上软下硬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，特别涉及上软下硬地层大跨地铁车站暗挖施工方法。
【背景技术】
[0002]重庆、大连、厦门、青岛等城市市区基岩埋深浅，地铁车站施工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，暗挖工法的使用频率越来越高；受埋深控制，不少地铁车站主体结构位于上软下硬的岩石地层中，即拱顶位于强风化和中风化岩石中，拱脚位于中风化或微风化岩石中，车站主体结构大部分位于中风化和微风化岩石中。
[0003]传统的大跨地铁车站暗挖施工工法有双侧壁导坑法、洞粧(柱)法、二衬拱盖法等。双侧壁导坑法和洞粧(柱)法均适用于软弱围岩条件，在中、微风化岩石中使用双侧壁导坑法存在以下不足:一是爆破开挖冲击破坏已完成的临时支护和初期支护；二是工期长、风险高、废弃工程大；三是施工二衬前拆除临时支撑时风险较大。在中、微风化岩石中使用洞粧(柱)法有以下不足:一是采用常规爆破开挖冲击破坏已完成的柱、拱、中板等永久结构，采用弱爆破则费用高、工期长；二是人工及爆破挖孔粧施工风险高；三是结构及防水施工质量差。针对上软下硬围岩大断面暗挖车站隧洞，目前使用较多的为二衬拱盖法，BP:隧道拱部分左、右、中三部开挖，中间施作临时中隔壁；拱部开挖完成后，拆除临时中隔壁，施作拱部二衬，形成二衬拱盖，然后在二衬拱盖保护下以台阶法开挖下部隧洞，最后再顺筑剩余主体结构。二衬拱盖法存在以下不足:一是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；三是隧道下部爆破施工时对已完工的拱顶二衬可能造成冲击破坏。
[0004]基于以上原因，有必要对传统的上软下硬地层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上软下硬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]本发明解决以上技术问题所采取的技术方案如下:
[0007]本发明的上软下硬地层大跨地铁车站暗挖施工方法，包括如下步骤:
[0008]①拱部分左、右两部分施工，中间设置临时隔墙，施作拱部第一层初期支护；
[0009]②拱部开挖完成后，短循环拆除中间临时隔墙，并施作第二层初期支护，其为拱顶到拱脚逐步加厚、端部为大拱脚的结构形式，第一层初期支护与第二层初期支护通过钢筋连接形成叠合初期支护拱盖；
[0010]③在双层叠合初支拱盖的保护下，使用拉槽台阶法开挖剩余岩体，直到隧道底部；
[0011 ] ④自下而上顺筑车站二衬结构及内部结构。
[0012]本发明的有益效果是，拱部设双层叠合初期支护拱盖，在初支拱盖的掩护下施作隧洞下部；隧洞下部为中、微风化岩石，可以采用类似于明挖岩石基坑的工法开挖支护即可，即分层爆破开挖，侧壁及时喷锚支护或锚杆(索)挡墙支护直至开挖完毕；隧洞二次衬砌自下而上顺筑施工，可确保防水和主体结构施工质量。
【附图说明】
[0013]本说明书包括如下两幅附图:
[0014]图1是上软下硬地层大跨地铁车站暗挖施工方法隧洞开挖步骤示意图；
[0015]图2是上软下硬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、构件及所对应的标记:隧洞拱部右侧上台阶1、隧洞拱部右侧下台阶2、隧洞拱部左侧上台阶3、隧洞拱部左侧下台阶4、隧洞下部中间上台阶5、隧洞下部左侧上台阶6a、隧洞下部右侧上台阶6b、隧洞下部中间中台阶7、隧洞下部左侧中台阶8a、隧洞下部右侧中台阶8b、隧洞下部中间下台阶9、隧洞下部左侧下台阶10a、隧洞下部右侧下台阶10b、第一层初期支护U、第二层初期支护12、临时隔墙13、拱脚加固锚杆14、边墙支护15、车站主体结构16。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0018]参照图1和图2，本发明的上软下硬地层大跨地铁车站暗挖施工方法，包括如下步骤:
[0019]1.车站拱部分左、右两部分上、下两个台阶共4部开挖，先开挖右侧上台阶I，并施作该部第一层初期支护11和临时隔墙13上部。
[0020]2.开挖右侧下台阶2，施作临时隔墙13下部。
[0021]3.开挖左侧上台阶3，并施作该部第一层初期支护11。
[0022]4.开挖左侧下台阶4。
[0023]5.拱部开挖完成后，短循环拆除中间临时隔墙13，施作第二层初期支护12。所述临时隔墙13由喷射混凝土、型钢钢架、锚杆组成；所述第一层初期支护11由喷射混凝土层、格栅或型钢钢架、钢筋网、系统锚杆组成；所述第二层初期支护12根据地质和覆岩厚度条件由模筑或喷射混凝土、格栅或型钢钢架、钢筋网和加固锚杆(管)14择优组成，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；所述第一层初期支护11与第二层初期支护12通过钢筋连接，形成叠合初支拱至
ΠΠ O
[0024]6.在第一层初期支护11和第二层初期支护12叠合初支拱盖保护下，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支护15，直到开挖到底。
[0025]边墙支护15 —般由系统锚杆、钢筋网和喷射混凝土组成。
[0026]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5，在纵向错开一定的距离后，开挖隧洞下部左侧上台阶6a、隧洞下部右侧上台阶6b，施作该段边墙支护15 ;开挖隧洞下部中间中台阶7，在纵向错开一定距离后，开挖隧洞下部左侧中台阶8a、隧洞下部右侧中台阶8b，施作该段边墙支护15 ;开挖隧洞下部中间下台阶9，在纵向错开一定距离后，开挖隧洞下部左侧下台阶10a、隧洞下部右侧下台阶10b，并完成剩余边墙支护15的施工。
[0027]7.自下而上顺筑车站主体结构16，完成车站施工。
[0028]上述步骤2、步骤4和步骤6中，隧洞拱部右侧下台阶2、隧洞拱部左侧下台阶4和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，以减小对叠合初支拱盖(11+12)大拱脚围岩的松动破坏。
[0029]本发明对传统的拱部单层初期支护进行了优化，在拱部设置叠合初支拱盖，在其保护下拉槽分台阶完成车站的开挖及顺筑二次衬砌，克服了传统的常规暗挖施工工法的诸多弊端。
[0030]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.上软下硬地层大跨地铁车站暗挖施工方法，包括如下步骤: ①车站拱部分左、右两部分上、下两个台阶共4部开挖，先开挖右侧上台阶(1)，并施作该部第一层初期支护(11)和临时隔墙(13)上部； ②开挖右侧下台阶(2)，接长临时隔墙(13)下部； ③开挖左侧上台阶(3)，并施作该部第一层初期支护(11); ④开挖左侧下台阶(4); ⑤拱部开挖完成后，施作第二层初期支护(12)； ⑥在第一层初期支护(11)和第二层初期支护(12)叠合形成的拱盖保护下，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支护(15)。 ⑦自下而上顺筑车站主体结构(16)，完成车站施工。
2.如权利I要求所述上软下硬地层大跨地铁车站暗挖施工方法，其特征是:所述临时隔墙(13)由喷射混凝土、型钢钢架、锚杆组成；所述第一层初期支护(11)由喷射混凝土层、格栅或型钢钢架、钢筋网和系统锚杆组成；所述第二层初期支护12根据地质和覆岩厚度条件由模筑混凝土或喷射混凝土、格栅或型钢钢架、钢筋网和加固锚杆(14)择优组成，其厚度由拱顶到拱脚逐步加厚，在两侧端部形成大拱脚；所述第一层初期支护(11)与第二层初期支护(12)通过钢筋连接，形成叠合初支拱盖。
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⑥中按如下顺序开挖: 开挖隧洞下部中间上台阶(5)、隧洞下部左侧上台阶(6a)、隧洞下部右侧上台阶(6b)，施作该段边墙支护(15); 开挖隧洞下部中间中台阶(7)、隧洞下部左侧中台阶(8a)、隧洞下部右侧中台阶(Sb)，施作该段边墙支护(15); 开挖隧洞下部中间下台阶(9)、隧洞下部左侧下台阶(10a)、隧洞下部右侧下台阶(10b)，并完成剩余边墙支护(15)的施工。
4.如权利3要求所述的上软下硬地层大跨地铁车站暗挖施工方法，其特征是:所述步骤②、步骤④、步骤⑥中，在隧洞拱部右侧下台阶2、隧洞拱部左侧下台阶(4)和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。
【专利摘要】上软下硬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：拱部分左、右两部分施工，中间设置临时隔墙，施作拱部第一层初期支护；拱部开挖完成后，短循环拆除中间临时隔墙，并施作第二层初期支护，其为拱顶到拱脚逐步加厚、端部为大拱脚的结构形式，第一层初期支护与第二层初期支护通过钢筋连接形成叠合初期支护拱盖；在双层叠合初支拱盖的保护下，使用拉槽台阶法开挖剩余岩体，直到隧道底部；自下而上顺筑车站二衬结构及内部结构。
【IPC分类】E21D11-00, E21D9-00, E21D21-00
【公开号】CN104763433
【申请号】CN201510045242
【发明人】李德才, 史宣陶, 敖贵勇, 徐亮, 喻波, 苟明中, 张建祥, 林刚, 郭俊, 王安东
【申请人】中铁二院工程集团有限责任公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月29日