部横向大管棚3焊接并保证连接质量，请参阅图4。

d.在边导洞2内往下进行边桩14施工，边桩14可为钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩和钢管桩，请参阅图5。

e.在边导洞2内施工桩顶冠梁6、拱盖4及防水层，预留拱盖4二衬钢筋接驳，防水层预留接搓，请参阅图6。

f.由横通道开挖施工中导洞1的下台阶，施工中，初支背后及时回填注浆，并进行实时监控量测，导洞到头后及时进行端头封堵，请参阅图7。

g.在中导洞1内施工拱盖4及防水层，预留拱盖4二衬钢筋接驳，防水层预留接搓，保留脚手架16体系直至拱盖4形成完整受力结构，请参阅图8。

h.在横向的拱部大管棚3支护下，由横通道采用台阶法开挖拱部剩余土体，施工中，初支背后及时回填注浆，并进行实时监控量测，导洞到头后及时进行端头封堵，请参阅图9。

i.拆除边导洞2和中导洞1格栅钢架，施工剩余拱盖4二衬和防水层，导洞格栅钢架纵向拆除长度应根据监控量测严格控制，不大于6m。待拱盖4混凝土达到设计强度后拆除中导洞1内脚手架16，请参阅图10。

j.分步开挖至锚索7下方0.5m，及时施作钢腰梁15及锚索7，锚索7可采用预应力锚索7和锚杆，继续挖到基底。为避免对坑底土的较大扰动，机械开挖只能挖至垫层9以上300mm位置，其余采用人工挖除；随开挖施工桩间网喷支护，请参阅图11。

k.平整地模，肥槽回填8，铺设垫层9和防水层，浇筑仰拱10结构，请参阅图12。

l.肥槽回填8，自下而上铺设防水层，浇筑侧墙12、中柱11和中板13，主体结构封闭。拱盖4下的侧墙12先浇与后浇部位接头采用漏斗浇筑法施工，依靠浇筑压力和振捣棒振捣将混凝土浇筑密实，其施工缝处采用一道注浆管，两道水膨性聚氨酯止水胶及施工缝表面涂刷水泥基渗透结晶防水涂料，请参阅图13。

本发明既可完全规避洞桩法钢管柱在狭窄导洞内的运输加工、定位测量、吊装固定等作业，施工难度大，作业环境差，定位精度和差异沉降控制要求高、梁柱节点构造复杂、板下施工空间狭窄、施工速度慢、施工难度大的施工难题，又可规避拱盖法拱部采用双侧壁导坑法开挖导致地层沉降大的缺点，同时集洞桩法和拱盖法的优点于一身，主要优点有：

1)在横向拱形大管棚3支护体系下采用小导洞形式开挖，拱顶沉降和地层沉降小，施工风险小。

2)导洞少，工序少，扰动次数少。

3)支护简单，初支拆除少，废弃工程量小。

4)通过拱盖4二衬将拱顶上方荷载传递到边桩14，有利于控制拱顶沉降和地面沉降。

5)拱盖4形成后，即可大面积作业，效率高，工期缩短。

6)地层适用范围广，既适用于软土地层，又可适用于上软下硬复合地层，还可适用于岩层。

7)拱盖4拱脚无需位于稳定基岩，结构埋深不受限。

8)采用爆破开挖时，拱脚下侧墙12部位爆破开挖对拱脚的稳定性影响较小，安全性更高。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。