岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构及施工方法技术

本发明专利技术属于隧道与地下工程设计与施工技术领域，尤其涉及一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构及施工方法，包括主体拱形结构、钢筋混凝土仰拱，所述主体拱形结构、钢筋混凝土仰拱之间设有地下二层侧墙、地下三层侧墙，所述主体拱形结构包括拱部二衬中段、拱部二衬侧段，所述拱部二衬侧段位于拱部二衬中段的两侧，所述钢筋混凝土仰拱包括仰拱二衬中段、仰拱二衬侧段，所述仰拱二衬中段的顶部设有两个底纵梁，所述拱部二衬中段的底部设有两个顶纵梁，所述顶纵梁与底纵梁之间设有钢管柱；本发明专利技术适用于软弱岩质地层暗挖三层地铁车站和超大断面地下空间的支护结构和施工，结构稳定性好，提高施工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隧道与地下工程设计与施工
，尤其涉及一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构及施工方法。
技术介绍
进入21世纪以来，我国城市轨道交通步入了快速发展时期，轨道交通作为城市交通中的重要组成部分，其运行网络也逐渐形成。在线路建设过程中，遇到越来越多的换乘车站和枢纽，轨道交通的换乘方式与换乘效率对轨道交通系统运营的影响愈加明显。地铁换乘站的建设，从站外换乘到站内换乘，目前正朝着综合化(多种交通工具换乘)、便捷化的方向发展。早期的站内换乘，不仅结构复杂，而且换乘不便，现在世界各国在地铁换乘站的建设中，都力争使两条换乘线路上的绝太多数客流横过站台即能换乘，最大限度地缩短换乘距离，平行换乘这种方式已应用于斯德哥尔摩地铁换乘站和巴黎德方斯及香港的地铁建设中，双线采用平行换乘方式一般需要建设三层车站。当地面交通和管线等环境条件不允许采用明挖时，就需要采用暗挖法实施，暗挖三层换乘车站一般开挖跨度达24m，开挖高度达26m，如此大规模的浅埋暗挖地铁车站尚未见类似工程实例。目前超大断面隧道一般采用CRD法、双侧壁导坑法、中洞法、侧洞法和洞桩法等施工方法，如英法海峡隧道分叉处断面的开挖宽度达21.2m，开挖高度达15.4m；日本的第二布引隧道，在分叉段是从2车道（净空断面积59m2）变化到3～4车道的断面（最大开挖宽度24m，开挖断面积240m2），均采用双侧壁导坑法施工。国内修建的暗挖地铁车站如北京地铁宣武门站、崇文门站、黄庄站、沈阳地铁中街站等均是双层车站，且都是在第四系地层中建设，采用的洞桩法和中洞法居多。对于三层暗挖地铁车站，结构跨度大，断面高度高，侧压力大，车站结构型式和施工方法的选择就显得尤为重要。车站拱部支护、立柱结构的形成和高直边墙的处理就是工程建设中的重点和难点部位，处置不当很容易引起诸如塌方、失稳等工程事故。CRD法和双侧壁导坑法一般适用于中型暗挖断面；侧洞法为两个侧导洞同步进行施工，然后施作中导洞，中柱系统建立较晚，断面高度高结构稳定性差，地面变形最大；中洞法为中导洞先进行施工，建立起梁、柱支撑体系，然后施作侧导洞，该工法的缺点是分块较多，而且中导洞形成后侧导洞开挖易形成不平衡推力，爆破施工对临时支撑影响太大；洞桩法控制变形能力较强，但需要设置多个导洞和施作边桩结构，废弃工程量大，导洞内空间小，施工环境恶劣，而且洞桩法一般需要分层逆作，大大降低了施工工效。综上，上述传统的施工方法主要适用于第四系地层，采用步步成环人工挖掘施工。在岩质地层中需要采取爆破施工方法，过多的分块和大量的临时支撑在爆破条件下非常不利，甚至可能因为临时支撑失效引起不可接受的重大工程事故。因此，在岩质地层暗挖三层车站的结构型式和施工方案选择时，应立足保证安全的条件下，考虑岩质地层的地点，选择能够实现机械化快速高效的施工方法。
技术实现思路
本专利技术结合岩石地层和上软下硬地层中浅埋超大超高断面的力学特点和支护机理，同时保证在城市复杂环境下能够有效控制地层变形和结构稳定，减少爆破施工影响和提高施工效率，提出一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构及施工方法，实现大型机械化进行岩质地层暗挖三层地铁车站超大断面隧道的施工。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构，其特征在于：包括主体拱形结构、钢筋混凝土仰拱，所述钢筋混凝土仰拱位于主体拱形结构的下方，所述主体拱形结构、钢筋混凝土仰拱之间设有地下二层侧墙、地下三层侧墙，所述地下三层侧墙顶端与地下二层侧墙底端连接，所述主体拱形结构包括拱部二衬中段、拱部二衬侧段，所述拱部二衬侧段位于拱部二衬中段的两侧，所述拱部二衬侧段底端与地下二层侧墙顶端连接，所述钢筋混凝土仰拱包括仰拱二衬中段、仰拱二衬侧段，所述仰拱二衬侧段位于仰拱二衬中段的两侧，所述仰拱二衬侧段的顶端与地下三层侧墙的底端连接，所述仰拱二衬中段的顶部设有两个底纵梁，所述拱部二衬中段的底部设有两个顶纵梁，所述顶纵梁与底纵梁之间设有钢管柱，所述钢管柱上设有地下一层中板中段、地下二层中板，所述地下一层中板中段、地下二层中板均水平设置，且地下二层中板位于地下一层中板中段的下方，所述地下一层中板中段的两侧分别设有地下一层中板侧段，所述地下一层中板侧段与地下二层侧墙连接，所述地下二层中板的两端与地下三层侧墙连接，所述拱部二衬侧段的下底面设有拱脚纵梁，所述拱脚纵梁内设有纵梁预埋压浆钢管，所述地下二层侧墙、地下三层侧墙的侧面设有边墙钢管桩支护，所述边墙钢管桩支护侧面设有边墙预应力锚索、侧墙锚杆，所述最上方的边墙预应力锚索设置在拱脚纵梁和钢管桩顶部交接处，所述边墙钢管桩支护、边墙预应力锚索、侧墙锚杆均位于拱脚纵梁的下方，所述主体拱形结构外面设有初期支护，所述初期支护外面设有超前支护，初期支护包括中部导洞初期支护、拱部侧洞初期支护，所述拱部侧洞初期支护的两侧拱脚处设置有纵向布置的拱脚压浆钢管，。所述中部导洞初期支护采用格栅钢筋喷射混凝土结构，沿其外缘全环设置超前小导管或者自进式管棚注浆超前支护。所述拱脚纵梁为钢筋混凝土结构，所述内部预埋压浆钢管注浆保证纵梁底部密实。所述地下二层侧墙、地下三层侧墙的外侧设置边墙钢管桩支护，所述边墙钢管桩支护上部锚入拱脚纵梁，下部插入深度超过结构底板下方，内部灌注水泥砂浆，开挖后钢管桩间和表面采用喷射混凝土封闭。主体结构两排中柱采用钢管柱，分段采用法兰盘连接，内部灌注混凝土，与顶纵梁、底纵梁、地下一层中板中段、地下二层中板采用钢筋笼或焊接钢板连接固定。所述拱部二衬中段和两侧拱部二衬侧段连接形成一个大跨拱形结构，尽端支撑于拱脚纵梁上，与两排钢管柱一起形成伞盖结构。一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构施工方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）测量放线出包含顶纵梁、底纵梁的上、下中间导洞的轮廓线，在待开挖的导洞初期支护外侧部位施做超前支护，进行超前注浆加固地层；（2）进行上、下中间导洞开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧导洞拱部初期支护，采用格栅钢架和喷射混凝土形成，同时施作上导洞中部的临时支撑，底部采用临时仰拱喷射混凝土封闭，并在上导洞底部两侧设置锁脚锚杆或锁脚锚管注浆以固定初期支护和临时支撑；上部导洞采用分部开挖方法开挖，下导洞采用台阶法开挖；开挖导洞时，先开挖下导洞后开挖上导洞；（3）下导洞施作一段距离后施作底板防水层，后退施作两排中间立柱下方的底纵梁和立柱之间的部分底板仰拱，底纵梁的中柱位置处预埋锚栓用于与钢管柱连接；（4）在上导洞内放线定位中柱，施作中柱孔桩，孔桩直径稍大于中柱结构直径；孔桩的上下孔口设置钢筋环与导洞格栅钢筋连接；（5）上导洞内吊装钢管，钢管柱与孔桩之间空隙采用填砂密实；分段拆除上导洞临时竖撑，上导洞内向上施作钢管柱内模筑混凝土，尔后铺设防水层、绑扎钢筋，立模浇筑顶纵梁和结构中间拱段，预留钢筋接头；顶纵梁间设置拉压杆；（6）上导洞继续往下开挖至地下一层中板下方，施做地下一层中板的中间部分及中纵梁；（7）采用超前小导管结合自进式管棚加固拱部两侧拱段外缘地层，对称开挖边跨拱部土体，采用\CRD\分步开挖工法，施做初期支护、临时支撑及大拱脚加固处理，拱脚初支焊接钢筋与底纵梁相连。两侧拱脚分别打设直径219mm钢管桩支护结构，钢管桩分别嵌入拱脚纵梁内和底板以下岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构，其特征在于：包括主体拱形结构、钢筋混凝土仰拱，所述钢筋混凝土仰拱位于主体拱形结构的下方，所述主体拱形结构、钢筋混凝土仰拱之间设有地下二层侧墙、地下三层侧墙，所述地下三层侧墙顶端与地下二层侧墙底端连接，所述主体拱形结构包括拱部二衬中段、拱部二衬侧段，所述拱部二衬侧段位于拱部二衬中段的两侧，所述拱部二衬侧段底端与地下二层侧墙顶端连接，所述钢筋混凝土仰拱包括仰拱二衬中段、仰拱二衬侧段，所述仰拱二衬侧段位于仰拱二衬中段的两侧，所述仰拱二衬侧段的顶端与地下三层侧墙的底端连接，所述仰拱二衬中段的顶部设有两个底纵梁，所述拱部二衬中段的底部设有两个顶纵梁，所述顶纵梁与底纵梁之间设有钢管柱，所述钢管柱上设有地下一层中板中段、地下二层中板，所述地下一层中板中段、地下二层中板均水平设置，且地下二层中板位于地下一层中板中段的下方，所述地下一层中板中段的两侧分别设有地下一层中板侧段，所述地下一层中板侧段与地下二层侧墙连接，所述地下二层中板的两端与地下三层侧墙连接，所述拱部二衬侧段的下底面设有拱脚纵梁，所述拱脚纵梁内设有纵梁预埋压浆钢管，所述地下二层侧墙、地下三层侧墙的侧面设有边墙钢管桩支护，所述边墙钢管桩支护侧面设有边墙预应力锚索、侧墙锚杆，所述最上方的边墙预应力锚索设置在拱脚纵梁和钢管桩顶部交接处，所述边墙钢管桩支护、边墙预应力锚索、侧墙锚杆均位于拱脚纵梁的下方，所述主体拱形结构外面设有初期支护，所述初期支护外面设有超前支护，初期支护包括中部导洞初期支护、拱部侧洞初期支护，所述拱部侧洞初期支护的两侧拱脚处设置有纵向布置的拱脚压浆钢管，所述钢筋混凝土仰拱、地下二层侧墙、地下三层侧墙、地下一层中板中段、地下二层中板、地下一层中板侧段、两排钢管柱、主体拱形结构连接形成一个整体式车站二次衬砌结构。...

【技术特征摘要】
1.一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构，其特征在于：包括主体拱形结构、钢筋混凝土仰拱，所述钢筋混凝土仰拱位于主体拱形结构的下方，所述主体拱形结构、钢筋混凝土仰拱之间设有地下二层侧墙、地下三层侧墙，所述地下三层侧墙顶端与地下二层侧墙底端连接，所述主体拱形结构包括拱部二衬中段、拱部二衬侧段，所述拱部二衬侧段位于拱部二衬中段的两侧，所述拱部二衬侧段底端与地下二层侧墙顶端连接，所述钢筋混凝土仰拱包括仰拱二衬中段、仰拱二衬侧段，所述仰拱二衬侧段位于仰拱二衬中段的两侧，所述仰拱二衬侧段的顶端与地下三层侧墙的底端连接，所述仰拱二衬中段的顶部设有两个底纵梁，所述拱部二衬中段的底部设有两个顶纵梁，所述顶纵梁与底纵梁之间设有钢管柱，所述钢管柱上设有地下一层中板中段、地下二层中板，所述地下一层中板中段、地下二层中板均水平设置，且地下二层中板位于地下一层中板中段的下方，所述地下一层中板中段的两侧分别设有地下一层中板侧段，所述地下一层中板侧段与地下二层侧墙连接，所述地下二层中板的两端与地下三层侧墙连接，所述拱部二衬侧段的下底面设有拱脚纵梁，所述拱脚纵梁内设有纵梁预埋压浆钢管，所述地下二层侧墙、地下三层侧墙的侧面设有边墙钢管桩支护，所述边墙钢管桩支护侧面设有边墙预应力锚索、侧墙锚杆，所述最上方的边墙预应力锚索设置在拱脚纵梁和钢管桩顶部交接处，所述边墙钢管桩支护、边墙预应力锚索、侧墙锚杆均位于拱脚纵梁的下方，所述主体拱形结构外面设有初期支护，所述初期支护外面设有超前支护，初期支护包括中部导洞初期支护、拱部侧洞初期支护，所述拱部侧洞初期支护的两侧拱脚处设置有纵向布置的拱脚压浆钢管，所述钢筋混凝土仰拱、地下二层侧墙、地下三层侧墙、地下一层中板中段、地下二层中板、地下一层中板侧段、两排钢管柱、主体拱形结构连接形成一个整体式车站二次衬砌结构。2.根据权利要求1所述的一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构，其特征在于：所述中部导洞初期支护采用格栅钢筋喷射混凝土结构，沿其外缘全环设置超前小导管或者自进式管棚注浆超前支护。3.根据权利要求1所述的一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构，其特征在于：所述拱脚纵梁为钢筋混凝土结构，所述内部预埋压浆钢管注浆保证纵梁底部密实。4.根据权利要求1所述的一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构，其特征在于：所述地下二层侧墙、地下三层侧墙的外侧设置边墙钢管桩支护，所述边墙钢管桩支护上部锚入拱脚纵梁，下部插入深度超过结构底板下方，内部灌注水泥砂浆，开挖后钢管桩间和表面采用喷射混凝土封闭。5.根据权利要求1所述的一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构，其特征在于：主体结构两排中柱采用钢管柱，分段采用法兰盘连接，内部灌注混凝土，与顶纵梁、底纵梁、地下一层中板中段、地下二层中板采用钢筋笼或焊接钢板连接固定。6.根据权利要求1所述的一种岩质地层暗挖三层地铁车站伞盖结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋超业，贺维国，赵晋友，张美琴，熊田芳，王宁，王蓉蓉，杨超峰，
申请(专利权)人：中铁第六勘察设计院集团有限公司，中铁隧道勘测设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12