一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法技术

本发明专利技术属于隧道与地下工程及城市轨道交通设计与施工技术领域，尤其涉及一种复合地层单拱超大跨车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于，开挖断面采用三层三部分层施工：车站上层先施工两侧侧导洞，后施工中导洞，均采用台阶法人工开挖施工，中洞与侧洞错开距离15～20m；车站下部分为两层施工，先进行中部拉槽分为两层施工，中槽施工完成后建立中间临时支撑，然后对称拉边槽施工，也分为两层施工，临时竖撑代换和拉槽以确保拱部结构和拱脚围岩稳定；最后顺做二次衬砌。本发明专利技术适用于复合地层单拱超大跨车站隧道和地下结构的施工，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及城市轨道交通设计与施工
，尤其涉及一种采用拉槽支撑代换法修建复合地层中浅埋暗挖超大断面单拱地铁车站或隧道等大型地下结构的施工方法。
技术介绍
随着我国城市轨道交通事业的快速发展，地铁车站的建设过程中遇到了多种类型的地质条件和相适应的结构型式及工法。近年来，以岩质地层为主的重庆、青岛、大连，甚至广州等城市地铁建设中先后出现了一大批结构形式各异的大跨车站隧道和大跨多线隧道。车站隧道的开挖断面一般为150~250m2，形状扁平，通常开挖跨度和高度分别大于20m和15m。在城市人口密集地区，能满足不同功能的大断面地下空间结构更受欢迎，车站隧道更倾向于采用大跨度高边墙的单拱超大跨结构形式，以便为乘客提供宽敞明亮的地下空间。在城市轨道交通迅猛发展、载客量猛增的势头下，大跨隧道工程越来越多，但从安全角度讲，跨度越大，危险系数越高。与山岭大跨隧道和其他大型岩石地下工程相比，岩质地层中的大跨地铁隧道工程具有以下特殊性：（1）地铁隧道一般埋深有限，所处地层大都属于上土下岩复合地层，上部为第四系地层或者风化程度高、节理裂隙发、自稳能力差的破碎岩层，往下岩体的风化程度和破碎程度逐渐转弱。（2）大断面隧道一般采用分部开挖方式施工，开挖扰动次数多，围岩中的应力路径复杂，变形破坏机制不仅取决于地质条件，而且还受到隧道断面形状和结构形式、开挖方式与顺序等的影响。（3）地铁车站一般位于城市繁华地段，地面高大重要建筑物密集，地下管线遍布，隧道施工对周边环境的影响远大于小断面隧道，因而施工的环境影响问题更为突出。（4）岩质地层中的隧道围岩稳定性远优于土质隧道，下层一般需要爆破施工，复合地层兼有土层和岩石地层的性质，如何采取针对性的工法显得尤为重要。在复合地层单拱超大跨车站隧道的结构型式和施工方案选择时，应立足保证安全的条件下，同时考虑施工效率和经济效益，尽量采用快速高效的施工方法。传统的暗挖地铁车站施工中主要采用交叉中隔壁（CRD）、双侧壁导坑法、中洞法和侧洞法等分步减跨的方法，这些施工方法主要基于第四系地层的地层特点和浅埋暗挖的原理演化形成。上述方法都需要设置大量的横向和竖向临时支撑来实现分步减高减跨，而且各步开挖快速封闭、步步成环，这样在岩石地层中需要后续爆破的情况下，紧跟的临时支撑很难保留，更容易由于爆破损伤支撑而发生重大安全事故；同时横向和竖向临时支撑的设置，严重影响了施工空间和施工进度，工效极低，不能实现大型机械化施工，废弃工程量很大。
技术实现思路
本专利技术结合复合地层浅埋超大跨结构的力学特点和地层条件，为保证地层和结构稳定，提高施工效率，提出一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，实现机械化进行单拱超大跨暗挖地铁车站和地下结构的施工。本专利技术所采用的技术方案为：一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（1）在待开挖的单拱超大跨地铁车站隧道上层两个拱部侧导坑初期支护外侧部位施做双排拱部侧洞超前支护，拱部侧洞超前支护由一层长导管和一层短导管交替组成，进行超前注浆加固地层；（2）进行上层拱部两侧导洞开挖，采用人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧洞拱部初期支护，同时施作拱部侧导洞靠中部侧的拱部侧洞临时竖撑，底部采用拱部侧洞临时仰拱喷射混凝土封闭，并在导洞两侧设置锁脚锚杆注浆以固定侧导洞拱部初期支护和拱部侧洞临时竖撑；（3）施作车站上层拱部中导洞初支支护外缘部位的拱部中洞超前支护，注浆加固地层，超前支护型式同侧导洞；（4）进行上层拱部中洞人工开挖，开挖后及时施作中洞外缘拱部中洞初期支护，与侧导洞拱部初期支护连接形成车站上层单跨大拱初支形状，同时对中洞底部采用喷射混凝土封闭；（5）车站上层开挖完成后，在上层两个拱部侧洞临时竖撑中间部位拉槽开挖车站下层中槽，中槽采用爆破分台阶开挖：先进行中槽上部开挖，及时对槽壁采用喷射混凝土封闭，爆破施工时应注意对上部拱部侧洞临时竖撑的防护；接着进行中槽下部爆破开挖拉槽至结构底部，施作中槽底板的混凝土垫层；槽壁根据围岩情况必要时打设锚杆进行加固；（6）中槽部位中槽底板的混凝土垫层施工完后，浇筑中部临时竖撑基础，然后施作中部临时竖撑，下部锚入中部临时竖撑基础，顶部与拱部中洞初期支护预留钢板焊接连接；中部临时竖撑两边外缘采用纵向连接角钢焊接连接形成整体；（7）分段拆除车站上层两侧拱部侧洞临时竖撑和上层底部拱部侧洞临时仰拱，用中部临时竖撑代换两侧拱部侧洞临时竖撑承受上部荷载，对下层两侧上台阶进行爆破开挖，边开挖边施工边墙初期支护和边墙锚杆；边墙爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时根据监控量测数据结果必要时在上层拱脚下侧架设第一层临时横撑；（8）接着继续车站下层两侧下台阶开挖，同时施工边墙初期支护和边墙锚杆加固；开挖至基底后施作仰拱的混凝土垫层，仰拱的混凝土垫层与中槽底板的混凝土垫层及两侧边墙初期支护下端连接形成整个结构仰拱；根据监测情况施作第二层临时横撑；（9）根据监控量测结果分段拆除中部临时竖撑基础，同时割断中部临时竖撑底部，然后在仰拱的混凝土垫层和边墙初期支护的内表面上铺设一层仰拱及侧墙防水层，之后在仰拱防水层的上表面浇筑一层混凝土而形成仰拱二衬，将中部临时竖撑支撑在仰拱二衬上；（10）分段拆除第二层临时横撑，继续向上铺设侧墙防水层，然后在仰拱二衬上浇筑混凝土形成上部侧墙和中柱，在中柱上浇筑混凝土而形成中纵梁，在中纵梁两侧浇筑混凝土而形成车站结构中板；将中部临时竖撑支撑到车站结构中板之上；（11）分段拆除第一层临时横撑，在车站结构中板上设置二衬模板台车，在拱部初期支护结构的内表面上铺设拱部防水层，然后在拱部防水层表面上浇筑一层钢筋混凝土而形成拱部二衬；（12）施做下部轨道和站台板结构，即完成单拱超大跨暗挖地铁车站结构的施工。所述步骤（1）中，拱部侧洞超前支护1由一层3.5m长导管和一层1.8m短导管交替组成。所述步骤（2）中，侧导洞拱部初期支护采用格栅钢架喷射混凝土结构，厚度350mm，拱脚处初期支护采用放大脚结构型式，拱脚宽度不小于1000mm。所述步骤（2）中，锁脚锚杆5采用直径56mm焊接钢管，长度3m，纵向间距0.5m。所述步骤（2）中，所述车站上层拱部侧洞临时竖撑后拱部侧洞临时仰拱采用型钢钢架喷射混凝土结构，厚度300mm。所述步骤（5）中，所述中间部位拉槽开挖边线距离上层拱部侧洞临时竖撑距离不小于1500mm。所述步骤（6）中，所述中部临时竖撑采用DN300mm焊接钢管，下部基础采用钢筋混凝土结构，上部与拱部中洞初期支护预埋钢板焊接连接；所述步骤（7）中，所述车站下层临时横撑根据监控量测结果设置，采用DN400mm钢管，两端与边墙初期支护混凝土固定件为槽钢或工字钢腰梁。所述中部临时竖撑和车站临时横撑施作面距离爆破开挖面3～5m并设置防护措施避免爆破对临时支撑的损伤。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法中设置了多个支护环节，支护结构由超前支护小导管、拱部初期支护、临时竖撑、边墙锚杆、二衬钢筋混凝土结构组合形成，适用于上土下岩复合地层跨度大于20m的超大跨车站隧道和地下结构，拱部和直边墙结构稳定，爆破和支护结构施工互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（1）在待开挖的单拱超大跨地铁车站隧道上层两个拱部侧导坑初期支护外侧部位施做双排拱部侧洞超前支护，拱部侧洞超前支护由一层长导管和一层短导管交替组成，进行超前注浆加固地层；（2）进行上层拱部两侧导洞开挖，采用人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧洞拱部初期支护，同时施作拱部侧导洞靠中部侧的拱部侧洞临时竖撑，底部采用拱部侧洞临时仰拱喷射混凝土封闭，并在导洞两侧设置锁脚锚杆注浆以固定侧导洞拱部初期支护和拱部侧洞临时竖撑；（3）施作车站上层拱部中导洞初支支护外缘部位的拱部中洞超前支护，注浆加固地层，超前支护型式同侧导洞；（4）进行上层拱部中洞人工开挖，开挖后及时施作中洞外缘拱部中洞初期支护，与侧导洞拱部初期支护连接形成车站上层单跨大拱初支形状，同时对中洞底部采用喷射混凝土封闭；（5）车站上层开挖完成后，在上层两个拱部侧洞临时竖撑中间部位拉槽开挖车站下层中槽，中槽采用爆破分台阶开挖：先进行中槽上部开挖，及时对槽壁采用喷射混凝土封闭，爆破施工时应注意对上部拱部侧洞临时竖撑的防护；接着进行中槽下部爆破开挖拉槽至结构底部，施作中槽底板的混凝土垫层；槽壁根据围岩情况必要时打设锚杆进行加固；（6）中槽部位中槽底板的混凝土垫层施工完后，浇筑中部临时竖撑基础，然后施作中部临时竖撑，下部锚入中部临时竖撑基础，顶部与拱部中洞初期支护预留钢板焊接连接；中部临时竖撑两边外缘采用纵向连接角钢焊接连接形成整体；（7）分段拆除车站上层两侧拱部侧洞临时竖撑和上层底部拱部侧洞临时仰拱，用中部临时竖撑代换两侧拱部侧洞临时竖撑承受上部荷载，对下层两侧上台阶进行爆破开挖，边开挖边施工边墙初期支护和边墙锚杆；边墙爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时根据监控量测数据结果必要时在上层拱脚下侧架设第一层临时横撑；（8）接着继续车站下层两侧下台阶开挖，同时施工边墙初期支护和边墙锚杆加固；开挖至基底后施作仰拱的混凝土垫层，仰拱的混凝土垫层与中槽底板的混凝土垫层及两侧边墙初期支护下端连接形成整个结构仰拱；根据监测情况施作第二层临时横撑；（9）根据监控量测结果分段拆除中部临时竖撑基础，同时割断中部临时竖撑底部，然后在仰拱的混凝土垫层和边墙初期支护的内表面上铺设一层仰拱及侧墙防水层，之后在仰拱防水层的上表面浇筑一层混凝土而形成仰拱二衬，将中部临时竖撑支撑在仰拱二衬上；（10）分段拆除第二层临时横撑，继续向上铺设侧墙防水层，然后在仰拱二衬上浇筑混凝土形成上部侧墙和中柱，在中柱上浇筑混凝土而形成中纵梁，在中纵梁两侧浇筑混凝土而形成车站结构中板；将中部临时竖撑支撑到车站结构中板之上；（11）分段拆除第一层临时横撑，在车站结构中板上设置二衬模板台车，在拱部初期支护结构的内表面上铺设拱部防水层，然后在拱部防水层表面上浇筑一层钢筋混凝土而形成拱部二衬；（12）施做下部轨道和站台板结构，即完成单拱超大跨暗挖地铁车站结构的施工。...

【技术特征摘要】
1.一种复合地层单拱超大跨地铁车站拉槽支撑代换的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（1）在待开挖的单拱超大跨地铁车站隧道上层两个拱部侧导坑初期支护外侧部位施做双排拱部侧洞超前支护，拱部侧洞超前支护由一层长导管和一层短导管交替组成，进行超前注浆加固地层；（2）进行上层拱部两侧导洞开挖，采用人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作侧洞拱部初期支护，同时施作拱部侧导洞靠中部侧的拱部侧洞临时竖撑，底部采用拱部侧洞临时仰拱喷射混凝土封闭，并在导洞两侧设置锁脚锚杆注浆以固定侧导洞拱部初期支护和拱部侧洞临时竖撑；（3）施作车站上层拱部中导洞初支支护外缘部位的拱部中洞超前支护，注浆加固地层，超前支护型式同侧导洞；（4）进行上层拱部中洞人工开挖，开挖后及时施作中洞外缘拱部中洞初期支护，与侧导洞拱部初期支护连接形成车站上层单跨大拱初支形状，同时对中洞底部采用喷射混凝土封闭；（5）车站上层开挖完成后，在上层两个拱部侧洞临时竖撑中间部位拉槽开挖车站下层中槽，中槽采用爆破分台阶开挖：先进行中槽上部开挖，及时对槽壁采用喷射混凝土封闭，爆破施工时应注意对上部拱部侧洞临时竖撑的防护；接着进行中槽下部爆破开挖拉槽至结构底部，施作中槽底板的混凝土垫层；槽壁根据围岩情况必要时打设锚杆进行加固；（6）中槽部位中槽底板的混凝土垫层施工完后，浇筑中部临时竖撑基础，然后施作中部临时竖撑，下部锚入中部临时竖撑基础，顶部与拱部中洞初期支护预留钢板焊接连接；中部临时竖撑两边外缘采用纵向连接角钢焊接连接形成整体；（7）分段拆除车站上层两侧拱部侧洞临时竖撑和上层底部拱部侧洞临时仰拱，用中部临时竖撑代换两侧拱部侧洞临时竖撑承受上部荷载，对下层两侧上台阶进行爆破开挖，边开挖边施工边墙初期支护和边墙锚杆；边墙爆破施工时在边墙开挖面外侧打设密排减震孔，减少对上层初支拱脚的扰动；同时根据监控量测数据结果必要时在上层拱脚下侧架设第一层临时横撑；（8）接着继续车站下层两侧下台阶开挖，同时施工边墙初期支护和边墙锚杆加固；开挖至基底后施作仰拱的混凝土垫层，仰拱的混凝土垫层与中槽底板的混凝土垫层及两侧边墙初期支护下端连接形成整个结构仰拱；根据监测情况施作第二层临时横撑；（9）根据监控量测结果分段拆除中部临时竖撑基础，同时割断中部临时竖撑底部，然后在仰拱的混凝土垫层和边墙初期支护的内表面上铺设一层仰拱及侧墙防水层，之后在仰拱防水层的上表面浇筑一层混凝土而形成仰拱二衬，将中部临时竖撑支撑在...

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