一种地铁车站主体结构及其四联拱pba暗挖施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地铁车站施工技术领域，尤其是涉及一种地铁车站主体结构及其四联拱PBA暗挖施工方法。
【背景技术】
[0002]“PBA法”是利用小导洞施作粧梁形成主要传力结构，在暗挖拱盖下进行内坑开挖，常规采用“PBA法”施工地铁车站时，一般均经过八个主要步骤。地铁暗挖车站施工PBA法(也称洞粧法)于20世纪90年代在北京地铁复八线天安门西站施工中首次应用并取得成功，属于较新的一种施工工法。随着城市轨道交通的迅速发展，近些年来PBA法在北京地铁宣武门站、王府井站、国贸站，沈阳地铁青年大街站，大连地铁星海广场站等地铁车站施工中逐渐被广泛应用。
[0003]地铁车站采用PBA法施工相对于明挖法车站施工而言，其基本不受地面道路交通、地下管线及建构筑物的影响，征地拆迀、交通导改和管线改移等前期工作投入较小且容易开展。随着我国城市轨道交通建设的蓬勃发展，PBA法暗挖车站的应用也越来越广泛。随着大量工程实践及理论研究，PBA暗挖车站施工技术不断完善，应用范围进一步扩大，使城市繁华街道中地铁车站修建所面临的交通导改、管线改移和房屋拆迀等难题得到了很好的解决，现已较多地应用于地面交通繁华的城市地下工程建设中，创造了巨大的社会和经济效益。
[0004]但目前国内采用的PBA暗挖地铁车站基本为一柱两拱或两柱三拱结构，暗挖车站主体结构施工完成后需在主体之外另行设置面积较大的风道或设备用房，这就增大了施工所需地面占地面积，加大了拆改工作量及前期投入，同时带来了很多工期上的不确定因素。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地铁车站主体结构，其结构设计合理、整体结构稳固、造价低且施工简便、使用效果好，采用四联拱结构且能一次暗挖施工成型，施工工期能得到有效保证。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种地铁车站主体结构，其特征在于:包括开挖形成的车站内部主体结构、多根由前至后布设在所述车站内部主体结构左侧的左边粧、多根由前至后布设在所述车站内部主体结构右侧的右边粧、三组由左至右布设于所述车站内部主体结构内部的中柱、搭设在所述车站内部主体结构中部且呈水平向布设的中板和布设在所述车站内部主体结构正上方的主体拱部，三组所述中柱均位于左边粧和右边粧之间且每组所述中柱均包括多根沿所述车站内部主体结构的纵向长度方向由前至后布设的所述中柱，三组所述中柱由左至右分别为第一中柱、第二中柱和第三中柱；所述左边粧、右边粧、第一中柱、第二中柱和第三中柱均呈竖直向布设；所述车站内部主体结构底部由左至右设置有第一底纵梁、第二底纵梁和第三底纵梁，所述车站内部主体结构顶部由左至右设置有第一顶纵梁、第二顶纵梁和第三顶纵梁，所述第一顶纵梁、第二顶纵梁和第三顶纵梁分别位于第一底纵梁、第二底纵梁和第三底纵梁的正上方，所述第一底纵梁、第二底纵梁、第三底纵梁、第一顶纵梁、第二顶纵梁和第三顶纵梁均沿所述车站内部主体结构的纵向长度方向布设，多根所述第一中柱均支撑于第一底纵梁与第一顶纵梁之间，多根所述第二中柱均支撑于第二底纵梁与第二顶纵梁之间，多根所述第三中柱均支撑于第三底纵梁与第三顶纵梁之间；每组所述中柱中前后相邻两根所述中柱的中部之间均设置有一根沿所述车站内部主体结构的纵向长度方向布设的中纵梁；所述中板搭设于三组所述中柱的中部，所述中板左侧支撑在多根所述左边粧上且其右侧支撑在多根所述右边粧上，所述中板支撑在所述中纵梁上；
[0007]所述车站内部主体结构的底板和侧墙上均设置有车站主体结构二次衬砌结构；所述主体拱部的左右两侧拱脚分别支撑在左侧冠梁和右侧冠梁上，所述左侧冠梁和右侧冠梁呈平行布设，所述左侧冠梁支撑于多根所述左边粧顶部，且右侧冠梁支撑于多根所述右边粧顶部；所述主体拱部为四联拱且其由第一拱段、第二拱段、第三拱段和第四拱段从左至右连接而成，所述第一拱段支撑于左侧冠梁与第一顶纵梁之间，所述第二拱段支撑于第一顶纵梁与第二顶纵梁之间，所述第三拱段支撑于第二顶纵梁与第三顶纵梁之间，所述第四拱段支撑于第三顶纵梁与右侧冠梁之间；所述第一拱段、第二拱段、第三拱段和第四拱段的结构相同且其均包括初支扣拱和布设在初支扣拱下方的扣拱二次衬砌结构，所述车站主体结构二次衬砌结构与所述主体拱部的扣拱二次衬砌结构连接组成一个整体式二次衬砌结构；
[0008]所述左侧冠梁布设于预先开挖形成的上部第一导洞的外侧边墙底部，所述右侧冠梁布设于预先开挖形成的上部第五导洞的外侧边墙底部，所述第一顶纵梁、第二顶纵梁和第三顶纵梁分别布设于预先开挖形成的上部第二导洞、上部第三导洞和上部第四导洞的内侧上部，所述第一底纵梁、第二底纵梁和第三底纵梁分别布设于预先开挖形成的下部第二导洞、下部第三导洞和下部第四导洞的内侧下部，多根所述左边粧的底部均支撑于第一水平基础上，多根所述右边粧的底部均支撑于第五水平基础上，所述第一水平基础和第五水平基础均沿所述车站内部主体结构的纵向长度方向布设，所述第一水平基础位于预先开挖形成的下部第一导洞的内侧底部，所述第五水平基础位于预先开挖形成的下部第五导洞的内侧底部。
[0009]上述一种地铁车站主体结构，其特征是:所述第一顶纵梁、第二顶纵梁和第三顶纵梁分别布设于上部第二导洞、上部第三导洞和上部第四导洞的纵向中心线上，所述第一底纵梁、第二底纵梁和第三底纵梁分别布设于下部第二导洞、下部第三导洞和下部第四导洞的纵向中心线上；
[0010]所述上部第一导洞、上部第二导洞、上部第三导洞、上部第四导洞和上部第五导洞由左至右进行布设，所述下部第一导洞、下部第二导洞、下部第三导洞、下部第四导洞和下部第五导洞由左至右进行布设，所述上部第一导洞、上部第二导洞、上部第三导洞、上部第四导洞和上部第五导洞分别位于下部第一导洞、下部第二导洞、下部第三导洞、下部第四导洞和下部第五导洞的正上方。
[0011]上述一种地铁车站主体结构，其特征是:所述上部第一导洞内位于第一拱段上方的区域为第一混凝土回填区，上部第五导洞内位于第四拱段上方的区域为第五混凝土回填区，所述上部第二导洞内位于第一顶纵梁、第一拱段和第二拱段上方的区域为第二混凝土回填区，所述上部第三导洞内位于第二顶纵梁、第二拱段和第三拱段上方的区域为第三混凝土回填区，所述上部第四导洞内位于第三顶纵梁、第三拱段和第四拱段上方的区域为第四混凝土回填区。
[0012]上述一种地铁车站主体结构，其特征是:所述下部第二导洞、下部第三导洞和下部第四导洞的内侧底部分别设置有供第一底纵梁、第二底纵梁和第三底纵梁布设的第二水平基础、第三水平基础和第四水平基础，所述第二水平基础、第三水平基础和第四水平基础均沿所述车站内部主体结构的纵向长度方向布设，所述第一底纵梁、第二底纵梁和第三底纵梁分别布设在第二水平基础、第三水平基础和第四水平基础上。
[0013]上述一种地铁车站主体结构，其特征是:所述左边粧和右边粧均为钢筋混凝土粧且二者均为人工挖孔粧；三组所述中柱均为钢管柱，所述钢管柱安装于钢管柱安装孔内，所述钢管柱包括呈竖直向布设的钢管、浇筑于钢管内的柱身混凝土结构和填充于钢管上下部外侧与所述钢管柱安装孔内壁之间的孔口混凝土结构。
[0014]上述一种地铁车站主体结构，其特征是:所述上部第一导洞、上部第二导洞、上部第三导洞、上部第四导洞、上部第五导洞、下部第一导洞、下部第二导洞、下部第三导洞、下部第四导洞和下部第五导洞的拱部均设置有超前注浆加固结构；所述第一拱段、第二拱段、第三拱段和第四拱段上均设置有超前注浆加固结构。
[0015]同时，本发明还公开了一种施工步骤简单、实现方便、施工工期短且工作量小、安全风险小、施工质量较易保证的地铁车站四联拱PBA暗挖施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
[0016]步骤一、导洞开挖及初期支护:对上部第一导洞、上部第二导洞、上部第三导洞、上部第四导洞、上部第五导洞、下部第一导洞、下部第二导洞、下部第三导洞、下部第四导洞和下部第五导洞分别进行开挖，开挖过程中同步对开挖完成的导洞洞壁进行初期支护，并获得初期支护结构；
[0017]步骤二、水平基础及底纵梁施工:待下部第一导洞、下部第二导洞、下部第三导洞、下部第四导洞和下部第五导洞均开挖完成后，在下部第一导洞和下部第五导洞的内侧底部分别施工第一水平基础和第五水平基础，并在下部第二导洞、下部第三导洞和下部第四导洞的内侧下部分别施工第一底纵梁、第二底纵梁和第三底纵梁；
[0018]步骤三、边粧及中柱施工:待上部第一导洞、上部第二导洞、上部第三导洞、上部第四导洞和上部第五导洞均开挖完成后，在上部第一导洞与下部第一导洞之间施工多根所述左边粧，并在上部第五导洞与下部第五导洞之间施工多根所述右边粧；同时，在上部第二导洞与下部第二导洞之间、上部第三导洞与下部第三导洞之间以及上部第四导洞与下部第四导洞之间分别施工一组所述中柱；
[0019]步骤四、冠梁、顶纵梁与导洞内拱段施工:待多根所述左边粧和多根所述右边粧均施工完成后，在多根所述左边粧顶部施工左侧冠梁，并在多根所述右边粧顶部施工右侧冠梁；同时，对第一拱段的初支扣拱中位于上部第一导洞内的初支扣拱节段进行施工，并对第四拱段的初支扣拱中位于上部第五导洞内的初支扣拱节段进行施工；
[0020]待三组所述中柱均施工完成后，分别在三组所述中柱顶部施工第一顶纵梁、第二顶纵梁和第三顶纵梁；同时，对第一拱段和第二拱段中位于上部第二导洞内的节段、第二拱段和第三拱段中位于上部第三导洞内的节段以及第三拱段和第四拱段中位于上部第四导洞内的节段分别进行施工；
[0021]步骤五、第一与第三拱段初支扣拱施工:按常规隧道初支扣拱的施工方法，由后向前对上部第一导洞与上部第二导洞之间以及上部第三导洞与上部第四导洞之间的土体或岩体进行开挖，且开挖过程中同步对第一拱段与第三拱段的初支扣拱进行施工；
[0022]所述上部第一导洞内位于第一拱段上方的区域为第一混凝土回填区，上部第五导洞内位于第四拱段上方的区域为第五混凝土回填区，所述上部第二导洞内位于第一顶纵梁、第一拱段和第二拱段上方的区域为第二混凝土回填区，所述上部第三导洞内位于第二顶纵梁、第二拱段和第三拱段上方的区域为第三混凝土回填区，所述上部第四导洞内位于第三顶纵梁、第三拱段和第四拱段上方的区域为第四混凝土回填区；
[0023]对第一拱段与第三拱段的初支扣拱进行施工过程中，由后向前对第一混凝土回填区、第二混凝土回填区、第三混凝土回填区、第四混凝土回填区和第五混凝土回填区分别进行混凝土回填；所述第一拱段与第三拱段的初支扣拱的施工进度相同；
[0024]步骤六、第二与第四拱段初支扣拱施工:按常规隧道初支扣拱的施工方法，由后向前对上部第二导洞与上部第三导洞之间以及上部第四导洞与上部第五导洞之间的土体或岩体进行开挖，且开挖过程中由后向前对第二拱段与第四拱段的初支扣拱进行施工；
[0025]所述第二拱段的初支扣拱的施工进度比第一拱段的初支扣拱的施工进度迟且二者的施工进度相差不小于10m，所述第四拱段的初支扣拱的施工进度比第二拱段的初支扣拱的施工进度迟且二者的施工进度相差不小于1m ;
[0026]步骤七、第一与第三拱段二次衬砌结构施工:按常规隧道二次衬砌施工方法，由后向前对第一拱段与第三拱段的扣拱