一種在地鐵區間盾構隧道基礎上擴挖車站的暗挖施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在地鐵區間盾構隧道基礎上擴挖車站的結構及暗挖施工方法，屬于軌道交通施工技術領域。
【背景技術】
[0002]在眾多的地鐵建設施工工法當中，“盾構法”以其施工安全性高、施工速度較快、對周圍環境影響相對較小等特點在地鐵建設中得到了越來越廣泛的應用。然而，在國內以往的區間盾構法施工當中，對盾構的使用僅限于斷面形式簡單單一的區間隧道施工，在遇到盾構過站問題時，往往是先將盾構進行拆解，從當前盾構井內吊出，然后轉入另一盾構井，再將盾構重新組裝，進行施工；或者是先期將車站擴挖，將車站的寬度和底部進行擴大，然后利用拖拉設備將盾構拖拉過站。兩種過站方式不論從哪個角度來講都會使得盾構設備的利用效率大大降低，使盾構法的一次性連續掘進距離大大縮短。據北京目前在建的幾條地鐵線路上盾構法施工現狀統計，一臺實際施工的盾構機去除其在區間內窩工的時間，其施工非推進作業時間約占總施工推進作業時間的52.7%，這些非推進施工主要包括盾構機在過站時的盾構井的施工、盾構機的下井組裝、解體、吊出、轉場、掉頭、拖拉過站等，如果再加上盾構機在區間施工中的窩工情況，盾構機的實際施工速度會更慢，其利用率將會更低。此夕卜，由于現在的盾構法施工使得盾構機在施工期間靈活性差，其反復的拆裝組卸拖拉過站等大大降低的了盾構機的使用壽命。同時，盾構始發井、接收井、掉頭井的施工及盾構機的解體、吊出、轉場等所造成的額外的施工費用，使盾構法施工中的工程成本造價每km較盾構機正常推進的費用增加高達近10%左右；而對于盾構機的拖拉過站，涉及到加深加寬車站所帶來的額外費用，每km增加約6%?8%。可見，如何有效的減少盾構法施工中的非推進作業施工是提高盾構機的利用效率問題的關鍵所在。
【發明內容】
[0003]基于上述問題，本發明提出一種在地鐵區間盾構隧道基礎上擴建車站的結構及暗挖施工方法，其結構形式為簡支框架墻柱式雙層地鐵車站結構體系。其采用基坑外圍護結構進行擋土擋水；利用管片內支撐體系進行管片支護，對多余管片進行拆除，并利用矩形鋼板及“L”形鑄鐵拱腳梁對管片進行縱向約束；在采用暗挖法開挖出的橫通道內，構筑主體結構的底板和中立柱條形基礎及兩側墻柱間橫向支撐梁，并進行底板和墻柱、橫向支撐梁和墻柱間的連接；采用PBA工法對車站主體結構進行開挖施工，開挖底層車站空間時，拆除剩下的多余管片，并進行管片與墻柱間連梁的連接；利用構筑好的墻柱體系、側墻、中立柱等作為主體結構的豎向支撐體系，利用構筑好的底板、中板、頂板和橫向支撐梁作為主體結構的橫向支撐體系。其主要目的在于提供一種在采用盾構法施工的地下鐵道工程中修建地鐵車站的的新工藝，新方法，以減少盾構施工當中的非推進作業，提高盾構設備的利用效率。本發明主要用于解決現行條件下，區間盾構(指用于地鐵區間隧道的盾構設備直徑為6m左右，無法利用其開挖所形成的單一盾構隧道擴建地鐵車站)隧道擴建地鐵車站施工當中非推進作業過多，盾構設備使用效率低下的問題。
[0004]為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案為:
[0005]步驟一:在擬建地鐵車站范圍內構筑基坑外圍護結構(如排粧加止水帷幕或地下連續墻)，外圍護結構頂部澆筑冠梁并在冠梁靠近主體車站一側預留足夠長度鋼筋，其冠梁頂部標高應與地面標高相等。外圍護結構的嵌固深度應滿足整體穩定性和抗滲穩定性的要求；
[0006]步驟二:采用盾構設備施作地鐵區間隧道，在管片內部架設管片臨時內支撐體系，內支撐體系的結構形式為門式支撐結構，為便于施工和安全起見，每個臨時內支撐體系寬度以半個管片寬為宜，每一環管片施工期間，要保證至少有半環管片在內支撐體系的支撐之下，且相鄰臨時內支撐體系之間以縱向支撐桿件連接；
[0007]步驟三:對設計開口部位管片進行拆除，采用矩形鋼板與下切口處管片的預留鋼筋及預埋件進行連接，以“L”形鑄鐵拱腳梁結構與上切口處管片的預留鋼筋及預埋件進行連接，以對上切口處管片進行縱向約束，并在鑄鐵拱腳梁與管片之間澆筑防水混凝土進行防水；
[0008]步驟四:對并行盾構隧道對應開口間的土體進行小斷面橫通道開挖，待土體開挖完畢后，在橫通道內構筑抗拔粧、車站底板結構及墻柱結構，施作墻柱與開口管片上下切口處節點，澆筑兩側墻柱間支撐橫梁，施作墻柱與支撐橫梁節點，在兩側對應墻柱之間架設臨時鋼支撐。車站底板與墻柱底部澆筑在一起并同時澆筑車站主體結構中立柱基礎，中立柱基礎兩側與底板緊密連接并預留中立柱底部杯形口及節點連接件；
[0009]步驟五:對橫通道及管片上方土體進行注漿加固，利用出入口或風道位置，緊貼車站結構設置豎井，破粧開馬頭門構筑施工橫通道進入車站主體。對需開設導洞位置超前預注漿加固地層，采用臺階法對上層小導洞進行開挖并在小導洞內進行邊粧、邊粧冠梁、邊導洞鋼格柵預埋等施工，對小導洞內鋼格柵上方空間進行回填。
[0010]步驟六:在中導洞內進行頂縱梁施工并打設中立柱。打設拱部超前支護，進行扣拱施工，回填中導洞上部空間。縱向分段對稱破除中導洞兩側及相對邊導洞一側部分側墻，施工拱頂防水及二襯混凝土，為保持整體結構的穩定性，左右兩跨之間應分段對稱施工且分段距離應以當地地質水文條件設定。
[0011 ] 步驟七:縱向分段對稱開挖車站站廳層中板以上土體。開挖過程中，粧間噴射混凝土并采用復合土釘支護技術對其進行支護并及時進行中板、中縱梁、防水層及站廳層側墻施工；
[0012]步驟八:對站臺層剩余土體進行分段縱向對稱開挖，拆除剩余部分管片，在上切口處安裝“L”形鑄鐵拱腳梁并與墻柱部位所設拱腳梁進行焊接，下切口處安裝矩形鋼板，與墻柱處矩形鋼板焊接，完成整個底板結構的澆筑，在管片上下開口處，構筑墻柱間連梁結構，施作開口管片上下切口節點的構筑并在上節點外側澆筑防水混凝土以防水；
[0013]步驟九:拆除管片臨時內支撐體系，在盾構隧道內施工仰拱結構；
[0014]步驟十:拆除墻柱間臨時鋼支撐，構筑車站底層防水、側墻、站臺板，做好與上層結構的連接，完成主體結構施工；
[0015]有益效果
[0016]本發明所提出的一種在地鐵區間盾構隧道基礎上擴挖車站的結構及暗挖施工方法，有效的減少了盾構施工中的非推進作業，大大提高了盾構施工的施工效率，既為盾構機的長距離掘進提供了條件，也為車站位置的靈活選取提供了可能。同時，采用基坑外圍護粧體擋土擋水，既保證了結構主體的整體穩定性，也去除了施工過程中所隱藏的安全隱患。矩形鋼板和“L”形鑄鐵拱腳梁的應用不僅對開口處的管片起到了縱向約束的作用，也使得管片與墻柱及管片與墻柱間連梁的連接節點受力更加合理，防水處理更加簡單易行。橫通道的施工為底板的率先施工創造了條件，作為墻柱的橫向支撐之一，底板的施工加強了墻柱的穩定性。車站主體采用暗挖逆做法施工，安全可靠、對周圍環境影響小、施工效率高，在墻柱間加了橫向支撐梁，可更好保證結構整體的橫向穩定性。本發明技術合理，施工工法可靠易行，受力體系轉換簡單明確，質量易于控制，將徹底改變地下鐵道建設的常規程序，其施工應用將帶來巨大的經濟效益、社會效益和環保效益。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明并行區間盾構隧道基礎上擴建而成的地鐵車站標準斷面剖面圖，圖2為簡支框架墻柱式雙層地