一种扩建盾构施工地铁车站的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种扩建盾构施工地铁车站的方法，属于地下工程非开挖技术领域。
【背景技术】
[0002]随着我国经济发展和城市化水平提高，交通问题已经成为制约城市发展的关键问题，亟需解决。盾构法地铁作为城市公共交通网络的重要组成部分，对缓解交通堵塞、提高城市发展速度、提升城市的现代化水平发挥着巨大的作用。但是由于盾构区间距离短，车站数量多，盾构往往必须等待车站完工后才能转场，导致非正常掘进时间过多，盾构设备利用率偏低，造成工期延误现象，增加施工成本，因此盾构车站是制约地铁施工周期和成本的主要因素。
[0003]目前，地铁车站的常用的施工方法包括明挖法、盖挖法和暗挖法等。明挖法适用于宽阔的施工场地，对城市生活干扰大，长时间阻断交通，噪声及震动等对环境的影响。盖挖法板墙柱施工接头较多，需进行防水处理，出土不方便，工效低，施工速度慢。暗挖法施工工期较长，地层沉陷对相邻建筑物安全性的影响较大，施工风险大，工程造价也很高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种扩建盾构施工地铁车站的方法，该方法具有施工效率高、工序简单的特点，大大减小了车站开挖对城市环境影响，提高盾构地铁施工效率，节约施工成本，并且能适应城市浅埋复杂地质条件，使用该方法建筑的地铁车站结构强度高，支护安全可靠。
[0005]实现本发明目的所采用的技术方案为，一种扩建盾构施工地铁车站的方法，包括如下步骤:
[0006](I)采用盾构法施工地铁车站预留地下空间形成盾构隧道，盾构隧道由盾构管片支撑，在盾构隧道中施工底部支撑基础、中隔墙和顶部临时支撑，在盾构隧道两侧通过顶管法顶进2根管径小于盾构隧道直径的管道作为工作管；
[0007](2)在顶部临时支撑上搭建顶管工作平台并安装顶管设备，在盾构管片顶片上钻孔切割并安装孔口装置作为顶管机始发端，在两根工作管上对应位置钻孔切割形成顶管机接收端，通过顶管设备采用曲线顶管法沿盾构隧道轴向向盾构隧道两侧并排施工2根以上顶部支护管道，沿盾构隧道轴向平行排布的各顶部支护管道构成地铁车站拱顶支撑结构；
[0008](3)在工作管内安装竖向顶进设备，利用竖向顶进设备向两根工作管下方的地层中垂直顶进2根以上相互平行的竖向支撑管，竖向支撑管均与工作管连通，沿盾构隧道轴向平行排布的各竖向支撑管构成地铁车站侧壁支撑结构；
[0009](4)向顶部支护管道、工作管和竖向支撑管内填充混凝土，形成地铁车站内部支护结构；
[0010](5)沿盾构隧道轴向拆除位于顶部临时支撑上方的盾构管片，将顶部临时支撑延伸至与工作管相接，在地铁车站拱顶支撑结构上施工拱顶初衬和拱顶二衬；
[0011](6)待拱顶二衬达到设计强度后，拆除位于盾构管片底片上方的盾构管片并对称开挖两侧土体至达到地铁车站设计标高，在地铁车站侧壁支撑结构上施工侧墙初衬和侧墙二衬，施工底板；
[0012](7)待侧墙二衬达到设计强度后拆除顶部临时支撑，施工地铁车站内部结构，完成地铁车站施工。
[0013]步骤(I)中在盾构隧道内施工底部支撑基础、中隔墙、顶部临时支撑、中部临时支撑和底部临时支撑，其中中部临时支撑位于盾构隧道的水平中轴面上，底部临时支撑位于盾构隧道的下部空间中。
[0014]步骤(6)中待拱顶二衬达到设计强度后拆除中部临时支撑、底部临时支撑和位于盾构管片底片上方的盾构管片。
[0015]步骤(2)中在顶部支护管道上预置注浆孔，顶部支护管道顶进完成后通过顶部支护管道的注浆孔向相邻两根顶部支护管道间的土体进行注浆加固，形成注浆加固区。
[0016]步骤(3)中竖向支撑管上沿轴向开设有断口，断口中焊接有槽钢，槽钢整体位于竖向支撑管中并且开口朝向断口，竖向支撑管的外表面与断口相对的位置上焊接有T型角钢，T型角钢嵌入槽钢中形成锁扣，将相邻两根竖向支撑管通过锁扣连接并向锁扣内注入密封浆液作为防水结构。
[0017]步骤(5)中施工拱顶初衬的具体内容为在地铁车站拱顶支撑结构上施工顶部防水层并且锚固拱顶模板，施工拱顶二衬的具体内容为在拱顶模板上绑扎钢筋并浇筑混凝土。
[0018]步骤￠)中施工侧墙初衬的具体内容为在地铁车站侧壁支撑结构上施工侧墙防水层并且锚固侧墙模板，施工侧墙二衬的具体内容为在侧墙模板上绑扎钢筋并浇筑混凝土，施工底板的具体内容为施工底部防水层并且锚固底部模板，在底部模板上绑扎钢筋并饶筑混凝土。
[0019]由上述技术方案可知，本发明提供的扩建盾构施工地铁车站的方法，采用顶管技术在盾构隧道两侧施工工作管，减小施工过程中的土体变形量；在隧道内采用曲线顶管法施工顶部支护管道将盾构管片与工作管连接，平行排布的各顶部支护管道构成地铁车站拱顶支撑结构，一次开挖即可形成地铁车站顶部支护结构，施工步骤更加简洁；在工作管内向地层垂直顶进一排竖向支撑管，平行排布的各竖向支撑管构成地铁车站侧壁支撑结构；最后向顶部支护管道、工作管和竖向支撑管内注入混凝土，形成整个车站的支护结构，然后拆除盾构管片，施工拱顶初衬、拱顶二衬、侧墙初衬、侧墙二衬、底板和地铁车站内部结构，完成地铁车站施工。
[0020]与现有技术相比，本发明提供的施工方法具有如下优点:
[0021](I)采用盾构法直接过站，不需停工等待车站施工，提高了盾构设备的利用率；
[0022](2)地铁车站内部的扩建通过施工工作管实现，由于工作管的顶进仅需在车站两端施工小型顶管工作井，减小了城市土方开挖和施工场地，对城市交通干扰小；
[0023](3)在盾构隧道两侧采用顶管技术顶进工作管，作为顶部支护管道的接收管，相比于暗挖导洞法，其施工效率更高并且对周边环境影响小；
[0024](4)地铁车站的拱顶由地铁车站拱顶支撑结构(顶部支护管道组)、拱顶初衬和拱顶二衬构成，相比于侧部和底部，拱顶上方土体较薄因此强度小于车站侧部和底部，在现有拱顶初衬和拱顶二衬的结构上增加顶部支护管道组，可大大提升拱顶的强度，并且顶部支护管道之间注浆加固形成注浆加固区，一方面增大顶部支护管道管间强度，同时起到良好的防水效果；
[0025](5)采用曲线顶管法顶进顶部支护管道，因此形成的地铁车站拱顶支撑结构呈上拱曲线状，曲线状增加了顶部支护管道的受力面积同时扩大了车站空间，并且顶部支护管道的受力更加合理；
[0026](6)地铁车站的侧壁由地铁车站侧壁支撑结构(竖向支撑管组)、侧墙初衬和侧墙二衬构成，地铁车站侧壁主要承受来自侧向土体的挤压作用，作用力较大时可能造成侧墙衬砌出现裂纹，本发明针对上述事实采用侧壁三层衬砌结构，在现有侧墙初衬和侧墙二衬的结构上增加竖向支撑管组，可大大提升侧壁的强度，并且竖向支撑管之间通过注浆锁扣连接，一方面增大竖向支撑管管间强度，同时起到良好的防水效果，可用于富水地层的管间止水，因此本方法不需额外的为止水而进行的降水作业，竖向支撑管与顶部支护管连为一体，起到支撑顶部结构的作用，减小两侧土体开挖变形；
[0027](7)所有管件(顶部支护管道、工作管和竖向支撑管)中均填充混凝土，结构刚度大，稳定性好，减小后续车站开挖引起的周围土体变形；
[0028](8)本发明提供的初衬、二衬以及底板采用内设防水层并且模板上绑扎钢筋并浇筑混凝土的结构，防水层起到二次防水的作用，模板、钢筋与混凝土浇注形成的结构刚度大，稳定性好同时具有良好耐久性。
【附图说明】
[0029]图1为本发明提供的扩建盾构施工地铁车站的方法的施工原理图。
[0030]图2为图1的A-A剖面图。
[0031]图3为图1的B-B剖面图。
[0032]图4为盾构隧道和施工两侧工作管的示意图。
[0033]图5为曲线顶管法施工顶部支护管道的示意图。
[0034]图6为施工竖向支撑管的示意图。
[0035]图7为填充混凝土的示意图。
[0036]图8为施工拱顶初衬和拱顶二衬的示意图。
[0037]图9为开挖两侧土体至达到地铁车站设计标高的示意图。
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