一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法

技术领域

本发明公开涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法。

背景技术

随着城市现代化进程的不断推进，城市交通资源越来越紧缺，越来越多的城市通过修建地铁缓解城市交通压力。但是城市具有环境复杂、建筑物密集、管线密布、地面空余空间少等特点。往往地铁车站又位于繁华街道下，周边人员聚集，交通较为拥堵，地表施工场地面积较少。

常规暗挖车站采用施工通道作为辅助坑道开挖车站主体。受地形、地貌、周边环境及工期节点控制，施工通道选择不能影响居民正常生活、生产，不易过长。

如何在保障施工需求的条件下，减少所需地表施工场地面积、减少施工对于地表交通影响、减少土方开挖量及工程造价是当前车站施工过程需要迫切解决的问题。

解决上述技术问题的难度：

现暗挖车站主体结构均是采用施工通道作为辅助坑道进行开挖，但地铁车站常位于繁华街道下，周边无空余空间供施工通道使用，若不采用施工通道作为辅助坑道，则开挖车站主体时无足够的开挖工作面，且目前无法提供除施工通道外其他的开挖工法。既要保证车站主体开挖由足够的开挖工作面，又要尽量减小施工对地表的影响，这是一个亟待解决的问题，

解决上述技术问题的意义：

若能提供一种的新的施工工法，使其既能拥有施工通道的功能，同时又能避免施工通道的弊端。这样不仅可以减少施工对于地表的影响，而且还能减少工程造价，同时可以避免因为施工通道选址而影响车站选址的问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法。所述技术方案如下：

根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法，该一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法包括以下步骤：

步骤1：由一侧区间隧道向车站方向（即小断面进大断面）开挖并支护转换通道A，坡度逐渐上抬，形成车站右侧导洞；

步骤2：在转换通道A （车站右侧导洞）端部范围内设置受力转换，完成马头门施作后，开挖横通道，并在横通道范围内施作门式钢架及车站初支扣拱；

步骤3：在横通道端部破除横通道门式钢架，按车站左侧导洞采用台阶法开挖并支护转换通道B，区间隧道处完成车站左侧导洞施作；

步骤4：由区间隧道向车站方向扩挖转换通道B（即车站左侧导洞），进行转换通道B剩余的结构施工，至横通道处，完成车站大断面一侧（左侧）落底；

步骤5：回填转换通道A（即步骤1的车站右侧导洞），后再按车站轮廓采用台阶法开挖并支护转换通道A，在转换通道A处形成新的车站右侧导洞，区间隧道处完成新的车站右侧导洞施作；

步骤6：由区间隧道向车站方向扩挖新的车站右侧导洞，进行转换通道A剩余的结构施工，至横通道处，完成车站大断面右侧落底；

步骤7：步骤3-步骤6施工同时或步骤6施工完毕之后，于横通道处与转换通道相对的一端的两侧（即分别沿转换通道A和转换通道B延伸的位于横通道的另一端的结构）开挖，开挖完成且初支落地后；车站其余部分按照双侧壁工法进行组织开挖。由于本步骤施工对象为横通道的另一端，因此本步骤可以在步骤3-步骤6进行中同步进行，也可以在步骤6完毕之后进行，步骤6完毕指两侧转换通道范围车站开挖完成且初支落地后，另外，同步进行时，本步骤在开挖并支护上中台阶导洞时，不可同时破除马头门，以确保施工互不干扰及施工稳定。车站其余部分指上述转换通道A、转换通道B和横通道范围施工完毕后，剩余的车站主体部分的施工，如车站站台等。

在一个实施例中，所述步骤1，其具体为，在所述区间隧道与车站端头处，由区间隧道向车站主体方向施作转换通道A；

其中，所述转换通道A包括爬坡段与平直段，爬坡段为渐变段，断面高度逐渐加高。

在一个实施例中，所述步骤2中，具体包括：

联立三榀门式钢架：相应的在所述横通道开挖时，先在马头门处联立三榀门式钢架，门式钢架与转换通道A钢架之间空隙采用钢筋笼和喷混连接，完成马头门开挖前受力转换；

在所述转换通道A内开挖横通道，开挖横通道应位于转换通道A平直段；其中，所述横通道包括上部横通道、下部横通道；

首先开挖上部横通道，施作上部横通道初支，完成扣拱；

然后开挖下部横通道：门式钢架落底，再施作下部横通道初支扣拱部分。

其中，所述门式钢架与转换通道A钢架之间的喷混施作可采用立内模喷混，喷混前预埋初支背后注浆管，以便回填转换通道A在横通道处的超挖部分。

在一个实施例中，所述步骤3中，其具体包括，转换通道B按车站主体导洞轮廓的上中导洞开挖并支护转换通道B，即先进行上中台阶开挖，开挖至区间隧道处，采用台阶法开挖可减少渐变段钢架。

在一个实施例中，所述步骤4具体包括，

从区间隧道反向开挖转换通道B范围内的车站下台阶部分，至横通道处，完成初支落底；

进一步设置马道：转换通道B扩挖至横通道时，停止开挖并设置马道，使转换通道B可作为第二运输（施工）通道。

在一个实施例中，所述步骤5具体为，

由于此步骤前所述转换通道A与车站断面存在较大的差异，为保证严格按照车站断面施工并减少施工风险，需先回填所述转换通道A。回填后再按车站主体轮廓，采用台阶法重新开挖并支护转换通道A，上中台阶形成新的车站右侧导洞，开挖至车站端头处（即区间隧道处）。

在一个实施例中，所述步骤6具体为：由区间隧道向车站方向扩挖新的车站右侧导洞，进行转换通道A下台阶的施工至横通道处，完成车站大断面右侧落底。

在一个实施例中，所述步骤7具体为：

首先，开挖所述横通道另一端两侧剩余部分（位于横通道的与所述转换通道所在一端相对的另一端的部分）上中台阶导洞，导洞间间隔5m以上。开挖所述横通道剩余部分上中台阶导洞时，不可同时破除马头门，以确保本步骤可以在步骤3-步骤6进行中同步进行。

然后，从两侧转换通道处开挖横通道另一端两侧剩余部分下台阶；

最后按照双侧壁工法进行车站其余部分组织开挖。

在一个实施例中，在所述隧道开挖时，利用转换通道A和转换通道B进行交替运输，施工组织可保证至少有一个转换通道畅通。

本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明解决了暗挖车站施工通道所存在的问题，减少了对地表的影响。本发明提供了一种新型开挖工法，改变了地铁暗挖站主体结构开挖必须采用施工通道作为辅助通道的传统工艺。

本发明目前应用于某地区新建地铁中，在应用中相比施工通道的方案而言，新工不仅提供了足够的开挖工作面，而且未对车站上分的街道产生影响，也未另外增加工程造价。

在保障自身施工需求的条件下，减少施工所需地表施工场地面积、减少施工对于地表交通影响、减少土方开挖量及造价。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法的流程示意图；

图2是一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法的整体流程示意图；

图3是转换通道A在端头处既转换通道A爬坡段起点处断面示意图；

图4是转换通道A在转换通道爬坡段终点处断面示意图；

图5是图3与图4的平面示意图；

图6是图3与图4的纵剖面示意图；

图7是横通道处断面示意图；

图8是图7的平面示意图；

图9是图7中横通道门式钢架与转换通道钢架连接大样示意图；

图10是转换通道B在横道的处开马头门时断面示意图；

图11是转换通道B开挖至端头处反挖下台阶时断面示意图；

图12是图10与图11的平面示意图；

图13是图10与图11的纵剖面示意图；

图14转换通道A回填后开挖马头门时断面示意图；

图15是转换通道A开挖至端头处反挖下台阶时断面示意图；

图16是图14与图15的平面示意图；

图17是图14与图15的纵剖面示意图；

图18是最终形成双侧壁导坑开挖时的平面示意图；

附图标记：

101：起点处断面；

102：转换通道A爬坡段；

103：终点处断面；

104：转换通道A平直段；

105：车站主体开挖上台阶线；

106：横通道门式钢架；

107：车站初支扣拱；

108：转换通道超挖部分回填混凝土；

109：横通道；

110:转换通道钢架；

111：转换通道钢架与门式钢架连接处钢筋笼；

112：门式钢架；

113：主体结构临时支护结构；

114：转换通道B；

115：转换通道A；

116：转换通道A回填土。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明所述的“转换通道”，指车站端头处与车站中部主体之间过渡转换的一段通道，承担着列车出入车站和在区间隧道中行车环境交替改变的重要作用；本发明中在施工时兼作隧道开挖的施工通道；施工过程中，转换通道具有变化的断面形态，例如先形成导洞，作为车站左/右侧导洞存在。

本发明所述的“区间”，即区间隧道；本发明中车站与区间隧道的交界位置为转换通道施工的起始交界位置，文中表述为至“车站端头处”或“区间隧道处”。

在相关技术中，施工通道选址一般有两种选择，一是选址位于繁华街道人行道，占用部分人行道和车行道，此种选址会对地表交通带来极大的不便；二是选址位于车站较远处的空地内，此种选址使得施工通道长度较长，开挖量及工程造价增加较多。基于此，本公开技术方案所提供的一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法，保障施工需求的条件下，减少所需地表施工场地面积、减少施工对于地表交通影响、减少土方开挖量及工程造价。

图1示例性示出了本发明公开技术方案所提供的一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建方法的步序图。图2给出了一种具体施工的整体流程过程。

参阅图1至图2所示，本实施例公开了一种由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站（小断面进大断面）修建方法，包括如下步骤S1至S7:

S1、沿车站方向由区间开挖并支护转换通道A；

S2、在转换通道A 端部范围内开挖横通道，并施作门式钢架，在门式钢架施作完成施作车站初支扣拱；

S3、在横通道内破除转换通道B范围的门式钢架，开挖并支护转换通道B；

S4、扩挖转换通道B至横通道，完成车站大断面一侧落底；

S5、回填并按车站轮廓开挖支护转换通道A；

S6、扩挖转换通道A至横通道，完成车站大断面另一侧落底；

S7、完成横通道处与转换通道相对的一端的两侧的施工车站其余部分按照双侧壁工法进行组织开挖。

需要说明的是，如图1与图2所示，本实施例中从区间开挖转换通道进入车站主体，将横通道与转换通道作为施工车站主体的施工空间。跟一般施工通道进入车站主体进行开挖的方式进行对比，本实施例节省了占用的地面面积部分，也节省了地下部分的土方开挖量，降低了对周边道路交通和人民生活的影响。

作为进一步优选的方案，上述步骤S1中的转换通道A在爬坡段按渐变的形式开挖，断面由小到大，减少区间与车站端头开挖的风险和开挖土方量，且横通道在转换通道处马头门断面高度不高于转换通道侧墙，减少开马头门风险。

作为进一步优选的方案，上述步骤S2中的横通道包括上部横通道和下部横通道。通过将横通道分为上下两个，采用分步开挖的方法，减小一次开挖高度，比全断面开挖相比减小了施工风险。此外通过将初支扣拱分两步施作，匹配横通道开挖工序，及时形成车站拱部初期支护体系，减少了施工风险。

还包括：由转换通道A开挖横通道马头门时，马头门处先联立三榀门式钢架，门式钢架与转换通道钢架连接处角部钢筋笼喷混，保证稳定传力，减低开挖马头门的施工风险，且三榀钢架可在横通道车站初期支护扣拱完成后拆除，以免影响后续施工时的运输。

作为进一步优选的方案，上述步骤S3中，转换通道B开挖断面形状与车站导洞形状保持一致、支护形式与车站支护形式一致，避免超挖及支护材料的浪费。

作为进一步优选的方案，上述步骤S5中，先回填转换通道A作为施工平台，再按车站导洞轮廓开挖，避免反掏转换通道A时造成坍塌、滑块及支护不稳等风险。

作为进一步优选的方案，上述步骤S7中开挖其余导洞，此步骤可穿插到步骤S3-S6开挖转换通道B和开挖回填后的转换通道A中，减少施工工期。也可以待两侧转换通道范围车站开挖完成且初支落地后，车站其余部分按照双侧壁工法进行组织开挖，掌子面与运输通道均增加为两个，可相应的增加施工机械，减少施工工期。

以下结合图3至图17说明本实施例中由区间隧道组织实施的暗挖大跨度车站修建的具体施工过程，整体施工流程如图2。

参阅图3至图6所示，在区间与车站连接端头处，开挖转换通道A（本例中为转换通道A115），由转换通道A爬坡段102的起点处断面101,至转换通道A爬坡段102的终点处断面103，然后再向前开挖7m的转换通道A平直段104；其中，爬坡段断面高度和断面大小逐渐增加。

参阅图7至图9所示，在转换通道A115 内转换通道A平直段104处，开挖横通道109，先在马头门处施作横通道门式钢架106，在门式钢架施作完成施作车站初支扣拱107，施做转换通道A115超挖部分车站初支扣拱107时，采用立内模喷混，预埋初支背后注浆管，待扣拱完成后，回填转换通道超挖部分回填混凝土108；然后开挖上部横通道，施作上部横通道初支，完成扣拱；最后开挖下部横通道，门式钢架落底，再施作下部横通道初支扣拱部分。

参阅图10至图13所示，在横通道109内破除转换通道B（本例中为转换通道B114）范围的门式钢架，并开挖转换通道B114。

参阅图10至图13所示，转换通道B114内先进行上中台阶开挖并支护，开挖至区间隧道处，再由区间反挖转换通道B114下台阶，开挖至横通道109时，采用马道与横通道109连接，以便当转换通道A115回填后作为运输通道。

参阅图14至图17，回填转换通道A115作为施工平台，并按车站轮廓开挖转换通道A115 处上中台阶导洞，当转换通道A115开挖至端头后，由区间反挖转换通道A115下台阶。

参阅图18所示，开挖横通道另一端的两侧剩余部分上中台阶导洞一定距离，此步骤可自开挖转换通道B114的步骤起同步进行，然后从两侧转换通道处开挖横通道另一端的两侧剩余部分下台阶，在横通道处施作车站中导洞上下台阶，最后按双侧壁导坑法开挖车站主体。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。