一种软土中先隧道后车站出入口结构的施工方法与流程

本发明属于轨道交通地下工程，尤其涉及一种软土中先隧道后车站出入口结构的施工方法。

背景技术：

1、随着城市轨道交通线网的不断延伸扩展，地下空间不断被开发利用，地下可利用空间不断被压缩，轨道交通工程呈现出各种相互交错的空间关系，后建工程势必对已建工程造成一定的影响。

2、轨道交通地铁工程修建的常规建设时序为先完成车站主体结构，然后盾构到达车站接收端接收，最后施工车站附属出入口结构，车站出入口的设置通常不与隧道平面存在交错关系，两者施工互不干扰。但由于车站站位及周边环境条件等限制因素，车站出入口与隧道空间上发生交错，其中典型的有车站出入口位置于隧道正上方设置，由于车站出入口施工工期的影响，盾构机无法待出入口全部施工完成后下穿，故盾构无法按原计划工期从车站接收。从常规的标准两层车站、出入口、隧道三者之间的空间关系上可判断出车站出入口底板与隧道的竖向距离十分小，针对此种情况，为保证工程节点计划，需先贯通隧道，后施工上方车站出入口，而后建的车站出入口基坑开挖土方卸载作用引起应力释放，已贯通的隧道因上方覆土过小造成管片回弹变形，从而加剧隧道上浮、管片错台、椭变变形等问题，严重时则会造成隧道开裂漏水等重大险情。盾构隧道上方超近距离进行基坑开挖作业，对于盾构隧道结构的变形控制十分严格，上方出入口基坑开挖前大多采用隧道洞内外侧打设抗浮锚杆以解决隧道抗浮问题，然后在隧道两侧及上部采取地面搅拌桩、mjs旋喷桩等强加固措施，形成门式结构对隧道起到隔离保护作用，或者采用在隧道两侧施工钻孔灌注桩，钻孔灌注桩顶部设置冠梁连成整体，于隧道上方设置钢管或抗浮压板等刚性构件与冠梁连接等。

3、以上两种常规的方法均利用地层加固措施对隧道结构形成了保护体，隔离作用也比较明显有效，在基坑开挖过程中一定程度上减少了对隧道的扰动影响。但该两种方法存在以下几点问题：1、搅拌桩及钻孔桩施工时对盾构隧道的影响较大，尤其是在软弱地层近距离施工的情况下，由于软土极易扰动，加固体施工对盾构隧道的水平挤压作用更明显，盾构隧道横向变形及椭变度增加。2、在深厚软土中由于洞内抗浮锚杆的长度有限，到达不了持力层，所提供的抗浮效果差，同理，隧道两侧施工的钻孔灌注桩提供的侧摩阻力较小，不利于盾构隧道抗浮。3、盾构隧道上方开挖基坑，围护结构的施工同样对盾构隧道造成影响，且在垂直于盾构隧道方向的围护结构深度需保证安全距离，若软土比较深厚，则该方向围护结构深度底标高仅能到达隧道上方，嵌固深度的不足将会导致基坑开挖失稳等风险。

技术实现思路

1、为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种软土中先隧道后车站出入口结构的施工方法。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种软土中先隧道后车站出入口结构的施工方法，包括以下步骤：

4、s1、在盾构机到达前，车站出入口自身基底加固结合盾构隧道自身加固同步施工，加固方式为采用三轴搅拌桩机进行加固施工；

5、s2、三轴搅拌桩施工完成后，盾构机到达前完成盾构隧道范围内的车站出入口地下连续墙施工，形成封闭式连续墙，地下连续墙达到预设强度后盾构机方可掘进；

6、s3、盾构隧道范围内的车站出入口地下连续墙施工完成后，盾构机沿盾构方向穿越地下连续墙和三轴搅拌桩，复紧管片螺栓，掘进一环后，立即将盾尾的杂物清理干净，并重复此过程直至完成对盾构隧道贯通节点的施工，然后对车站出入口剩余部分的地下连续墙进行施工；盾构隧道内设置有20mm钢环、纵向槽钢拉结，且每隔一环设置一榀环形临时支撑；

7、s4、盾构隧道贯通后在盾构隧道上方进行车站出入口基坑开挖施工及主体结构施工，在车站出入口基坑开挖前在基坑内设置降水井，采用大口径井点降水工法施工，并在车站出入口基坑外设置水位观测井，水位观测井的深度不小于基坑挖掘深度；在车站出入口基坑开挖过程中对盾构隧道采取自动化监测，并根据实时数据和车站出入口基坑开挖深度调整盾构隧道内袋装砂包的压载配重，使其满足盾构隧道临时抗浮要求；车站出入口基坑开挖前，先施工冠梁，冠梁完成后进行车站出入口基坑开挖，车站出入口基坑开挖至混凝土支撑底标高后浇筑混凝土支撑，在混凝土支撑完成且达到预设强度后进行下层土方开挖，快速施工主体结构底板，然后施工侧墙、主体结构顶板；

8、s5、待车站出入口主体结构完成且盾构隧道内监测数据稳定后，拆除降水井，完成顶板上覆土施工；待车站出入口主体结构强度达到预设要求及盾构隧道内监测数据稳定后，清除盾构隧道内的袋装砂包、环形临时支撑及纵向槽钢拉结；最后施工盾构隧道道床结构。

9、本发明提供的软土中先隧道后车站出入口结构的施工方法通过盾构机掘进前地铁车站出入口自身地基加固结合隧道自身加固型式，两者同步提前实施地面加固，以满足出入口及隧道自身地基承载力需求，同时对隧道起到了隔离保护作用。车站出入口的围护结构地下连续墙保证了在深厚软土中基坑开挖的稳定性，同时，地下连续墙为封闭体系，能够起到隔断外部水源的作用，因此在车站出入口基坑降水比较显著时，地下连续墙降低了车站出入口基坑降水对周边环境的影响。采用大口径井点降水施工，通过信息化施工逐渐缓慢降低地下水位，确保施工的安全性，同时，车站出入口基坑内若抽降水过度可能会引起基坑外地下水的变化，导致基坑外地面沉降，因此在车站出入口基坑外设置水位观测井，以便后续指导施工采取适当的措施。本发明中车站出入口基坑开挖采用“分区、分层、分块、对称、平衡、限时”、“先撑后挖”的原则，有效降低了地下连续墙的变形，同时，车站出入口结构可以为盾构隧道提供永久的抗浮条件。

10、作为本发明的优选方案，盾构隧道腰部两侧及隧道中心各布置一排纵向的三轴搅拌桩实桩长桩，在盾构隧道结构边线两侧外2.4m处各布置一排纵向三轴搅拌桩实桩长桩，以减少外部作业对盾构隧道的扰动；沿盾构隧道纵向且于车站出入口范围外布置4排间隔1.5m的横向三轴搅拌桩实桩短桩与纵向三轴搅拌桩实桩长桩相互咬合；于车站出入口范围内沿盾构隧道纵向密排4排横向三轴搅拌桩实桩短桩与纵向三轴搅拌桩实桩长桩相互咬合，此结构可以使盾构隧道处于干燥且封闭的搅拌桩加固体中；盾构隧道顶至地面为三轴搅拌桩空桩。

11、作为本发明进一步的优选方案，沿盾构隧道纵向排列的三轴搅拌桩实桩长桩的加固深度为盾构隧道顶3m至盾构隧道底以下穿透软弱土层至持力层；三轴搅拌桩实桩短桩的加固深度为盾构隧道顶3m至盾构隧道底以下3m；三轴搅拌桩空桩的加固深度为盾构隧道顶3m至地面。

12、作为本发明进一步的优选方案，三轴搅拌桩空桩的水泥掺量为8％，三轴搅拌桩实桩的水泥掺量为22％。

13、作为本发明的优选方案，三轴搅拌桩桩径为φ850@600，且三轴搅拌桩实桩长桩和三轴搅拌桩实桩短桩的无侧限抗压强度不低于0.8mpa。

14、本发明采用车站出入口自身基底加固结合盾构隧道自身加固同步施工，有效解决了盾构隧道自身承载力及车站出入口基底被动区加固受力问题，同时又有利于减小出入口开挖土体时对盾构隧道的扰动，增强了对盾构隧道周边的约束，使盾构隧道处于密封且隔水的环境中，减少地层流动水对盾构隧道的影响。

15、作为本发明的优选方案，地下连续墙之间采用工字钢连接，保证连续墙的止水效果；与盾构隧道平面冲突的地下连续墙的布置角度垂直于盾构机的掘进方向，此过程有利于盾构机的刀盘正向切削地下连续墙，防止刀盘受力不均匀，盾构隧道范围内的连续墙接口位置需避开盾构机穿越范围，地下连续墙墙幅宽度为7.2m，且对盾构隧道穿越范围内的地下连续墙预留玻璃纤维筋。

16、作为本发明的进一步优选方案，玻璃纤维筋的设置范围为盾构隧道四周外扩0.5m。

17、作为本发明的优选方案，管片螺栓分三次紧固：第一次拼装时紧固，第二次拼装完成后紧固(未复紧不能进行下一环的掘进)，第三次管片脱离盾尾后紧固。

18、作为本发明的优选方案，盾构隧道两侧设置有22a双榀工字钢纵梁，22a双榀工字钢纵梁与钢环焊接固定；环形临时支撑的设置范围为与车站出入口基坑重叠的盾构隧道范围且向两端延伸2环；所述环形临时支撑采用25c槽钢作为骨架，横向25c槽钢与22a双榀工字钢纵梁紧密连接，纵向25c槽钢通过楔块与管片紧密连接，保证支撑体系的整体稳定性。此结构加强了成型盾构隧道管片的整体性，避免了管片在上部超近距离基坑施工时出现不均匀沉降而引起的管片错台开裂。

19、作为本发明的优选方案，纵向槽钢拉结设置范围为盾构隧道穿越车站出入口基坑前后的10环管片，每拼装一环加固一环；纵向槽钢拉结采用8道10号槽钢进行拉结，10号槽钢与焊接在管片螺栓中的钢耳板焊接固定，并与钢环焊接形成连续钢构件。此结构可以增强盾构隧道纵向及环向超静定约束数量，保障基坑开挖时盾构隧道的整体性。

20、作为本发明的进一步的优选方案，盾构隧道内袋装砂包的堆载需避开盾构隧道底监测点位置和临时环向支撑位置，袋装砂包的压载配重最小为15t/m，最大为22.5t/m。

21、作为本发明的优选方案，降水井设置为250m2/个，平面间距为10-20m，降水深度为隧道底以下不少于1m，以减少地下水对盾构隧道的影响，满足盾构隧道自身抗浮的需求。

22、与现有技术相比，本发明提供的软土中先隧道后车站出入口结构的施工方法具有如下技术优势：

23、本发明解决了地铁车站出入口与隧道施工工期不匹配的问题以及盾构隧道上方超近距离基坑开挖对盾构隧道的保护问题。在盾构机已始发且外部工程由于其它因素影响无法按照原施工工期节点计划完成主体结构施工、盾构机无条件停机并无法为盾构机提供接收条件的情况下，盾构隧道先贯通后再施工车站出入口，预加固及过程辅助措施以保证基坑开挖过程安全及减少对盾构隧道的影响。

24、说明书附图

25、图1车站出入口上跨盾构隧道剖面关系图；

26、图2盾构隧道加固平面布置图；

27、图3盾构隧道加固横断面布置图；

28、图4盾构隧道内环向支撑布置图；

29、图5盾构隧道内纵向槽钢拉结平面布置图；

30、图6盾构隧道内纵向槽钢拉结横断面布置图；

31、图中：1三轴搅拌桩、1-1三轴搅拌桩实桩长桩、1-2三轴搅拌桩实桩短桩、1-3三轴搅拌桩实桩短桩、1-4三轴搅拌桩空桩；2地下连续墙；3玻璃纤维筋；4盾构隧道；5降水井；5-1水位观测井；6冠梁；7混凝土支撑；8-1主体结构顶板；8-2主体结构底板；9 20mm钢环；1022a双榀工字钢纵梁；11楔块；12 25c槽钢；13袋装砂包；14管片螺栓；15刚耳板；16焊接；1710#槽钢。