一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法与流程

1.本发明涉及地下结构技术领域，具体为一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法。


背景技术：

2.地铁车站根据成本、建筑结构以及客流组织等因素，将地铁站台分为了“岛式站台”和“侧式站台”。岛式站台又名中置式站台、中央站台，是一种非常常见的地铁站台，路轨在两旁，站台被夹在中间，形成一个类似“岛”的形状。侧式站台又称为侧式月台，是仅位于一条铁路或一条公路车道的一侧的站台。侧式站台是车站的基本类型，而岛式站台是侧式站台的基础上衍生出来的。相对岛式站台，侧式站台是指路轨在中央，而站台就在左右两侧的设计。目前，岛式站台被广泛应用，由于其管理上比较集中方便，乘客中途折返较为方便。站台利用率高，可以分散人流。在上下行列车不同时到达时，可互相调节。但是仍不可避免有该方式的缺点，如站台建筑费用大，站台延长困难，需设中间站厅等。
3.在现有技术中，地铁车站大多采用明挖法进行车站结构施工，明挖法施工地铁车站结构具有安全性高、工法相对成熟的优点，然而采用明挖施工由于开挖面积大，施工时对周边环境影响较大，容易造成交通堵塞。另一种较为广泛的施工方法为盖挖法，又分为顺作法及逆作法。盖挖顺作法与明挖法不同在于增加了临时路面的费用及施工工艺。而盖挖逆作法是先期施工结构顶板，在结构顶板的保护下，逐层向下开挖基坑，施作车站主体基坑，盖挖逆作法适用于路面临时交通可暂时中断的情况，相比较明挖而言，对路面交通的影响周期较短。但是采用工程造价较低的明挖法和盖挖法对居民影响太大，而且前期投入较高，使用的局限性决定了两者都不是较好的施工方法。
4.而盾构法，因其具有较高的施工效率和较好的地层沉降控制效果，成为近年来地铁隧道区间施工的首选工法。盾构法隧道施工中，可分为先站后线和先线后站的方法。第一种方法，盾构机从起点车站的始发井向目标车站的接收井推进，到达目标车站后，在车站端头井掉头或调出。其中盾构过站是一个关键技术问题，需先用明挖法或暗挖法修建车站，并作为盾构的始发井及接收井。盾构推进至车站为之前，需适当扩大车站宽度和底板深度，让盾构拖拉过站，加快施工进度。这种工法可以最大限度地避免车站施工对盾构区间施工的干扰，充分发挥了盾构机施工速度快和长距离掘进的优势，但需要扩大车站断面(加宽、加深)，会对车站施工产生较大干扰，增加了车站的工程量和造价。第二种方法，先线后站，是一种先行施工盾构隧道进行车站施工的工法。能够大幅度缩短建设周期，提高地铁工程的建设质量，确保施工期间的安全和极大地减少对周围环境的影响，并通过盾构法的长距离应用，产生规模效应，总体上降低工程造价。
5.常规的盾构区间隧道为双洞双线形式，但是存在单侧站台空间偏小，空间贯通性、通视性较差，及使用舒适度偏低等问题。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术的不足，吸纳各技术的优点，本发明提供一种基于机械法小扩挖断面分离岛式地铁站台施工方法，采用先线后站的方法，盾构法开挖两侧正线，并扩挖横向连接通道两端，来建造地铁站台的施工方法，可实现在城市复杂建设环境下快速、高效和经济地建造地铁工程。本发明提供如下技术方案：一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，包括以下步骤：
7.s1、采用盾构机先行掘进两侧正线隧道；
8.s2、在横向连接通道与隧道接口处设置玻璃纤维筋盾构管片；
9.s3、两侧正线隧道贯通后，在待施工横向连接通道处浇筑高强钢管混凝土组合结构柱；
10.s4、完成两侧正线主隧道支护后，拆除或破除横向连接通道与隧道接口处的玻璃纤维筋盾构管片；
11.s5、将扩挖设备运送至待施工处，采用机械法对横向连接通道两端进行小断面扩挖；
12.s6、对扩挖后土体进行初步支护和二次衬砌，为横向连接通道做准备；
13.s7、完成两线连接通道扩挖后，连接通道开挖设备入场，对两线连接通道进行掘进开挖；
14.s8、清理隧道，安装站台板；
15.s9、完成地铁站台结构施工。
16.优选的，所述步骤s1具体包括：采用盾构机完成两侧地铁正线隧道掘进，使用螺旋输送机或皮带机进行出渣，并拼装盾构管片。
17.优选的，所述横向连接通道与隧道接口处盾构管片采用预制玻璃纤维筋管片。
18.优选的，所述步骤s3具体包括：对横向连接通道与隧道接口处进行支护，采用钢筋混凝土现浇纵梁和矩形高强钢管混凝土组合结构柱，并预设柱距，在管片与现浇钢筋混凝凝土梁接缝处预留钢筋接驳器，实现与现浇钢筋混凝土纵梁的固结，同时盾构管片预留纵向防水嵌槽。
19.优选的，所述步骤s5具体包括：采用横轴铣挖头对隧道两侧正线与横向连接通道处扩挖区分上部和下部进行扩挖，出渣时将挖头更换为挖斗，运输渣土进行出渣。
20.优选的，所述步骤s6具体包括：对已完成扩挖的扩挖区进行初步支护和二次衬砌，初支区范围内设置钢拱架安装机、锚杆钻机、喷浆机械手完成二次衬砌区的初步支护；随后对二次衬砌区进行对称二衬支护，在现浇混凝土纵梁与现浇混凝土二衬接缝处进行处理，在钢筋混凝土纵梁接封面预留钢筋接驳器，接缝预埋中埋式钢板止水带。
21.优选的，所述步骤s7具体包括：清理两侧正线隧道后，将敞开式掘进顶管机运输至横向连接通道处，准备进行连接通道施工，破除对称二次衬砌区与横向连接通道处的盾构管片，使用敞开式掘进顶管机对连接通道进行施工。
22.针对地铁车站不同类型、各施工方法优缺点及具体施工工序带来的影响，本专利提出一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法。通过先在左右两侧正线采用盾构施工的基础上，在横向连接通道与正线隧道管片之间进行对称扩挖，以增大站台空间，提高分离岛式车站客流量和运营舒适度，同时，又避免了常规岛式站台建筑费用大，站
台延长困难等缺陷。另一方面，选择先线后站，避免了扩大车站断面(加宽、加深)带来的工程量和成本，同时又利用了盾构法的低扰动、高效率等优点，对于地铁站台进行施工的方法。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.(1)充分发挥盾构法所具有的安全高效的技术优点；
25.(2)充分发挥暗挖法的优势，大大减少施工对周围环境和邻近建构筑物的影响；
26.(3)小断面扩挖提高了空间利用率和舒适度，对于中等及以上人流量车站，缓解了人流压力；
27.(4)扩挖工程量较小，极大降低了地层沉降控制的风险；
28.(5)有利于工序合理衔接，避免了区间盾构与车站施工的相互干扰。盾构直接掘进通过车站，避免了盾构解体、过站或调头的辅助工序，反之也避免的盾构施工对车站结构施工的干扰；
29.(6)有利于环境保护。由于采用盾构先行掘进，超前支护及地层加固后，才进行扩挖，对围岩的扰动小，有利于控制地层失水及围岩变形，站台隧道本身的拱顶沉降及收敛小，地表及地面建构筑物沉降小。
附图说明
30.图1为本发明的整体结构示意图；
31.图2为本发明的盾构管片、支护与二次衬彻处接缝局部放大示意图；
32.图3为本发明的可更换挖头的挖机示意图；
33.图4为本发明的扩挖区上部施工步骤示意图；
34.图5为本发明的扩挖区下部施工步骤示意图；
35.图中：1、盾构开挖区；2、扩挖区；3、横向连接通道区；4、二次衬砌区；5、预制玻璃纤维筋管片；6、高强钢管混凝土组合结构柱；7、盾构管片；8、站台板；9、管片与现浇钢筋混凝凝土梁接缝；10、现浇混凝土纵梁与现浇混凝土二衬接缝。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明提供一种技术方案：一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，包括以下步骤：
38.s1、采用盾构机先行掘进两侧正线隧道；
39.s2、在横向连接通道与隧道接口处设置玻璃纤维筋盾构管片；
40.s3、两侧正线隧道贯通后，在待施工横向连接通道处浇筑高强钢管混凝土组合结构柱；
41.s4、完成两侧正线主隧道支护后，拆除或破除横向连接通道与隧道接口处的玻璃纤维筋盾构管片；
42.s5、将扩挖设备运送至待施工处，采用机械法对横向连接通道两端进行小断面扩挖；
43.s6、对扩挖后土体进行初步支护和二次衬砌，为横向连接通道做准备；
44.s7、完成两线连接通道扩挖后，连接通道开挖设备入场，对两线连接通道进行掘进开挖；
45.s8、清理隧道，安装站台板；
46.s9、完成地铁站台结构施工。
47.作为本发明一优选实施方案，所述步骤s1具体包括：采用盾构机完成两侧地铁正线隧道掘进，使用螺旋输送机或皮带机进行出渣，并拼装盾构管片，优选的，其拼装方式可以为通缝拼装。
48.作为本发明一优选实施方案，所述向连接通道与隧道接口处盾构管片采用预制玻璃纤维筋管片。
49.作为本发明一优选实施方案，所述步骤s3具体包括：对横向连接通道与隧道接口处进行支护，采用钢筋混凝土现浇纵梁和矩形高强钢管混凝土组合结构柱，并预设柱距，优选的，柱距可选择5米，并在盾构管片上预留钢筋接驳器，实现与现浇钢筋混凝土纵梁的固结，同时盾构管片预留纵向防水嵌槽。
50.作为本发明一优选实施方案，所述步骤s5具体包括：采用横轴铣挖头对隧道两侧正线与横向连接通道处扩挖区分上部和下部进行扩挖，出渣时将挖头更换为挖斗，运输渣土进行出渣。
51.作为本发明一优选实施方案，所述步骤s6具体包括：对已完成扩挖的扩挖区进行初步支护和二次衬砌，初支区范围内设置钢拱架安装机、锚杆钻机、喷浆机械手完成二次衬砌区的初步支护；随后对二次衬砌区进行对称二衬支护，在现浇混凝土纵梁与现浇混凝土二衬接缝处进行处理，在钢筋混凝土纵梁接封面预留钢筋接驳器，接缝预埋中埋式钢板止水带。
52.作为本发明一优选实施方案，所述步骤s7具体包括：清理两侧正线隧道后，将敞开式掘进顶管机运输至横向连接通道处，准备进行连接通道施工，破除对称二次衬砌区与横向连接通道处的盾构管片，使用敞开式掘进顶管机对连接通道进行施工。
53.实施例1：
54.如图1所示，隧道依次分为盾构开挖区1、扩挖区2、横向连接通道区3和二次衬砌区4，还包括盾构管片7、高强钢管混凝土组合结构柱6、预制玻璃纤维筋管片5和站台板8。整体隧道两侧对称开挖，所有施工方式保持一致。
55.如下步骤：
56.盾构开挖区1范围内由7.7m盾构机完成两侧地铁正线隧道掘进，使用螺旋输送机或皮带机进行出渣，并采用通缝拼装盾构管片，管片厚度400mm。同时，在横向连接通道与隧道接口处，采用预制玻璃纤维筋管片5。
57.对横向连接通道与隧道接口处进行支护，采用1000
×
1600mm钢筋混凝土现浇纵梁和600
×
600mm矩形高强钢管混凝土组合结构柱6，柱距5m。如图2所示，在管片与现浇钢筋混凝凝土梁接缝9处预留钢筋接驳器，实现与现浇钢筋混凝土纵梁的固接，同时管片端头预留纵向防水嵌槽。
58.完成支护后，拆除横向连接通道接口处玻璃纤维筋管片5。挖机进场，如图3所示，准备进行扩挖。
59.如图4、5所示，采用横轴铣挖头对隧道两侧正线与横向连接通道处扩挖区2，分上部和下部进行扩挖。出渣时将挖头更换为挖斗，运输渣土进行出渣。
60.对已完成扩挖的扩挖区2进行初步支护和二次衬砌，初支区范围内设置钢拱架安装机、锚杆钻机、喷浆机械手完成二次衬砌区4的初步支护。
61.随后利用以上设备，对二次衬砌区4进行对称二衬支护。
62.二衬完成后，在现浇混凝土纵梁与现浇混凝土二衬接缝10处进行处理，如图2所示，在钢筋混凝土纵梁接封面预留钢筋接驳器，接缝10预埋中埋式钢板止水带。
63.完成扩挖及支护部分，清理两侧正线隧道后，将敞开式掘进顶管机运输至横向连接通道处，准备进行连接通道施工。
64.破除对称二次衬砌区4与横向连接通道处管片，使用敞开式掘进顶管机对连接通道进行施工。
65.完成两侧连接通道施工后，进行站台板8的安装。

技术特征：
1.一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、采用盾构机先行掘进两侧正线隧道；s2、在横向连接通道与隧道接口处设置玻璃纤维筋盾构管片；s3、两侧正线隧道贯通后，在待施工横向连接通道处浇筑高强钢管混凝土组合结构柱；s4、完成两侧正线主隧道支护后，拆除或破除横向连接通道与隧道接口处的玻璃纤维筋盾构管片；s5、将扩挖设备运送至待施工处，采用机械法对横向连接通道两端进行小断面扩挖；s6、对扩挖后土体进行初步支护和二次衬砌，为横向连接通道做准备；s7、完成两线连接通道扩挖后，连接通道开挖设备入场，对两线连接通道进行掘进开挖；s8、清理隧道，安装站台板；s9、完成地铁站台结构施工。2.根据权利要求1所述的一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：采用盾构机完成两侧地铁正线隧道掘进，使用螺旋输送机或皮带机进行出渣，并拼装盾构管片。3.根据权利要求1所述的一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，其特征在于，所述横向连接通道与隧道接口处盾构管片采用预制玻璃纤维筋管片。4.根据权利要求1所述的一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：对横向连接通道与隧道接口处进行支护，采用钢筋混凝土现浇纵梁和矩形高强钢管混凝土组合结构柱，并预设柱距，在管片与现浇钢筋混凝凝土梁接缝处预留钢筋接驳器，实现与现浇钢筋混凝土纵梁的固结，同时盾构管片预留纵向防水嵌槽。5.根据权利要求1所述的一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，其特征在于，所述步骤s5具体包括：采用横轴铣挖头对隧道两侧正线与横向连接通道处扩挖区分上部和下部进行扩挖，出渣时将挖头更换为挖斗，运输渣土进行出渣。6.根据权利要求1所述的一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，其特征在于，所述步骤s6具体包括：对已完成扩挖的扩挖区进行初步支护和二次衬砌，初支区范围内设置钢拱架安装机、锚杆钻机、喷浆机械手完成二次衬砌区的初步支护；随后对二次衬砌区进行对称二衬支护，在现浇混凝土纵梁与现浇混凝土二衬接缝处进行处理，在钢筋混凝土纵梁接封面预留钢筋接驳器，接缝预埋中埋式钢板止水带。7.根据权利要求1所述的一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，其特征在于，所述步骤s7具体包括：清理两侧正线隧道后，将敞开式掘进顶管机运输至横向连接通道处，准备进行连接通道施工，破除对称二次衬砌区与横向连接通道处的盾构管片，使用敞开式掘进顶管机对连接通道进行施工。

技术总结
本发明公开了一种基于机械法小扩挖断面的分离岛式地铁站台施工方法，包括采用盾构机先行掘进两侧正线隧道；在横向连接通道与隧道接口处设置玻璃纤维筋盾构管片等九个步骤，通过先在左右两侧正线采用盾构施工的基础上，在横向连接通道与正线隧道管片之间进行对称扩挖，以增大站台空间，提高分离岛式车站客流量和运营舒适度，同时，又避免了常规岛式站台建筑费用大，站台延长困难等缺陷，另一方面，选择先线后站，避免了扩大车站断面(加宽、加深)带来的工程量和成本，同时又利用了盾构法的低扰动、高效率等优点，对于地铁站台进行施工的方法。法。法。


技术研发人员：董艳萍 王杜娟 刘逸霄 姜宝臣 翟利华 严东 郭青 梅俊 刘召刚 吕剑英 张美琴 丁琳 杜志华 李现森 桑晓光 王东存 姚亮 徐韬 梁粤华
受保护的技术使用者：广州地铁设计研究院股份有限公司 中铁工程装备集团有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/8/28