先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法，施工时其上下两层分别设置四个导洞，其中上层导洞中有一先行导洞，利用先行导洞作为管幕打设的工作空间，先行导洞和四个下部导洞上方无管幕支护，设有初期支护且为拱顶直墙结构，导洞作为边桩、中柱钢管柱的工作空间，在管幕打设完成后，上层其余三个上部导洞采用平顶直墙结构开挖。兼适用于浅埋深埋车站开挖，保证了环境设施几乎不受影响，进而也节约了经济成本，具有极强的经济效益和社会价值，能够广泛应用到类似工程中。

【技术实现步骤摘要】
先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法
本专利技术涉及隧道施工领域，具体涉及一种先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法。
技术介绍
在城市地铁工程建设中，由于城市中心区拆迁工作难度大，拆迁缓慢，不能按时拆迁交地，因此导致地铁车站区间不能按计划工期开工，甚至严重滞后，影响到全线贯通目标的实现，必要采用先隧后站的方式施工。既有的工法多为先隧后站结合明挖法或矿山法，但明挖法会极大地影响到地下管道等环境设施且土方开挖量很大，矿山法施工过程缓慢，建设周期长，机械化程度低，耗用劳动力。所以先隧后站结合洞桩法能解决一定问题，但是传统洞桩法是采用拱顶直墙结构形式，能解决一定的土方开挖量问题和对上部建构筑物影响相对较小，但仍然存在影响地下管道等环境设施问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法，其施工工艺如下：S1.施做初期支护并开挖先行导洞，打设管幕做超前支护1）超前小导管注浆施做初期支护a.封闭工作面，超前小导管钻孔前，对掌子面及附近5m范围内坑道喷射5-10cm厚混凝土封闭；b.设置超前小导管，小导管插入后应外露一定长度，以便连接注浆管，并用塑胶泥(40Be水玻璃拌42.5MPa水泥)将导管周围孔隙封堵密实；c.注浆，注浆压力一般为0.5～1.0MPa，止浆塞应能经受注浆压力。控制好注浆量，即每根导管内已达到规定注入量时，就可结束；若孔口压力已达到规定压力值，但注入量仍不足时，也应停止注浆；d.注浆效果检查，注浆结束后，应采用分析法、检查孔法或声波监测法对注浆效果进行检查，如未达到要求，应进行补孔注浆；2）开挖导洞做好预注浆后，开挖导洞，先行导洞需要最先开挖，用作打设管幕的施工空间，各初期支护洞室纵向开挖间距大于等于1.5倍洞室高度，保证整体结构的稳固程度；3）管幕打设管幕施工工序主要包括施工前准备、机械设备就位、钢管顶入、钢管连接、密封注浆及补偿注浆，其控制要点如下：桩基放样→桩位复测→桩机就位进场→钢管桩插入→打桩、焊接→桩孔取土→混凝土制备→桩体填芯→施工资料整理。S2.盾构掘进过站，步骤S1、步骤S2的前后顺序互不影响，可根据工程实际情况选择先后顺序，以保证整个工期时间可控并在预期范围内。S3.盾构隧道与拟建车站区域连接的端头管片内进行加固并做密封处理1）盾构隧道与拟建车站区域连接的端头管片内进行临时加固；在盾构隧道与拟建车站区域连接的一端管片内，竖直设置临时加固支撑，以防止管片变形开裂，临时加固支撑设置在隧道填充墙远离拟建车站区域一侧，自隧道填充墙远离拟建车站区域一侧的侧立面起、至距离该侧立面30m的范围内；临时加固支撑呈九宫格布置，每根水平钢支架和竖直钢支架两端均设置弧形钢板，竖直钢支架与弧形钢板采用加劲板连接，弧形钢板的弧度与相应位置管片弧度匹配；且在两个水平钢支架以及竖直钢支架之间靠近管片处设置连接纵向拉通等边角钢，保证整体性；九宫格临时加固支撑位于每片盾构管片的中部，沿隧道延伸方向均匀间隔设置，相邻九宫格临时加固支撑之间的距离为每片盾构管片的长度；2）在盾构隧道与拟建车站区域连接位置的管片内设置隧道内密封加固墙，在开挖车站时起到加固和防水作用；S4.待S3加固密封处理混凝土达到设计强度后，破除拟建车站与隧道连接区域的管片。S5.开挖下部导洞并施做初期支护，为减小群洞效应，导洞开挖采用先下后上，先边后中间隔开挖。下部导洞采用类似先行导洞结构，做一个拱，同样需要超前小导管注浆加固拱部地层，上部导洞在管幕保护下开挖成矩形，无需做拱。下部导洞开挖完成后，开始施工下部导洞之间横通道。S6.每个作业面施工到结构分界里程线后，后退施做条形基础，在靠中间的两个下部导洞内施做底纵梁下防水层，然后施做中间立柱下底纵梁，施做边桩和钢管柱，边桩采用隔三挖一的方法施工，钢管柱顺序作业施工。S7.边桩和钢管柱施工完成后，进行桩顶冠梁、中柱顶纵梁的施工，然后边桩分别与其所在上下部导洞间、先行导洞拱顶与管幕间均采用C20混凝土回填。S8.对称开挖上部处于两端和中间的导洞之间的土体，上部两个处于中间的导洞间土体需在上部导洞土体开挖10-15米后再开挖。S9.凿除上部导洞部分初期支护结构，并施做顶部扣拱二衬。S10.待扣拱二衬达到设计强度后，向下开挖土体至中板底设计标高，边开挖边施工桩间网喷混凝土，施做地膜，铺设侧墙防水层，浇筑站厅层侧墙、中板结构。S11.待中板结构达到设计强度，沿车站中板底部，分段开挖土体至底板位置，挖土过程中不得破坏下部导洞初期支护结构，土体开挖完成后破除部分下部导洞初期支护结构，快速施做下底板混凝土垫层，铺设防水层，浇筑底板及站台层侧墙结构，结构封闭。所述步骤S1中管幕打设的具体步骤如下：（1）为减小管幕施工引起的地层变形，管幕施工采用螺旋钻孔顶管法，钢管中间安装螺旋出土器，以外管顶进为主、管内螺旋出土为辅。钢管的顶进采用欠土方式，出土跟顶进同步进行，钢管跟土体之间无缝隙，减小对地层的扰动。该工法具有安全性高、适应性强和打设精度高等优点。（2）顶管过程中应严格控制顶进速度，使顶进速度与出土相协调，以减少顶力，控制管幕顶进过程中对土体的扰动。（3）管幕在顶进过程中，如出现出土超量的情况，会加剧管幕上方的地层扰动。施工时应根据设计出土量对现场进行实时监控，若出现顶进速度与出土量不匹配或出土方量严重超标的情况，应及时停止顶进，分析原因，在确保地层稳定后继续顶进。（4）管幕施工过程中应严格控制打设精度，若管幕上抬或下沉都将影响后续正常施工。同时，若精度控制不当，会对锁扣造成较大的破坏。管幕施工的允许偏差如下：圆度允许偏差为±1%；孔位偏差为±20mm；轨迹偏差为1%。管幕施工时，利用钻杆内装入的光学装置，通过全站仪来测量方位，及时发现管幕钻进的偏差，通过钻杆及时调整钻头前端的楔形板方向进行纠偏，严格控制轴线，确保施工精度。（5）管幕打设完成后，及时拔出钻杆，对管幕端头进行封堵，并预留砂浆填充口和出气孔。根据设计要求，应对管幕内部采用砂浆填充，砂浆填充过程中应严格把控预拌砂浆质量，利用出气观察孔，确保砂浆充填密实。同时，利用管幕外侧补偿注浆管，及时对管幕外侧的地层进行补偿注浆。（6）管幕上方若有管线，应在施工中加强控制，防止对管幕上方管线造成破坏。本专利技术的有益效果是：本专利技术兼适用于浅埋深埋车站开挖，先在隧道管片与拟建车间结构连接处附近进行加固密封处理，然后破除管片，利用先行导洞打设管幕，形成一个能够抵御结构上部土体荷载的强支护结构，继而在管幕保护下进行洞桩法后续施工，保证了环境设施几乎不受影响，进而也节约了经济成本，具有极强的经济效益和社会价值，能够广泛应用到类似工程中。附图说明图1是车站主体结构横截面示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法，其特征是，施工步骤如下：/nS1. 施做初期支护并开挖先行导洞，打设管幕做超前支护；/nS2.盾构掘进过站，步骤S1、步骤S2的前后顺序互不影响；/nS3.盾构隧道与拟建车站区域连接的端头管片内进行加固并做密封处理；/nS4.待步骤S3中加固密封处理混凝土达到设计强度后，破除拟建车站与隧道连接区域的管片；/nS5.开挖导洞并施做初期支护，下部导洞施工完成后，开始施工下部导洞之间横通道；/nS6.每个作业面施工到结构分界里程线后，施做条形基础，在靠中间的两个下部导洞内施做底纵梁下防水层，然后施做中间立柱下底纵梁，施做边桩和钢管柱，钢管柱顺序作业施工；/nS7.边桩和钢管柱施工完成后，进行桩顶冠梁、中柱顶纵梁的施工；/nS8.对称开挖上部处于两端和中间的导洞之间的土体；/nS9.凿除上部导洞部分初期支护结构，并施做顶部扣拱二衬；/nS10.待扣拱二衬达到设计强度后，向下开挖土体至中板底设计标高，边开挖边施工桩间网喷混凝土，施做地膜，铺设侧墙防水层，浇筑站厅层侧墙、中板结构；/nS11.待中板结构达到设计强度，沿车站中板底部，分段开挖土体至底板位置，挖土过程中不得破坏下部导洞初期支护结构，土体开挖完成后破除部分下部导洞初期支护结构，快速施做下底板混凝土垫层，铺设防水层，浇筑底板及站台层侧墙机结构，结构封闭。/n...

【技术特征摘要】
1.一种先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法，其特征是，施工步骤如下：
S1.施做初期支护并开挖先行导洞，打设管幕做超前支护；
S2.盾构掘进过站，步骤S1、步骤S2的前后顺序互不影响；
S3.盾构隧道与拟建车站区域连接的端头管片内进行加固并做密封处理；
S4.待步骤S3中加固密封处理混凝土达到设计强度后，破除拟建车站与隧道连接区域的管片；
S5.开挖导洞并施做初期支护，下部导洞施工完成后，开始施工下部导洞之间横通道；
S6.每个作业面施工到结构分界里程线后，施做条形基础，在靠中间的两个下部导洞内施做底纵梁下防水层，然后施做中间立柱下底纵梁，施做边桩和钢管柱，钢管柱顺序作业施工；
S7.边桩和钢管柱施工完成后，进行桩顶冠梁、中柱顶纵梁的施工；
S8.对称开挖上部处于两端和中间的导洞之间的土体；
S9.凿除上部导洞部分初期支护结构，并施做顶部扣拱二衬；
S10.待扣拱二衬达到设计强度后，向下开挖土体至中板底设计标高，边开挖边施工桩间网喷混凝土，施做地膜，铺设侧墙防水层，浇筑站厅层侧墙、中板结构；
S11.待中板结构达到设计强度，沿车站中板底部，分段开挖土体至底板位置，挖土过程中不得破坏下部导洞初期支护结构，土体开挖完成后破除部分下部导洞初期支护结构，快速施做下底板混凝土垫层，铺设防水层，浇筑底板及站台层侧墙机结构，结构封闭。


2.如权利要求1所述的先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法，其特征是，步骤S1中，所述塑胶泥为40Be水玻璃拌42.5MPa水泥制成。


3.如权利要求1所述的先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法，其特征是，步骤S1中，所述超前小导管采用直径为42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管；超前小导管单节长为4.0m；超前小导管壁加工注浆花孔，孔径为φ6mm，间距为15cm呈梅花形排列，前端20cm制作成蒜瓣状锥形，尾端30cm范围内不钻孔作为止浆段；对Ⅳ级围岩劈裂、压密注浆时布置单排管；对V级围岩可布置双排管；在地下水丰富的松软层，布置双排以上的多排管；渗入性注浆采用单排管；大断面或注浆效果差时，采用双排管。


4.如权利要求1所述的先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法，其特征是，步骤S1中，所述先行导洞开挖跨度小于4m，总开挖跨度小于12m，开挖高度小于5m，采用一次或多次台阶法开挖。


5.如权利要求1所述的先隧后站管幕洞桩法开挖车站结构的施工方法，其特征是，步骤S3中，所述密封加固墙的厚度为单节管片长度的3倍。


6.如权利要求1所述的先隧后站管幕洞桩法开...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊，胡庄，黄吉俪，刘文博，陈璐，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南;46