CN112576259A - 拱盖法车站从主体进附属施工方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种拱盖法车站从主体进附属施工方法及结构，除了架设第一支护结构、第二支护结构、第三支护结构以及第四支护结构以外，还设置了拱脚纵梁、转换环梁、转换纵梁以及支柱梁组成的现浇梁体系，该体系中，地层载荷可通过第一支护结构、第二支护结构和第四支护结构等传递至拱脚纵梁以及转换环梁，拱脚纵梁将载荷传递至岩层，而转换环梁将载荷传递至转换纵梁，转换纵梁再将载荷传递至支柱梁，由于支柱梁由附属初始段D的地面进行支撑，能够承受很大的载荷，稳定地支撑住转换纵梁以及支柱梁，确保附属初始段D与后挖硐室B交界处的稳定性，保证整个受力体系的强度，实现稳定地受力转换，提高施工转换的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及地铁施工技术领域，尤其是一种拱盖法车站从主体进附属施工方法及结构。
背景技术
我国部分城市市区基岩埋深浅，为规避常规的明挖或盖挖施工引起大量管线迁改、绿化迁移和交通拥堵等难题，城市轨道交通大跨暗挖工法的使用频率越来越高；受线路埋深及车站建筑提升高度限制，不少大跨暗挖隧洞主体结构位于上软下硬的岩石地层中，即拱顶位于强风化和中风化岩石中，拱脚位于中风化或微风化岩石中，主体结构大部分位于中风化和微风化岩石中。
传统的大跨暗挖隧洞施工工法有双侧壁导坑法、洞桩(柱)法等，但随着暗挖技术的发展，融入了拱桥、地铁盖挖顺筑法设计理念的拱盖法在青岛、重庆、贵阳等城市地铁现已大规模的采用。拱盖法施工的成功关键是拱脚的稳定性。一般双层初支拱盖法车站需从车站主隧洞开洞进入附属施工，由于开洞位置位于拱盖的拱脚位置，开洞过程中需进行受力转换，受力体系复杂，存在一定风险，是保证拱盖法顺利实施的关键节点。
目前，一般是在主体进附属的交界处采用钢架作为支护，如CN110905524A一种采用暗挖施工通道进行地铁车站隧道开挖支护的方法，仅仅采用门型钢架进行支撑，此外，CN107975383A公开了一种地下洞室丁字型交叉口开挖支护施工方法，申请号为申请号201910787403.8的发明申请公开了一种扩大拱脚初支拱盖法施工方法，均采用钢支护结构支撑正洞和支洞的相交处。此专利中进提及进入正洞施工方案，未提及正洞开挖过程中侧面开洞进入附属的方案。
在软弱岩层的隧道正洞施工中，部分现有技术在拱脚的两端设置混凝土横梁，用于加固岩层，如申请号为201811601157.4的发明专利公开了一种拱盖法暗挖地铁车站拱脚加固结构，包括依次布设在地铁车站二次衬砌上方的第一层拱盖支护、第二层拱盖支护、布设于第二层拱盖支护左右两侧拱脚处的拱脚桩及与拱脚桩连为一体的拱脚纵向梁；所述拱脚桩桩身沿拱脚切线布置；所述拱脚桩由型钢骨架及浇筑于型钢骨架钢壁内和桩孔内的细石混凝土构成；所述拱脚纵向梁沿地铁车站纵向布设于第二层拱盖支护左右两侧。该施工方法中的拱脚纵向梁为常规的水平梁，仅仅能够加固岩层，提高岩层的强度，从而加强支护的稳定性，且该技术用于主体的开挖，不涉及到出洞受力转换，如果直接将纵向梁用于主体进附属的交界处，仅仅依靠拱脚岩层对纵向梁进行支撑，也难以对主体拱脚进行稳定地支撑，何况拱脚处的岩层需要开挖得到附属隧道，更加影响岩层的支撑能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种拱盖法车站从主体进附属施工方法及结构，能够对拱盖进行稳定地支撑，实现稳定地受力转换，提高安全性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：拱盖法车站从主体进附属施工方法，包括
S1、在主体隧洞上台阶C上开挖先挖硐室A，先挖硐室A位于远离附属的一侧，并在先挖硐室A内架设第一支护结构以及竖直的中隔壁；
S2、在主体隧洞上台阶C上开挖后挖硐室B，并在后挖硐室B内架设第二支护结构，第二支护结构与中隔壁相连；
S3、逐榀开挖附属初始段D至合适的长度，并在附属初始段D内架设第三支护结构；
S4、在第一支护结构和第二支护结构的下表面架设第四支护结构，第四支护结构远离附属初始段D的一端延伸至拱脚并连接有拱脚纵梁钢筋，另一端到附属初始段D具有间距，在该间距中设置转换环梁钢筋，转换环梁钢筋的下端连接转换纵梁钢筋，转换纵梁钢筋的两端设置竖直的支柱梁钢筋；
S5、浇注拱脚纵梁、转换环梁、转换纵梁以及支柱梁；
S6、待拱脚纵梁、转换环梁、转换纵梁以及支柱梁的强度达到设计要求后，拆除中隔壁。
进一步地，步骤S3中，附属初始段D的断面呈矩形。
进一步地，步骤S3中，附属初始段D的开挖深度为1m。
进一步地，步骤S3中，第三支护结构包括多个型钢钢架，每个型钢钢架包括水平的顶部横梁以及位于顶部横梁两端的立柱，所述顶部横梁的长度方向沿附属初始段D的宽度方向布置。
进一步地，步骤S1中，第一支护结构包括拱形的第一初支钢架，第一初支钢架架设好后，向第一初支钢架喷射第一混凝土；
步骤S2中，第二支护结构包括拱形的第二初支钢架，第二初支钢架靠近附属初始段D的一端连接有锁脚涨壳式锚杆，锁脚涨壳式锚杆锚固在岩层中，第二初支钢架架设好后，向第二初支钢架喷射第二混凝土。
进一步地，步骤S1和S2中，在第一初支钢架和第二初支钢架上预留连接筋；
步骤S4中，第四支护结构包括第三初支钢架，第三初支钢架通过连接筋与第一初支钢架和第二初支钢架相连。
进一步地，步骤S6中，待拱脚纵梁、转换环梁、转换纵梁以及支柱梁的强度达到设计要求后，向第三初支钢架喷射第三混凝土，待第三混凝土的强度达到设计要求后，再拆除中隔壁。
拱盖法车站从主体进附属施工结构，包括主体隧洞上台阶C、先挖硐室A、后挖硐室B以及附属初始段D，先挖硐室A、后挖硐室B位于主体隧洞上台阶C的上方且通过中隔壁隔开，附属初始段D与后挖硐室B连通，所述先挖硐室A的拱顶设置有第一支护结构，后挖硐室B的拱顶设置有第二支护结构，附属初始段D的顶部设置有第三支护结构，所述第一支护结构和第二支护结构的下表面设置有第四支护结构，所述第四支护结构远离附属初始段D的一端延伸至拱脚并连接有拱脚纵梁，第四支护结构靠近附属初始段D的一端连接有转换环梁，转换环梁的下端连接有转换纵梁，转换纵梁位于附属初始段D与后挖硐室B的交界处，转换纵梁的两端设置有竖直的支柱梁，所述支柱梁的下端位于附属初始段D的地面上。
进一步地，所述第一支护结构包括拱形的第一初支钢架，第一初支钢架由第一混凝土进行包覆；第二支护结构包括拱形的第二初支钢架，第二初支钢架靠近附属初始段D的一端连接有锁脚涨壳式锚杆，锁脚涨壳式锚杆锚固在岩层中，且第二初支钢架由第二混凝土进行包覆；所述第四支护结构包括第三初支钢架，第三初支钢架通过连接筋与第一初支钢架和第二初支钢架相连，且第三初支钢架由第三混凝土进行包覆。
进一步地，所述附属初始段D的顶面为水平面，所述第三支护结构为由顶部横梁以及立柱组成的门型支架，顶部横梁的长度方向与附属初始段D的宽度方向一致。
本发明的有益效果是：本发明除了架设第一支护结构、第二支护结构、第三支护结构以及第四支护结构以外，还设置了拱脚纵梁、转换环梁、转换纵梁以及支柱梁组成的现浇梁体系，该体系中，地层载荷可通过第一支护结构、第二支护结构和第四支护结构等传递至拱脚纵梁以及转换环梁，拱脚纵梁将载荷传递至岩层，而转换环梁将载荷传递至转换纵梁，转换纵梁再将载荷传递至支柱梁，由于支柱梁由附属初始段D的地面进行支撑，能够承受很大的载荷，稳定地支撑住转换纵梁以及支柱梁，确保附属初始段D与后挖硐室B交界处的稳定性，保证整个受力体系的强度，实现稳定地受力转换，提高施工转换的安全性。此外，这种支护结构不影响主体隧道的连续施工，有利于保障主体隧道的施工效率。
附图说明
图1是经过步骤S1至S3施工后的示意图；
图2是经过步骤S1至S5施工后的示意图；
图3是图2的侧视示意图；
附图标记：先挖硐室A、后挖硐室B、主体隧洞上台阶C、附属初始段D、第一初支钢架11、中隔壁12、第一混凝土13、第二初支钢架21、锁脚涨壳式锚杆22、第二混凝土23、连接筋24、顶部横梁31、立柱32、第三初支钢架41、转换纵梁42、支柱梁43、拱脚纵梁44、第三混凝土45、转换环梁46。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2和图3所示，本发明的拱盖法车站从主体进附属施工结构，包括主体隧洞上台阶C、先挖硐室A、后挖硐室B以及附属初始段D，先挖硐室A、后挖硐室B位于主体隧洞上台阶C的上方且通过中隔壁12隔开，附属初始段D与后挖硐室B连通，所述先挖硐室A的拱顶设置有第一支护结构，后挖硐室B的拱顶设置有第二支护结构，附属初始段D设置有第三支护结构，所述第一支护结构和第二支护结构的下表面设置有第四支护结构，所述第四支护结构远离附属初始段D的一端延伸至拱脚并连接有拱脚纵梁44，第四支护结构靠近附属初始段D的一端连接有转换环梁46，转换环梁46的下端连接有转换纵梁42，转换纵梁42位于附属初始段D与后挖硐室B的交界处，转换纵梁42的两端设置有竖直的支柱梁43，所述支柱梁43的下端位于附属初始段D的地面上。
如图1所示，先挖硐室A和后挖硐室B的拱顶轮廓与主体隧道拱顶轮廓一致，先挖硐室A的地面略低于主体隧道的拱脚，后挖硐室B的地面与附属初始段D基本处于同样的高度，以保证后挖硐室B开挖完成后具有足够的空间，能够从后挖硐室B侧壁开挖附属初始段D。中隔壁12位于主体隧道的中间处，将先挖硐室A和后挖硐室B隔开，减小后挖硐室B开挖时对先挖硐室A造成的影响，同时中隔壁12起到支撑支护结构的作用，提高支护的安全和稳定性。
如图2所示，先挖硐室A、后挖硐室B和附属初始段D开挖完成后，在正式进行附属开挖之前设置现浇梁体系进行支护。现浇梁体系中的拱脚纵梁44下端面由岩层进行支撑，转换环梁46和转换纵梁42由支柱梁43进行支撑，可大幅度提高支护体系的强度，稳定、安全地完成附属初始段D与后挖硐室B交界处的受力转换。
第一支护结构、第二支护结构和第四支护结构可以是常规的支护结构，具体地：第一支护结构所述第一支护结构包括拱形的第一初支钢架11，第一初支钢架11由第一混凝土13进行包覆；第二支护结构包括拱形的第二初支钢架21，第二初支钢架21靠近附属初始段D的一端连接有锁脚涨壳式锚杆22，锁脚涨壳式锚杆22锚固在岩层中，且第二初支钢架21由第二混凝土23进行包覆；所述第四支护结构包括第三初支钢架41，第三初支钢架41通过连接筋24与第一初支钢架11和第二初支钢架21相连，且第三初支钢架41由第三混凝土45进行包覆。各层支护结构连接为一个整体，提高了强度和稳定性。
所述附属初始段D的顶面为水平面，所述第三支护结构为由顶部横梁31以及立柱32组成的门型支架，顶部横梁31的长度方向与附属初始段D的宽度方向一致。门型支架架设方便快捷，支撑能力强且不影响附属的正式施工。
拱盖法车站从主体进附属施工方法，包括
S1、在主体隧洞上台阶C上开挖先挖硐室A，先挖硐室A位于远离附属的一侧，并在先挖硐室A内架设第一支护结构以及竖直的中隔壁12。
S2、在主体隧洞上台阶C上开挖后挖硐室B，并在后挖硐室B内架设第二支护结构，第二支护结构与中隔壁12相连。
开挖先挖硐室A和后挖硐室B的目的在于提供附属初始段D的开挖空间，且随着先挖硐室A和后挖硐室B的开挖，形成主体隧道的拱顶。分两次开挖主体隧道的上部硐室，可减小每次挖掘的硐室的截面面积，降低施工难度，提高施工的安全性，具体地，先将先挖硐室A开挖完成后并对先挖硐室A进行支护，保证先挖硐室A的稳定和安全，中隔壁12起到辅助支撑的作用，提高支护的强度，同时将先挖硐室A和后挖硐室B隔开，在开挖后挖硐室B时，减小对先挖硐室A的影响，保证先挖硐室A的安全。后挖硐室B开挖完成后对其进行支护，可保证后挖硐室B的稳定性和安全性。
如图1所示，第一支护结构包括拱形的第一初支钢架11，第一初支钢架11的一端由岩层进行支撑，另一端与中隔壁12相连，第一初支钢架11架设好后，向第一初支钢架11喷射第一混凝土13。第二支护结构包括拱形的第二初支钢架21，第二初支钢架21靠近附属初始段D的一端连接有锁脚涨壳式锚杆22，锁脚涨壳式锚杆22锚固在岩层中，第二初支钢架21的另一端与中隔壁12相连，第二初支钢架21架设好后，向第二初支钢架21喷射第二混凝土23。第一初支钢架11和第二初支钢架21上预留连接筋24。
采用钢架并喷射混凝土结合的支护方式具有较高的支护强度，第一初支钢架11和第二初支钢架21由中隔壁12连接为一个整体，可提高支护的稳定性，且在第二初支钢架21上连接锁脚涨壳式锚杆22，进一步地提高支护强度。
S3、逐榀开挖附属初始段D至合适的长度，并在附属初始段D内架设第三支护结构。
附属初始段D作为附属的进洞通道，为了降低施工难度，附属初始段D的断面呈矩形，且附属初始段D的开挖深度为1m。附属初始段D的断面呈矩形，即附属初始段D的顶面为水平面，这样可以采用架设方便、支撑能力强的门型支架对附属初始段D进行支护，门型支架为多个，随挖随架设。门型支架采用型钢钢架，每个型钢钢架包括水平的顶部横梁31以及位于顶部横梁31两端的立柱32，支护时，顶部横梁31与附属初始段D的顶壁紧密贴合，顶部横梁31的长度方向沿附属初始段D的宽度方向布置，立柱32由地面进行支撑，可承受较大的载荷，因此不需要喷射混凝土就能够满足支护要求，架设快速方便，且门型支架的两立柱32之间具有足够的空间，不影响设备和人员等出入附属初始段D。
S4、在第一支护结构和第二支护结构的下表面架设第四支护结构，第四支护结构远离附属初始段D的一端延伸至拱脚并连接有拱脚纵梁钢筋，另一端到附属初始段D具有间距，在该间距中设置转换环梁钢筋，转换环梁钢筋的下端连接转换纵梁钢筋，转换纵梁钢筋的两端设置竖直的支柱梁钢筋。
第四支护结构包括第三初支钢架41，第三初支钢架41通过连接筋24与第一初支钢架11和第二初支钢架21相连，使得第一支护结构、第二支护结构、第四支护结构、转换环梁钢筋、转换纵梁钢筋、支柱梁钢筋以及拱脚纵梁钢筋连接为一个整体，共同受力，现浇梁体系浇注后，可将载荷传递至转换环梁46、拱脚纵梁44等，保证第一支护结构、第二支护结构、第四支护结构的安全性。
第一支护结构和第二支护结构组成第一层支护结构，第四支护结构为第二层支护结构，双层的支护结构结合现浇梁体系能够大幅度地提高支撑稳定性，保证进附属隧道转换处的稳定和安全。
S5、浇注拱脚纵梁44、转换环梁46、转换纵梁42以及支柱梁43。
转换环梁46的形状与拱顶的形状适配，保证良好的支撑效果。拱脚纵梁44的下端面由岩层进行支撑，转换纵梁42由支柱梁43进行支撑，而支柱梁43由附属初始段D的地面进行支撑。拱脚纵梁44、转换环梁46、转换纵梁42以及支柱梁43组成现浇梁体系，该体系中，地层载荷可通过第一支护结构、第二支护结构和第四支护结构等传递至拱脚纵梁44以及转换环梁46，拱脚纵梁44将载荷传递至岩层，而转换环梁46将载荷传递至转换纵梁42，转换纵梁42再将载荷传递至支柱梁43，由于支柱梁43由附属初始段D的地面进行支撑，支柱梁43将载荷传递至地面，地面比隧道的拱脚岩层能够承受更大的载荷，能够对支柱梁43进行稳定地支撑，使得支柱梁43可以稳定地支撑住转换纵梁42以及转换环梁46，确保附属初始段D与后挖硐室B交界处的稳定性，保证整个受力体系的强度，实现稳定地受力转换，提高施工转换的安全性。此外，这种支护结构不影响主体隧道的连续施工，有利于保障主体隧道的施工效率，如图3所示，支柱梁43与转换纵梁42呈门型分布，也不影响人员和设备进出附属初始段D。
S6、待拱脚纵梁44、转换环梁46、转换纵梁42以及支柱梁43的强度达到设计要求后，向第三初支钢架41喷射第三混凝土45，第三混凝土45可提高第三初支钢架41与第一初支钢架11和第二初支钢架21的连接强度，使得第一初支钢架11、第二初支钢架21和第三初支钢架41成为一个牢固的整体。待第三混凝土45的强度达到设计要求后，支护体系处于稳定状态，可拆除中隔壁12，继续主体的施工，同时可对附属进行施工。
综上，本发明通过双层初支拱盖法开挖车站主体隧洞，并在附属接口位置设置涨壳时锁脚锚杆、型钢钢架、现浇转换环梁、柱体系，完成附属接口位置的受力转换，保证了主体隧洞拱脚的稳定性，可以有效的保证主体隧洞在附属接口位置开洞的安全性，且不影响主体隧洞的连续施工，有效的提高施工效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.拱盖法车站从主体进附属施工方法，其特征在于，包括
S1、在主体隧洞上台阶C上开挖先挖硐室A，先挖硐室A位于远离附属的一侧，并在先挖硐室A内架设第一支护结构以及竖直的中隔壁(12)；
S2、在主体隧洞上台阶C上开挖后挖硐室B，并在后挖硐室B内架设第二支护结构，第二支护结构与中隔壁(12)相连；
S3、逐榀开挖附属初始段D至合适的长度，并在附属初始段D内架设第三支护结构；
S4、在第一支护结构和第二支护结构的下表面架设第四支护结构，第四支护结构远离附属初始段D的一端延伸至拱脚并连接有拱脚纵梁钢筋，另一端到附属初始段D具有间距，在该间距中设置转换环梁钢筋，转换环梁钢筋的下端连接转换纵梁钢筋，转换纵梁钢筋的两端设置竖直的支柱梁钢筋；
S5、浇注拱脚纵梁(44)、转换环梁(46)、转换纵梁(42)以及支柱梁(43)；
S6、待拱脚纵梁(44)、转换环梁(46)、转换纵梁(42)以及支柱梁(43)的强度达到设计要求后，拆除中隔壁(12)。
2.如权利要求1所述的拱盖法车站从主体进附属施工方法，其特征在于，步骤S3中，附属初始段D的断面呈矩形。
3.如权利要求1所述的拱盖法车站从主体进附属施工方法，其特征在于，步骤S3中，附属初始段D的开挖深度为1m。
4.如权利要求2所述的拱盖法车站从主体进附属施工方法，其特征在于，步骤S3中，第三支护结构包括多个型钢钢架，每个型钢钢架包括水平的顶部横梁(31)以及位于顶部横梁(31)两端的立柱(32)，所述顶部横梁(31)的长度方向沿附属初始段D的宽度方向布置。
5.如权利要求1所述的拱盖法车站从主体进附属施工方法，其特征在于，步骤S1中，第一支护结构包括拱形的第一初支钢架(11)，第一初支钢架(11)架设好后，向第一初支钢架(11)喷射第一混凝土(13)；
步骤S2中，第二支护结构包括拱形的第二初支钢架(21)，第二初支钢架(21)靠近附属初始段D的一端连接有锁脚涨壳式锚杆(22)，锁脚涨壳式锚杆(22)锚固在岩层中，第二初支钢架(21)架设好后，向第二初支钢架(21)喷射第二混凝土(23)。
6.如权利要求5所述的拱盖法车站从主体进附属施工方法，其特征在于，
步骤S1和S2中，在第一初支钢架(11)和第二初支钢架(21)上预留连接筋(24)；
步骤S4中，第四支护结构包括第三初支钢架(41)，第三初支钢架(41)通过连接筋(24)与第一初支钢架(11)和第二初支钢架(21)相连。
7.如权利要求6所述的拱盖法车站从主体进附属施工方法，其特征在于，步骤S6中，待拱脚纵梁44、转换环梁46、转换纵梁42以及支柱梁43的强度达到设计要求后，向第三初支钢架(41)喷射第三混凝土(45)，待第三混凝土(45)的强度达到设计要求后，再拆除中隔壁(12)。
8.拱盖法车站从主体进附属施工结构，其特征在于，包括主体隧洞上台阶C、先挖硐室A、后挖硐室B以及附属初始段D，先挖硐室A、后挖硐室B位于主体隧洞上台阶C的上方且通过中隔壁(12)隔开，附属初始段D与后挖硐室B连通，所述先挖硐室A的拱顶设置有第一支护结构，后挖硐室B的拱顶设置有第二支护结构，附属初始段D的顶部设置有第三支护结构，所述第一支护结构和第二支护结构的下表面设置有第四支护结构，所述第四支护结构远离附属初始段D的一端延伸至拱脚并连接有拱脚纵梁(44)，第四支护结构靠近附属初始段D的一端连接有转换环梁(46)，转换环梁(46)的下端连接有转换纵梁(42)，转换纵梁(42)位于附属初始段D与后挖硐室B的交界处，转换纵梁(42)的两端设置有竖直的支柱梁(43)，所述支柱梁(43)的下端位于附属初始段D的地面上。
9.如权利要求8所述的拱盖法车站从主体进附属施工结构，其特征在于，所述第一支护结构包括拱形的第一初支钢架(11)，第一初支钢架(11)由第一混凝土(13)进行包覆；第二支护结构包括拱形的第二初支钢架(21)，第二初支钢架(21)靠近附属初始段D的一端连接有锁脚涨壳式锚杆(22)，锁脚涨壳式锚杆(22)锚固在岩层中，且第二初支钢架(21)由第二混凝土(23)进行包覆；所述第四支护结构包括第三初支钢架(41)，第三初支钢架(41)通过连接筋(24)与第一初支钢架(11)和第二初支钢架(21)相连，且第三初支钢架(41)由第三混凝土(45)进行包覆。
10.如权利要求8所述的拱盖法车站从主体进附属施工结构，其特征在于，所述附属初始段D的顶面为水平面，所述第三支护结构为由顶部横梁(31)以及立柱(32)组成的门型支架，顶部横梁(31)的长度方向与附属初始段D的宽度方向一致。
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