一种新建地铁车站零距离暗挖下穿既有车站施工方法与流程

本发明涉及矿山法暗挖下穿施工，具体是指一种新建地铁车站零距离暗挖下穿既有车站施工方法。

背景技术：

1、矿山法暗挖下穿施工方法作为一种隧道、车站下穿既有结构物的施工工法，在地铁工程施工中得到了广泛的应用，并且取得了较为成熟的施工经验。随着地铁线路规划的不断增加，考虑新建地铁线路与既有线路的接驳、换乘，不可避免的出现新建地铁车站暗挖下穿既有地铁车站施工，由于既有地铁线路已投入运营，既有车站结构及线路沉降控制严格，且地铁车站结构宽度较大，对暗挖下穿造成的施工扰动敏感性高，常规矿山法暗挖施工开挖断面较大，初期支护刚度不足且封闭成环时间较长，极易造成上方既有车站结构沉降超限，影响运营安全，对施工进度及施工质量造成严重的影响。

2、因此，提供一种新建地铁车站零距离暗挖下穿既有车站施工方法，以解决目前存在的不足。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供一种新建地铁车站零距离暗挖下穿既有车站施工方法，通过全断面超前预注浆等措施进行掌子面加固，将开挖面分为上下14个宽约3m、高约4m的导洞，按照先柱后墙的顺序分区进行导洞开挖支护及结构施工，然后完成剩余结构顶板及底板施工，可很好的完成开挖过程中既有车站底板支撑受力转换，控制暗挖施工导致的既有车站结构沉降，保证运营安全。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种新建地铁车站零距离暗挖下穿既有车站施工方法，包括以下步骤：步骤(一)、超前预加固：暗挖段两侧掌子面同步施工，从围护桩端墙对掌子面做全断面超前预注浆加固，注浆孔布置间距为1m，注浆压力为0.5mpa；

3、步骤(二)、破除围护桩，开挖导洞一：破除围护桩端墙并在墙内安装破洞型钢钢架，导洞一侧壁打设小导管超前支护；台阶法开挖导洞一，每次开挖一榀型钢钢架长度，清理型钢钢架基底浮渣，架设型钢钢架并喷射混凝土，所述型钢钢架间距0.5m，部分所述型钢钢架顶部安设千斤顶，所述型钢钢架处打设锁脚锚管，型号采用无缝钢管，注浆压力为0.1～0.2mpa，长度l为2m；

4、同时，所述型钢钢架直接顶在既有车站结构底板上，钢架顶面与车站结构底板进行硬连接。

5、步骤(三)、开挖导洞二，千斤顶加载：小步距开挖导洞二，架设钢架形成初支闭环，导洞一、导洞二开挖掌子面间距为10m距离；开挖前在掌子面上对侧壁打设小导管超前支护，之后对导洞一的型钢钢架侧壁的千斤顶加载，预压地层，动态监测控制既有车站底板沉降；

6、步骤(四)、施工导洞一、导洞二内的二衬结构：在有柱子位置局部拆除中隔壁，其余位置的中隔壁不动，保留在导洞一、导洞二内，施做新建车站防水层及底板、纵梁、顶板、中柱的二衬结构。

7、步骤(五)、施工导洞三、导洞四内的二衬结构：在导洞一、导洞二内的二衬结构施做完成后，按照步骤(二)、步骤(三)继续开挖导洞三以及导洞四，然后按照步骤(四)施做导洞三、导洞四内的二衬结构；

8、步骤(六)、开挖导洞五：小步距开挖导洞五，凿除局部型钢钢架间混凝土，架设顶板间型钢支撑a，所述型钢支撑a两侧支撑在导洞一、导洞三钢架上；

9、步骤(七)、开挖导洞六：小步距开挖导洞六，凿除局部型钢钢架间混凝土，架设底板间型钢支撑b，所述型钢支撑b与型钢支撑a需架设在同一横剖面上；

10、步骤(八)、施工导洞五、导洞六内的二衬结构：凿除顶底板范围内的中隔壁混凝土，但保留型钢钢架不断，直接在导洞五、导洞六内施做二衬结构顶底板，并将导洞五两边的千斤顶、中隔壁的型钢钢架、型钢支撑a、型钢支撑b全部埋入二衬结构的范围内；

11、步骤(九)、拆除导洞一至导洞六中二衬结构范围内的初支结构：监测应力允许情况下，拆除二衬结构范围内的初支混凝土以及型钢钢架，所述型钢钢架局部露出二衬板的位置做好防腐防锈处理；

12、步骤(十)、开挖导洞七、导洞八：按照步骤(二)、步骤(三)继续开挖导洞七、导洞八；

13、步骤(十一)、施工导洞七、导洞八内的二衬结构：拆除中隔壁，在导洞七、导洞八内施做新建车站防水层及底板、边墙、顶板二衬结构，顶板与底板间钢管垂直支撑d、侧墙与初衬之间横向型钢支撑c与二衬结构同时架设，且型钢支撑c要埋到侧墙二衬结构范围内；施加垂直支撑d顶力，保证顶紧密贴。

14、步骤(十二)、开挖导洞九、导洞十：同步骤(六)、步骤(七)，开挖导洞九、导洞十，并对导洞十基底进行注浆加固，凿除局部型钢钢架间混凝土，并架设型钢支撑e、型钢支撑f，设置位置、间距及材质与型钢支撑a、型钢支撑b在同一平面上；

15、步骤(十三)、施工导洞九、导洞十内的二衬结构：凿除导洞九顶底板范围内的中隔壁混凝土，但保留型钢钢架不断，直接在导洞九、导洞十内施做二衬结构顶底板，并将导洞九两边的千斤顶、中隔壁的型钢钢架、型钢支撑e、型钢支撑f全部埋入二衬结构范围内；

16、步骤(十四)、拆除导洞七至导洞十中二衬结构范围内的初支结构：同步骤(九)，在二衬结构混凝土达到设计强度95％以上时，拆除二衬结构范围内的初支混凝土以及型钢钢架；型钢钢架局部露出二衬板的位置做好防腐防锈处理，之后在监测内力允许的情况下，拆除垂直支撑d，拆除过程中通过顶板与既有站底板间预埋管压力注浆控制沉降；

17、步骤(十五)、施工导洞十一至导洞十四范围内的二衬结构：同步骤(十一)至步骤(十四)，开挖导洞十一至导洞十四，对导洞十二、导洞十四的基底进行注浆加固，并施做其余部分的二衬结构；拆除既有车站、新建车站主体结构范围内的围护桩和进洞型钢钢架，施做接口位置的衬砌结构，最后施做车站暗挖段范围内的内部结构；

18、步骤(十六)、验收：暗挖下穿结构施工完成后，根据设计图纸及相关规范要求对结构进行检测、验收，确保施工质量满足要求。

19、作为改进，所述步骤(一)中马头门拱顶竖向2m范围内通长设置超前注浆孔，拱顶注浆范围向掌子面左右两侧各延伸2m，一次注浆深度8m，搭接1m，除马头门外掌子面设置注浆孔向开挖方向4m范围全断面注浆，导洞两侧的注浆管打设时需外偏3°，注浆管遇到既有车站格构柱或立柱桩时调整角度局部避让。

20、作为改进，所述步骤(二)中型钢钢架顶部安设千斤顶布置间距为“隔二设一”，每三榀型钢钢架安设一台千斤顶，所述千斤顶顶力120～200t。

21、作为改进，所述步骤(三)中掌子面开挖从导洞一、导洞二两端同时开挖土体，在中间土体剩余5m时，一端停止开挖，剩余土体由一端开挖完成，开挖时若遇到既有车站格构柱或立柱桩，采用静力切割法破除。

22、作为改进，所述步骤(三)中架设千斤顶钢架和不设千斤顶钢架时，清理钢架基底浮渣，露出持力层，检查钢架与基底密贴情况，当发现有钢架踏空、局部留空的不密贴情况时，在钢架底部增设矩形钢板，所述矩形钢板与钢架焊接连接，保证钢架向基底顺利传力；

23、所述步骤(三)中动态监测控制既有车站采用自动化监测系统，在既有车站结构设置结构位移测点及结构裂缝测点，在既有车站轨行区设结构远程自动化测点、轨道高差变化测点，按照小于等于四小时/次的频率进行自动监测及数据分析，进行车站底板沉降监控及预警。

24、作为改进，所述步骤(四)中的二衬结构在导洞一、导洞二洞通后施做，洞身全长二衬结构分五段施做，每段4～5m，由中间向洞口方向施工，先施做中间段结构，然后依次对称施工次中间段、洞口段。

25、所述步骤(四)中施做新建车站防水层时，需充分考虑与既有车站结构防水层搭接，并设置预留注浆孔预留注浆条件，保留既有车站防水层，增加搭接长度，采用非固化橡胶防水涂料过渡，新建车站防水层施工时多留0.6m，新建车站环梁施工前将预留的防水层翻到上面。

26、作为改进，所述步骤(六)与步骤(七)中型钢支撑a以及型钢支撑b均采用工36a，每隔三榀钢架设置一道，并布置在不设千斤顶型钢钢架上，型钢支撑端头设置伺服系统进行轴力补偿。

27、作为改进，所述步骤(十一)中垂直支撑d为d609钢管，钢管顶设置砂箱，以便垂直支撑d卸载拆除。

28、作为改进，所述步骤(十一)中型钢支撑c采用工36a，每隔三榀钢架设置一道，两端布置在设置千斤顶型钢钢架上，型钢支撑端头设置伺服系统进行轴力补偿。

29、作为改进，所述步骤(十二)中导洞十基底注浆加固采用水泥浆液，注浆深度不小于2m，基底注浆孔布置间距为1m，距离型钢钢架边缘0.5m。

30、本发明与现有技术相比的优点在于：1、掌子面分为若干个导洞依次开挖，避免传统矿山法单次大断面开挖，开挖后型钢钢架与既有车站底板“硬连接”，快速形成初期支护闭环，导洞贯通后立即跟进施做洞内二衬结构，完工后的初期支护及二衬结构整体形成刚性支撑，达到“基础置换”的效果，有效控制既有结构沉降，保证施工及运营安全。

31、2、通过马头门全断面超前预注浆、导洞侧壁及拱顶超前小导管注浆、型钢钢架锁脚锚管注浆、下导洞基底注浆等多次注浆固结土体，提高土体强度及自稳能力，降低暗挖施工扰动对周围土体的影响，较好的控制了开挖过程中的土体变形，从而控制由于土体位移导致的结构沉降。

32、3、相对常规的初期支护及二衬结构，型钢钢架顶部设置千斤顶、导洞侧壁间设置型钢支撑、顶板及底板间设置垂直钢管支撑，通过多种支撑的配合，施工工序之间及时完成受力体系转换，增大结构安全储备系数，施工期间最大沉降控制在5mm，有效保证既有地铁车站运营安全，社会效益显著。

33、4、型钢支撑设置自动伺服系统进行轴力补偿，既有车站设置自动化监测系统进行沉降监测及预警，通过自动伺服系统与自动化监测系统的实施，实现自动化、智能化控制，有效避免人工操作误差，提高工效及监测、补偿精度，减少监测人员投入，降低对既有车站正常运营影响。