本发明专利技术涉及一种暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系及施工方法，该初支体系包括挑板式车站隧道初支、附属隧道初支及接口内侧的附加洞门初支体系。本发明专利技术能在接口通道开洞前便完成洞门处的受力转换，同时极大改良钢架加工精度需求及加工难度，使接口洞门在有效支撑的防护下完成车站拱部侧墙钢架的截断及破除开挖，解决开洞引起的车站拱部悬空面暴露问题，降低施工风险。
A preliminary support system and construction method for the interface of auxiliary cross passage of underground metro station
【技术实现步骤摘要】
一种暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系及施工方法
本专利技术涉及一种接口初支体系，具体涉及一种暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系，还涉及其施工方法，属于地铁隧道设计施工领域。
技术介绍
在现有的岩质地层中常常采用暗挖工法施做地铁车站，暗挖车站单拱大跨大断面隧道的特点致使附属通道往往需要在车站顶拱的弧形侧壁开洞以形成接口，开洞时洞门上方的车站拱部悬空并极易塌落，随着附属洞门跨度及高度的增大，开洞悬空面使得上部的车站拱部荷载无法向下传递，车站拱部偏压，施工风险亦成倍增加。现行普遍做法是在割除洞门范围内的主体钢架后，一次性爆破开挖至主体边墙外轮廓处并立即架设三维拱形钢架，三维拱形钢架每榀尺寸参数均不相同，为保证限界，钢架加工需极高加工精度，故接口处的三维钢架施做质量无法保证，况且即使现场立即架设钢架并喷射初支封闭，也无法杜绝悬空面临时暴露的问题，洞门接口施工仍为“先开洞后支撑”工况，极具风险；若在软弱围岩及破碎带等较差地层中，悬空面暴露期间车站隧道及地面建筑物会受到直接威胁，一旦拱部塌落，后果不堪设想。如何避免因拱部侧壁开洞造成的“先开洞后支撑”拱部悬空工况及复杂的三维空间钢架制作，是目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系及施工方法，是简易便捷的“先支撑后开洞”暗挖地铁车站附属横通道接口工法及初支体系，不仅适用于地铁暗挖车站附属及施工通道，同样适用于大跨度大断面隧道拱部侧壁开洞接驳出入口、风亭组通道、地铁区间横通道及铁路、公路隧道等相关设计领域。本专利技术所采用的技术方案是：一种暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系，包括挑板式车站隧道初支、附属隧道初支及接口内侧的附加洞门初支体系；附加洞门初支体系包括附加洞门钢架、附加洞门钢架与挑板式车站隧道初支间的竖向支撑钢架、超前支护管棚和挑板初支涨壳锚杆；挑板初支涨壳锚杆设于挑板式车站隧道初支和附属隧道初支结界处的初支挑板取直点上，且挑板初支涨壳锚杆打设方向与岩面垂直，打设间距与竖向支撑钢架间距相匹配；附加洞门初支体系通过竖向支撑钢架与挑板式车站隧道初支连接。进一步地，位于隧道拱部上方的超前支护管棚长度覆盖附属接口变形缝且不小于6m。进一步地，挑板式车站隧道初支下方周围为车站隧道挑板初支扩挖范围，车站隧道挑板初支扩挖范围处的挑板式车站隧道初支及初支直墙、附加洞门施做完成后，在其内侧密贴施做车站隧道二衬。本专利技术还涉及的上述的初支体系的施工方法，包括如下步骤：步骤（1）、接口处车站隧道变断面开挖车站隧道按现有方式开挖，车站隧道标准断面初支轮廓钢架至接口洞门外轮廓外≥1.5m的车站隧道挑板初支扩挖范围时，根据接口洞门跨高于车站隧道挑板初支取直点开始扩挖挑板式车站隧道初支，将洞门一侧车站拱部弧线调整为挑板拱直墙；扩挖宽度保证附加洞门初支体系不侵入后续车站隧道二衬，挑板式车站隧道初支及直墙交接处打设挑板初支涨壳锚杆；步骤（2）、施做附属接口内侧的附加洞门并打设超前支护接口洞门段的挑板式车站隧道初支开挖完成并施做后，在挑板拱直墙内侧、挑板式车站隧道初支的下方架设多榀附加洞门钢架，在洞门附加钢架上方架设竖向支撑钢架并打设超前支护管棚后喷射混凝土，完成附加洞门施作；步骤（3）、破除接口处车站隧道直墙初支、截断钢架，台阶法开挖接口拱部，并及时架设附属隧道钢架，施做初期支护：待步骤（2）的附加洞门初支达到设计强度后，沿接口洞门外轮廓截断车站隧道初支直墙并分台阶开挖附属通道至变形缝处，及时架设附属通道钢架并施做附属隧道初期支护，后续分步进行附属隧道接口下端面的开挖及支护。进一步地，步骤（1）中，车站隧道按现有方式开挖，车站隧道标准断面初支轮廓钢架至接口洞门外轮廓外≥1.5m的车站隧道挑板初支扩挖范围时，根据接口洞门跨高于车站隧道挑板初支取直点开始扩挖挑板式车站隧道初支，将洞门一侧车站拱部弧线调整为挑板拱直墙；附加洞门侵入后续车站隧道二衬内，待后续附属隧道接口成功施做后，将附加洞门破除，施做车站隧道主体结构二衬。进一步地，步骤（1）中，每榀钢架涨壳锚杆≥2根。进一步地，步骤（1）中，若在围岩很差的地层中，不施做挑板式车站隧道初支，在车站隧道挑板初支取直点处沿车站隧道原初支轮廓向外弧形扩挖以保证隧道拱部受力，控制沉降。进一步地，附加洞门钢架密排或采用纵向筋焊接连接为整体。进一步地，超前支护管棚采用φ76~108，壁厚8mm，长度不小于6m的管棚，同时辅以φ42，壁厚3.5mm，长度不小于3.5m的小导管。进一步地，洞门附加钢架、隧道初支直墙钢架、竖向支撑钢架采用钢筋焊接加工而成的格栅钢架或工字钢加工而成的型钢拱架。挑板式车站隧道初支应根据接口通道高度提前外挑，将车站隧道顶拱变弧取直，同时根据车站标准断面外轮廓进行适当外扩，为后续接口通道破除时“先支撑后开洞”工法提供操作空间。接口直墙处的多榀沿洞门外轮廓的附加洞门拱形钢架，接口直墙钢架通过竖向支撑钢架与车站隧道挑板初支钢架相连。接口直墙钢架拱部上方设置有小导管、管棚等超前支护措施，其中管棚长度应大于等于钢架至接口通道变形缝长度且不小于6m。接口直墙钢架纵向设置有纵向连接筋，纵向筋与接口直墙钢架梅花形布置，接口直墙钢架也可密排焊接。车站隧道挑板初支脚部设置涨壳锚杆，涨壳锚杆与车站隧道挑板初支钢架、钢筋网牢靠焊接；车站隧道挑板初支钢架设置有纵向连接筋，纵向筋与车站隧道钢架梅花形布置焊接，涨壳锚杆长度应为车站隧道系统锚杆的1.5倍以上；接口直墙钢架与车站隧道挑板初支通过竖向支撑钢架连接，该竖向钢架纵向同样设置有纵向连接筋并梅花形布置。步骤（1）中，车站隧道正常开挖至接口洞门外轮廓外≥1.5m处，开始扩挖横断面，横断面顶拱根据接口洞门的跨高于取直点开始挑板扩挖将洞门一侧车站拱部弧线调整为挑板拱及直墙，挑板拱及直墙交接处打设锁脚锚杆，每榀钢架锁脚锚杆应≥2根。步骤（2）中，接口洞门段的车站隧道扩挖横断面开挖完成并喷射混凝土后，在洞门直墙内侧的挑板初支下方架架设多榀附加洞门钢架，钢架密排或采用纵向筋焊接连接，在洞门附加钢架上方架设竖向支撑钢架并打设管棚等超前支护并喷射混凝土，即“先支撑”。步骤（3）中，待步骤二的洞门初支达到设计强度后，破除洞门、截断车站隧道初支直墙钢架并分台阶开挖附属通道至变形缝处，及时架设附属通道钢架及初期支护，即“后开洞”。与现有技术相比，本专利技术的有益效果具体如下：（1）本专利技术提供的“先支撑后开洞”工法能在接口通道开洞前便完成洞门处的受力转换，同时极大改良钢架加工精度需求及加工难度，使接口洞门在有效支撑的防护下完成车站拱部侧墙钢架的截断及破除开挖，解决开洞引起的车站拱部悬空面暴露问题，降低施工风险。（2）本专利技术在接口破除处内侧施做的附加洞门可有效支撑上方车站隧道拱部，承受因洞门破除导致的车站隧道拱部悬空荷载，控制车站隧道拱顶沉降；车站隧道挑板初支下直墙将常见开洞做法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系，其特征在于：包括挑板式车站隧道初支（1）、附属隧道初支（2）及接口内侧的附加洞门初支体系；附加洞门初支体系包括附加洞门钢架（3）、附加洞门钢架（3）与挑板式车站隧道初支（1）间的竖向支撑钢架（10）、超前支护管棚（6）和挑板初支涨壳锚杆（7）；挑板初支涨壳锚杆（7）设于挑板式车站隧道初支（1）和附属隧道初支（2）结界处的初支挑板取直点（8）上，且挑板初支涨壳锚杆（7）打设方向与岩面垂直，打设间距与竖向支撑钢架（10）间距相匹配；附加洞门初支体系通过竖向支撑钢架（10）与挑板式车站隧道初支（1）连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系，其特征在于：包括挑板式车站隧道初支（1）、附属隧道初支（2）及接口内侧的附加洞门初支体系；附加洞门初支体系包括附加洞门钢架（3）、附加洞门钢架（3）与挑板式车站隧道初支（1）间的竖向支撑钢架（10）、超前支护管棚（6）和挑板初支涨壳锚杆（7）；挑板初支涨壳锚杆（7）设于挑板式车站隧道初支（1）和附属隧道初支（2）结界处的初支挑板取直点（8）上，且挑板初支涨壳锚杆（7）打设方向与岩面垂直，打设间距与竖向支撑钢架（10）间距相匹配；附加洞门初支体系通过竖向支撑钢架（10）与挑板式车站隧道初支（1）连接。
2.根据权利要求1所述的暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系，其特征在于：位于隧道拱部上方的超前支护管棚（6）长度覆盖附属接口变形缝且不小于6m。
3.根据权利要求1所述的暗挖地铁车站附属横通道接口初支体系，其特征在于：挑板式车站隧道初支（1）下方周围为车站隧道挑板初支扩挖范围（9），车站隧道挑板初支扩挖范围（9）处的挑板式车站隧道初支（1）及初支直墙（4）、附加洞门（3）施做完成后，在其内侧密贴施做车站隧道二衬（5）。
4.权利要求1-3之一所述的初支体系的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、接口处车站隧道变断面开挖
车站隧道按现有方式开挖，车站隧道标准断面初支轮廓（11）钢架至接口洞门外轮廓外≥1.5m的车站隧道挑板初支扩挖范围（9）时，根据接口洞门跨高于车站隧道挑板初支取直点（8）开始扩挖挑板式车站隧道初支（1），将洞门一侧车站拱部弧线调整为挑板拱直墙（4）；扩挖宽度保证附加洞门初支体系不侵入后续车站隧道二衬（5），挑板式车站隧道初支（1）及直墙交接处打设挑板初支涨壳锚杆（7）；
步骤（2）、施做附属接口内侧的附加洞门并打设超前支护
接口洞门段的挑板式车站隧道初支（1）开挖完成并施做后，在挑板拱直墙（4）内侧、挑板式车站隧道初支（1）的下方架设多榀附加洞门钢架（3），在洞门附...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟小伟，夏靖，张椿民，杨陈相，赵平，方洪波，孙庆洁，陈歆，高骏，
申请(专利权)人：中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南;53
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