地铁明暗挖施工的转换结构及其应用制造技术

本发明专利技术公开了能够有效提高大跨度深基坑明暗挖衔接处的施工安全性与稳定性的地铁明暗挖施工的转换结构及其应用。转换结构包括：第一导洞单元为两个且间隔排列；第一支撑组件沿第一洞体底部的外侧插入第一洞体下方的土体内；第二支撑组件设于第一洞体的洞顶上方；第二导洞单元设于两个第一导洞单元之间；第三支撑组件沿第二洞体底部的中部插入第二洞体下方的土体内；第四支撑组件设于第二洞体的洞顶上方；第三洞体为两个且分别设于第一洞体和第二洞体之间；第五支撑组件设于第三洞体的洞顶上方；拱顶结构包括第三洞体上方的第一拱顶、沿第一拱顶外侧延伸至与第一支撑组件连接的第二拱顶以及沿第一拱顶内侧延伸至与第三支撑组件连接的第三拱顶。支撑组件连接的第三拱顶。支撑组件连接的第三拱顶。

【技术实现步骤摘要】
地铁明暗挖施工的转换结构及其应用


[0001]本专利技术涉及地铁明暗挖施工的
，尤其涉及大跨度、大深度的地铁明暗挖双拱形隧道施工的
，具体而言，涉及地铁明暗挖施工的转换结构及其应用。

技术介绍

[0002]随着我国城市化建设的发展，城市轨道交通蓬勃发展，地下空间的利用逐渐集约化，新建基坑工程的深度和跨度呈日益增大趋势。由于城市内建筑物密度较大，基坑施工场地面积受限，基坑周围施工环境复杂等因素，使得基坑工程的施工难度日趋提升，因此，为了保证基坑安全施工的关键问题是保证基坑开挖面的稳定性，尽可能减少基坑开挖对周围环境的扰动，需要对基坑施工工艺提出了更为精细的质量要求。
[0003]作为目前基坑开挖中最基本、最常用的施工方法，明挖法能够有效解决土体稳定性问题，其施工技术简单、快速、经济及主体结构受力条件较好，在没有地面交通和环境等条件限制时成为首选。但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动较大等。暗挖法采用在地下挖洞的方式施工，其造价相对较高，施工风险相对较大，但不会影响路面通行。城市繁华区域地铁车站的站位布置受地面交通、地下管线、管廊、周边建筑物、既有轨道交通结构及规划控制地块等条件限制，部分车站不具备全明挖方案实施条件，而全暗挖方案造价高、工期长、施工难度大、风险高。因此，结合城市复杂建筑群环境下地铁施工特点，采用明挖与暗挖结合的方法，则可根据站位的具体情况，灵活布置施工方案，方便现场组织，降低施工难度与投资成本，在施工可行性、经济性上取得较好的效果。
[0004]在地铁车站明暗挖结合施工过程中，受围护结构和明暗挖结构施工步骤影响，车站明挖主体结构与区间、出入口暗挖结构衔接处受力复杂，一直是地铁结构施工中最为关键和困难的环节，在进行洞口围护桩破除及暗挖进洞、反挖、结构施工时，明挖转暗挖洞口处基坑支撑轴力、变形快速的增长、甚至会远远超过支撑轴力的设计值，可能引发衔接处结构损伤、开裂甚至漏水，从而导致基坑失稳，而二次破桩和反挖换拱架易再次扰动洞口土体，降低衔接处结构安全性，增加施工风险。对于复杂城市环境中的大跨度深基坑，结构安全问题更为严重。因此，在地铁车站明暗挖结合施工时，设计科学合理的转换结构十分重要。
[0005]目前，关于基坑明暗挖转换结构方面的现有技术，多局限于开挖跨度、深度较小的普通基坑工程，对于复杂城市环境中大跨度深基坑明暗挖转换结构方面的研究在现有技术中未见报道。例如，中国专利技术专利CN110206549A(名称为《一种市政交通隧道明暗挖转换结构及转换施工方法》)中提出了包括主体框架结构、管棚护拱、封头防水内衬墙以及基坑支护结构的转换结构，但其提出的转换结构仅适用于为单拱形结构，因此局限性较为明显。单拱形结构对地基基础要求较高，建筑高度受限，并不适用于大跨度、大深度的基坑工程。此外，单拱形结构施工较机械化、施工周期长，不适用于复杂城市环境。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种结构简单，施工简便，能够有效提高复杂城市大跨度深基坑明暗挖衔接处的施工安全性与稳定性的地铁明暗挖施工的转换结构、地铁明暗挖隧道的施工方法以及地铁明暗挖隧道。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了地铁明暗挖施工的转换结构，技术方案如下：
[0008]地铁明暗挖施工的转换结构，包括：第一导洞单元，包括第一洞体、第一支撑组件和第二支撑组件；所述第一导洞单元为两个且间隔排列；所述第一支撑组件沿第一洞体底部的外侧插入第一洞体下方的土体内；所述第二支撑组件设于第一洞体的洞顶上方；第二导洞单元，包括第二洞体、第三支撑组件和第四支撑组件；所述第二导洞单元设于两个第一导洞单元之间；所述第三支撑组件沿第二洞体底部的中部插入第二洞体下方的土体内；所述第四支撑组件设于第二洞体的洞顶上方；第三导洞单元，包括第三洞体和第五支撑组件；所述第三洞体为两个且分别设于第一洞体和第二洞体之间；第五支撑组件设于第三洞体的洞顶上方；其中，地铁隧道的拱顶结构包括第三洞体上方的第一拱顶、沿第一拱顶外侧延伸至与第一支撑组件连接的第二拱顶以及沿第一拱顶内侧延伸至与第三支撑组件连接的第三拱顶。
[0009]作为本专利技术第一方面的进一步改进，第一洞体和第二洞体的横截面的下部为矩形，上部为弧形。
[0010]作为本专利技术第一方面的进一步改进，第一拱顶的顶部高于第一洞体和第二洞体的顶部；第一洞体和第二洞体的宽度为4.5～5.5m；第一洞体和第二洞体的间距为5～6m。
[0011]作为本专利技术第一方面的进一步改进，所述第一支撑组件包括沿线路方向间隔排列的第一桩体以及连接第一桩体顶部的第一梁体；所述第三支撑组件包括沿线路方向间隔排列的第二桩体以及连接第二桩体顶部的第二梁体。
[0012]作为本专利技术第一方面的进一步改进，第一梁体的横截面为矩形；第二梁体的横截面为正六边形；第一桩体为混凝土桩；第二桩体的下端为混凝土桩，上端为钢管桩；第二桩体的插入深度大于第一桩体的插入深度；第一桩体和钢管桩的插入深度大于隧道的设计标高。
[0013]作为本专利技术第一方面的进一步改进，所述第一梁体位于第一洞体的底面上，所述第二拱顶与第一梁体连接；所述第二梁体位于第二洞体的底面的上方，所述第三拱顶与第二洞体的底面的上方的第二桩体连接。
[0014]作为本专利技术第一方面的进一步改进，第一导洞单元还包括填充在第二拱顶与其上方的第一洞体之间的第一混凝土；第二导洞单元还包括填充在第四支撑组件与其上方的第二洞体之间的第二混凝土。
[0015]作为本专利技术第一方面的进一步改进，所述第二支撑组件和第四支撑组件包括间隔排列的管棚以及位于管棚内侧的注浆管；所述第五支撑组件包括间隔排列的管幕。
[0016]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了地铁明暗挖隧道的施工方法，技术方案如下：
[0017]地铁明暗挖隧道的施工方法，包括以下步骤：
[0018]形成上述第一方面所述的地铁明暗挖施工的转换结构；
[0019]拆除拱顶结构下方的第一洞体和第二洞体；
[0020]开挖拱顶结构下方的土体至设计标高。
[0021]为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，提供了地铁明暗挖隧道，技术方案如下：
[0022]地铁明暗挖隧道，由上述第二方面所述的地铁明暗挖隧道的施工方法施工得到。
[0023]本专利技术具有以下优点：
[0024]1.在明暗挖衔接处施工本专利技术的转换结构，可以利用先行施工完成的明挖段作为进一步暗挖施工的进料、出渣通道，可显著降低进料、出渣费用。
[0025]2.本专利技术的转换结构取消使用了转换井，避免了由于转换井开挖导致的安全隐患，经济、环境效益明显。
[0026]3.本专利技术的转换结构的施工成本低，将管棚、管幕及拱形结构进行结合，避免既有结构物的拆除及交通疏散。
[0027]4.本专利技术的转换结构设置多个导洞，可以通过分阶段施工来有效的避免大规模施工机械的使用，方便复杂城市环境内的基坑开挖工程。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.地铁明暗挖施工的转换结构，其特征在于：包括：第一导洞单元，包括第一洞体(110)、第一支撑组件(120)和第二支撑组件(130)；所述第一导洞单元为两个且间隔排列；所述第一支撑组件(120)沿第一洞体(110)底部的外侧插入第一洞体(110)下方的土体内；所述第二支撑组件(130)设于第一洞体(110)的洞顶上方；第二导洞单元，包括第二洞体(210)、第三支撑组件(220)和第四支撑组件(230)；所述第二导洞单元设于两个第一导洞单元之间；所述第三支撑组件(220)沿第二洞体(210)底部的中部插入第二洞体(210)下方的土体内；所述第四支撑组件(230)设于第二洞体(210)的洞顶上方；第三导洞单元，包括第三洞体(310)和第五支撑组件(320)；所述第三洞体(310)为两个且分别设于第一洞体(110)和第二洞体(210)之间；第五支撑组件(320)设于第三洞体(310)的洞顶上方；其中，地铁隧道的拱顶结构(400)包括第三洞体(310)上方的第一拱顶(410)、沿第一拱顶(410)外侧延伸至与第一支撑组件(120)连接的第二拱顶(420)以及沿第一拱顶(410)内侧延伸至与第三支撑组件(220)连接的第三拱顶(430)。2.如权利要求1所述的地铁明暗挖施工的转换结构，其特征在于：第一洞体(110)和第二洞体(210)的横截面的下部为矩形，上部为弧形。3.如权利要求2所述的地铁明暗挖施工的转换结构，其特征在于：第一拱顶(410)的顶部高于第一洞体(110)和第二洞体(210)的顶部；第一洞体(110)和第二洞体(210)的宽度为4.5～5.5m；第一洞体(110)和第二洞体(210)的间距为5～6m。4.如权利要求1所述的地铁明暗挖施工的转换结构，其特征在于：所述第一支撑组件(120)包括沿线路方向间隔排列的第一桩体(121)以及连接第一桩体(121)顶部的第一梁体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：方世民，刁国君，夏曾银，何占江，张好参，李炳，梁世龙，谢亮，李挺武，李保仪，张姜飞，王世明，王宇峰，李响，曾勇，苏超，秦张越，
申请(专利权)人：北京中铁隧建筑有限公司西南交通大学，
类型：发明
国别省市：