[发明专利]一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法

说明书

本发明公开了一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法，涉及地下车站暗挖施工领域，所述方法包括：沿地下车站拱形顶板外轮廓施工纵向围护，沿顶板拱脚位置纵向施工左、右两侧边导洞；在支护完成的边导洞内施工竖向围护，竖向围护顶部设置冠梁；在边导洞内施工顶板拱脚及部分侧墙结构，拱脚与冠梁锚固，侧墙与边导洞之间设置临时横撑；对纵向围护下方土体进行超前预注浆加固，纵向逐段开挖纵向围护下土方、逐段施工拱形顶板结构，拱形顶板与拱脚连接成整体，对顶板背后进行回填注浆；拱顶结构贯通并达到设计强度后开挖车站地下一层土体，并破除永久结构范围内的边导洞初支，施工地下一层中板及侧墙结构；逐层开挖余下土体并施工余下车站结构。

技术领域

本发明公开涉及车站暗挖施工领域，尤其涉及一种大跨无柱地下车站暗挖修建方法。

背景技术

大城市市政交通问题日益突出，发展高速、大运量的城市地下铁道是解决这一问题的有效途径。由于地下车站跨度和竖向荷载较大，当前地下车站的主要结构形式为单柱双跨或双柱三跨箱型结构，车站结构柱的设置首先从建筑功能上遮挡了乘客视野、不利于人流组织、降低了车站内部空间的建筑美感，其次也减少了站台实际可用宽度、限制了楼扶梯组合、降低了车站运行效率；随着我国城市地铁建设的快速发展，无柱车站因其具有公共区域开阔、宽敞的特性，并且功能上视角效果好、使用便利，将在越来越多的城市轨道交通建设中得到运用。

目前，国内地下车站的修建多采用明挖法施工，但是地铁线路往往位于城市中心区，一般沿城市主干道敷设，地下车站两侧往往建筑物密集，上方管线众多，采用明挖或盖挖施工的地下车站占用道路时间较长，严重影响地面交通和市民生活，在交通无法中断、地面环境复杂等情况下，地下车站暗挖工法成为了另外一种选择。目前常用于第四系土层中大跨地下车站的传统暗挖工法有中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法。

中洞法、侧洞法和柱洞法均属于浅埋暗挖法中的分部开挖法，上述方法是将大断面分解成小断面，分部开挖并支护小断面形成大断面。这类方法存在以下问题：

（1）多次开挖对土层扰动大，不利于土层的稳定，下部开挖易对上部土层及支护、衬砌的扰动和破坏，导致该类工法不光地面沉降大，而且施工风险巨大；

（2）因工作面较多，相互干扰大，组织协调难度大，工效低，施工周期长；

（3）一般需要采用超前管棚、注浆加固等大量额外辅助措施，初期支护与主体结构间存在二次受力转换，初期支护废弃量大，工程造价高。

这类大跨断面分部开挖方法的应用越来越少，目前暗挖地下车站的主流施工方法是洞桩法。洞桩法实质上是通过在导洞内施工围护桩、中间立柱，通过暗挖施工顶拱，将盖挖法的围护桩、中间立柱及顶板施工转入地下进行，该工法在顶拱二衬结构完成后便可安全地进行地下开挖和结构施工。不过该工法导洞和扣拱仍采用分部开挖法施工，继承了分部开挖法的风险高、难度大、沉降大、造价高的特点，对覆土埋深有一定要求，一般要求地质条件和周边环境较好，很难适用于软弱土层或复杂环境下大型地下结构的修建。

以上地下车站的传统暗挖工法解决思路均是把大断面分解成小断面，通过分部开挖施工小跨结构，最终封闭成环实现大跨结构的修建，故传统暗挖工法对跨度限制较严，地质条件要求更高，无柱地下车站由于取消了中柱，顶板的覆土荷载成倍增加，传统暗挖工法由于施工风险大、施工难度大、工程造价高、施工周期长等一系列原因导致传统暗挖工法基本上无法应用于第四系土层的无柱地下车站，甚至很难应用于单柱双跨地下车站的施工。“三台阶七步开挖法”和“拱盖法”虽然能实现大跨无柱地下车站的暗挖修建，但是这类工法需充分利用围岩的自承能力，对围岩地质条件要求很高，覆土一般要求较深，断面曲率要求较大，其本质仍是分部开挖法，施工工艺复杂，对施工风险控制要求仍然较高，且工程造价高，仅在大连、青岛、重庆等岩层地区少数地下车站中应用。

因此，如果能提出一种无柱地下车站暗挖修建方法，既能解决地下车站传统暗挖工法地质条件要求高、风险大、工期长、成本高的技术难题，又能实现地下车站更开阔、美观的无柱化空间，最终推动地下车站在修建技术和使用功能上的双重进步。