市域铁路地下车站换乘段深基坑口字型支护施工方法与流程

1.本发明属于基坑施工技术领域，具体涉及一种市域铁路地下车站换乘段深基坑口字型支护施工方法。


背景技术：

2.随着中国轨道交通的发展，换乘车站建设逐渐成为轨道交通建设中最突出的技术难题之一。对于市域铁路地下车站换乘段深基坑来说，选择合理的开挖方法以及支护方法对于减小基坑土体变形，保障施工安全具有非常重要的意义。
3.目前，国内外对市域铁路地下车站换乘段深基坑的支护结构和施工方法研究相对较少。现有的施工工法主要包括明挖法、盖挖法、暗挖法及冻结等辅助工法。在基坑支护结构方面主要是内支撑加地下连续墙的支护结构。但是，这种支护方法因为复杂的支撑，使得大型机械很难被吊装进去，也影响了基坑的出土工作。
4.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种简单高效的开挖方法。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种市域铁路地下车站换乘段深基坑口字型支护施工方法，包括：
8.步骤1，s1线车站基底和s2线车站基底呈十字形交叉分布，并在交汇处向沿s1线车站基底和s2线车站基底延伸的四个方向进行开挖，以形成地铁换乘段；其中，以s1线与s2线的交汇处为中心，在沿s1线车站基底和s2线车站基底延伸的四个方向上，将开挖土体划分多个区域；
9.步骤2，先对s1线车站基底和s2线车站基底的交汇处进行开挖；开挖完成后，在交汇处相应竖向支撑位置设置口字型支撑；
10.步骤3，在四个方向上对划分的区域按照距离交汇处由近到远的顺序依次开挖；对同一线的车站基底进行开挖时，对关于交汇处对称的划分区域同时进行开挖；在交汇处相应竖向支撑位置设置支撑件；
11.步骤4，开挖至s1线车站基底，进行堵头桩、顶冠梁和钢横梁的施作；
12.步骤5，对s2线车站基底对应交汇处的区域进行开挖，并在该开挖区域设置支撑件；
13.步骤6，在s2线车站基底的延伸方向上，对划分的区域按照距交汇处对应区域由近到远的顺序依次对s2线车站基底进行开挖，并在开挖区域设置支撑件；
14.步骤7，完成换乘段深基坑的开挖。
15.优选地，步骤1中，将开挖土体划分为9个区域，具体为ⅰ区、ⅱ区、ⅱ＇区、ⅲ区、ⅲ＇区、ⅳ区、ⅳ＇区、
ⅴ
区、
ⅴ
＇区，其中，ⅰ区对应s1线车站基底和s2线车站基底的交汇处。
16.优选地，所述口字型支撑为与开挖的区域相匹配的口字型框架梁。
17.优选地，在相邻的两个口字型支撑之间设置两道格构柱，两个所述格构柱分布位于在相邻两个口字型支撑之间的两个三等分线上。
18.优选地，所述口字型支撑为c40混凝土通过现浇法施工形成，其内部设有钢筋骨架，口字型支撑任意一边的截面尺寸为900mm
×
1200mm。
19.优选地，在s1线基坑开挖至基底并通过混凝土进行封底，待封底混凝土强度达到85％时，沿s2线基坑的延伸方向在交汇处对应区域的边缘施作堵头桩和堵头桩顶冠梁。
20.优选地，基坑开挖之前施作换乘段地下连续墙和地下连续墙顶冠梁，在交汇处的口字型支撑有三道，其中，地下连续墙在第二道口字型支撑和第三道口字型支撑所对应的位置分别架设腰梁；其中，所述口字型支撑中的第一道口字型支撑与地下连续墙顶冠梁的钢筋互锚，第二道口字型支撑、第三道口字型支撑与相应位置的腰梁钢筋互锚，使第一道口字型、支撑第二道口字型支撑和第三道口字型支撑与所述地下连续墙连接形成一个整体。
21.优选地，s1线地下连续墙厚度为1000mm，深度46.65-55.55m；s2线地下连续墙厚度为1200mm，深度67.32-71.72m。
22.优选地，开挖过程中，对开挖的区域延伸30米进行放坡，放坡比率不大于1:3。
23.优选地，在s1线车站基底或者s2线车站基底开挖完最层土方后，应在8小时内浇筑厚度为150mm的c20素混凝土作为垫层；垫层施工完成后，浇筑厚度为1100mm的c40混凝土进行封底。
24.有益效果：能有效减小深基坑换乘段开挖的土体变形，保证基坑的稳定性与安全性，加快了施工进度，解决了深基坑换乘段支撑难以及大型机械难以下吊的技术难题，同时节省投资，提高了经济效益。
附图说明
25.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
26.图1为本发明所提供具体实施例中开挖土体所划分区域的示意图；
27.图2为本发明所提供具体实施例中s1线口字型支撑分布示意图；
28.图3为本发明所提供具体实施例中s2线口字型支撑分布示意图。
29.1为地下连续墙，2为第一道口字型支撑，3为第二道口字型支撑，4为第三道口字型支撑，5为普通混凝土支撑，6为第五道钢横撑，7为第六道钢横撑，8为堵头桩，9为堵头桩顶冠梁，10为混凝土封底，11为地下连续墙顶冠梁，12为第一道腰梁，13为第二道腰梁，14为格构柱。
具体实施方式
30.下面将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的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.如图1-3所示，一种市域铁路地下车站换乘段深基坑口字型支护施工方法，包括：步骤1，s1线车站基底和s2线车站基底呈十字形交叉分布，并在交汇处向沿s1线车站基底和s2线车站基底延伸的四个方向进行开挖，以形成地铁换乘段；其中，以交汇处为中心，在沿s1线车站基底和s2线车站基底延伸的四个方向上，将开挖土体划分多个区域；步骤2，先对s1线车站基底和s2线车站基底的交汇处进行开挖；开挖完成后，在交汇处相应竖向支撑位置设置口字型支撑件；步骤3，在四个方向上对划分的区域按照距离交汇处由近到远的顺序依次开挖；对同一线的车站基底进行开挖时，对关于交汇处对称的划分区域同时进行开挖；按照“随挖随撑、先撑后挖”的原则在交汇处相应竖向支撑位置设置支撑件；步骤4，开挖至s1线车站基底，进行堵头桩、顶冠梁和钢横梁的施作；步骤5，对s2线车站基底对应交汇处的区域进行开挖，并在开挖区域设置支撑件；步骤6在s2线车站基底的延伸方向上对划分的区域按照距离交汇处由近到远的顺序依次开挖，并按照“随挖随撑、先撑后挖”的原则在交汇处相应竖向支撑位置设置支撑件；步骤6，完成换乘段深基坑的开挖，最后浇筑混凝土封底10。口字型支撑结构既保障了支护的安全性，同时也取消了复杂的支撑，有利于大型机械进出基坑，有利于提高工程进度。
34.交汇处采用分层分部开挖，每层厚度为1m-2m，例如1m、1.5、2m，步骤3中，开挖过程中可以采取不同的对称组合施工方法，即在满足以交汇处为中心、由近及远且对称的原则下，可自由选择施工区域，例如，先进行s1先或进行s2线开挖均可。
35.具体开挖时，根据本工程基坑几何尺寸、围护墙体、支撑结构体系的布置，以及地基加固和施工条件，采用分层、分块、对称、平衡、留土护坡和阶梯流水的方法按顺序开挖和支撑，按照“时空效应”规律，确定施工参数，以保证：
36.(1)减少开挖过程中的土体扰动范围，最大限度减少坑周土体位移量和差异位移量。
37.(2)在每一步开挖及支撑的工况下，基坑中已施加的部分支撑围护体系及开挖纵向坡度得以保持稳定，并控制坑周土体位移量和差异位移量。
38.(3)在“时空效应”理论指导下，有计划的进行现场工程监测，将监测数据与预测值相比较，以判断施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数。
39.在本实施例中，基坑开挖之前施作换乘段地下连续墙1和地下连续墙顶冠梁11(包括s1线车站基底的地下连续墙和s2线车站基底的地下连续墙)，口字型支撑靠近地下连续墙1的边通过混凝土浇筑与地下连续墙1连接形成一个整体。在交汇处设置三个口字型支撑，自上而下依次为第二道口字型支撑3、第三道口字型支撑4，其中，第一道口字型支撑2与地下连续墙顶冠梁11的钢筋互锚，第二道口字型支撑3、第三道口字型支撑4、普通混凝土支撑5与相应位置的腰梁钢筋互锚，与地下连续墙1连接形成一个整体。每两道口字型支撑之间，均在口字型支撑四条边三等分点处设置两道格构柱。
40.在本实施例中，在s1线车站基底上，设有多个纵向支撑位，其中，位于交汇处的支
撑位上设置口字型支撑，在s1线车站基底的其他部分的支撑件为钢横撑；
41.在s2线车站基底上，同样设有多个纵向支撑位，其中，对应交汇处的支撑位上第一层支撑件为普通混凝土支撑，其余支撑件均为钢横撑。
42.普通混凝土支撑为混凝土横梁，其垂直于s2线车站基底的延伸方向布置，两端通过与s2线车站基底的地下连续墙顶冠梁通过钢筋互锚，并利用浇注成为整体。
43.在本实施例中，步骤1中，在开挖过程中可按照对称性分为9块施工。将开挖土体划分为9个区域，具体为ⅰ区、ⅱ区、ⅱ＇区、ⅲ区、ⅲ＇区、ⅳ区、ⅳ＇区、
ⅴ
区、
ⅴ
＇区，其中，ⅰ区对应s1线车站基底和s2线车站基底的交汇处，s2线车站基底低于应s1线车站基底，以使两个地铁线可进行独立运行及换乘。
44.在另一可选实施例中，口字型支撑为与开挖的区域相匹配的口字型框架梁，s1线车站基底纵深18m，在s1线车站基底的纵向上设置三个支撑位，支撑位依次为距离基坑的坑顶0m、距离基坑的坑顶7.5m、距离基坑的坑顶13m；
45.s2线车站基底纵深18m，在s2线车站基底的纵向上设置三个支撑位，支撑位依次为距离基坑的坑顶0m、距离基坑的坑顶7.5m、距离基坑的坑顶13m。
46.在本实施例中，在相邻的两个口字型支撑之间设置两道格构柱，两个所述格构柱分布位于在相邻两个口字型支撑之间的两个三等分线上。
47.其中格构柱采用q345b钢材，尺寸为500
×
500mm(长
×
宽)，由4根160
×
16mm(边长
×
厚度)等边角钢和缀板焊接而成。
48.在一些实施例中，在任意一条车站基底上，所有的支撑位均为口字型支撑，在相邻的两个开挖区域中，后挖的区域与先挖的区域所对应的、位于同一高度的口字型支撑通过混凝土浇注连接形成一个整体，以提高支撑的稳定性，同时后挖的区域与先挖的区域所对应的口字型支撑的相邻侧共用同一个框架梁的一边，具体来讲，在同一水平高度相邻的两个口字型支撑的相邻侧共用同一个边，能够有效提高施工进度，降低施工成本，在进行前一口字型支撑浇注过程中，预留有钢筋构件接口，以边后一口字型支撑于其进行连接，提高浇注完成后的整体性和稳定性。
49.在另一可选实施例中，口字型支撑为c40混凝土通过现浇法施工形成，其内部设有钢筋骨架，口字型支撑任意一边的截面尺寸为900mm
×
1200mm(宽
×
高)。
50.在另一可选实施例中，在s1线基坑开挖至基底并通过混凝土进行封底，待封底混凝土强度达到85％时，沿s2线基坑方向在交汇处对应区域的边缘施作堵头桩和堵头桩顶冠梁，以使s2线基坑形成完整的堵头桩和堵头桩顶冠梁；施做的堵头桩的直径为1.2m，堵头桩8采用c40混凝土，此时暂停开挖，待完成堵头桩及堵头桩顶冠梁施工之后，待堵头桩及堵头桩顶冠梁强度达到85％时，方可进行s2线的基坑开挖以及刚横撑的架设。
51.基底开挖面上方的0.3m的土层采用人工开挖，控制超挖并减小机械对基底的扰动。开挖至基底后应及时组织相关单位进行验槽，基坑底部必须在12h内进行垫层浇筑。
52.在另一可选实施例中，s1线地下连续墙1厚度为1000mm，采用圆形锁口管接头进行浇注，其深度46.65-55.55m；s2线地下连续墙1厚度为1200mm，采用h型钢接头进行浇注，其深度67.32-71.72m。地下连续墙顶冠梁11结构为c40钢筋混凝土结构，冠梁截面尺寸为(1000～1600mm)
×
1000mm(宽
×
高)；腰梁采用c40钢筋混凝土结构，截面尺寸分别为(1200～1500mm)
×
(1200～1400mm)(宽
×
高)。格构柱采用q345b钢材，尺寸为500
×
500mm(长
×
宽)，由4根160
×
16mm(边长
×
厚度)等边角钢和缀板焊接而成。
53.在另一可选实施例中，开挖过程中，对开挖的区域延伸30米进行放坡，放坡比率不大于1:3。
54.在另一可选实施例中，s1线和s2线在进行开挖时，当开挖最下道支撑下方的土方时，应在逐小段开挖后，并在开挖在8小时内浇筑厚度为150mm的c20素混凝土作为垫层；垫层包括砼垫层以下的砂垫层，要预先做好砂垫层、混凝土垫层及浇注钢筋砼底板的材料、设备、人力等施工准备工作，以便在基坑挖好后即进行下道工序，务求在坑底挖好后尽快封底。垫层施工完成后，浇筑厚度为1100mm的c40混凝土进行封底。
55.在一些实施例中，具体施工流程为：首先将换乘段的四个方向的将地下连续墙11中间开挖土体分为9个区域，分别为ⅰ区、ⅱ区、ⅱ＇区、ⅲ区、ⅲ＇区、ⅳ区、ⅳ＇区、
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区、
ⅴ
＇区(如图1)。再将开挖土体分好区后，按照受力平衡的原则对称开挖。四个方向同时放坡，放坡均各延伸30米。开挖顺序为先开挖ⅰ区，然后开挖ⅱ区、ⅱ＇区，接着开挖ⅲ区、ⅲ＇区，随后开挖ⅳ区、ⅳ＇区，最后开挖
ⅴ
区、
ⅴ
＇区，每次开挖深度为1.5m。按照“随挖随撑、先撑后挖”的原则，依次及时设置第一道口字型支撑2、第二道口字型支撑3、第三道口字型支撑4、普通混凝土支撑5(为s1线的最下道支撑位和s2线的最上道支撑位)距离基坑的坑顶18m，其中第二道口字型支撑3与地下连续墙1顶冠梁钢筋互锚，第二道口字型支撑3、第三道口字型支撑4、普通混凝土支撑5架设前，分别在支撑位置先施作第一道腰梁12、第二道腰梁13和第三道腰梁14，第二道口字型支撑3、第三道口字型支撑4、普通混凝土支撑5分别与第一道腰梁12、第二道腰梁13和第三道腰梁14的钢筋互锚进行架设。开挖至s1线车站基底后暂停开挖，及时施做s2线的堵头桩、顶冠梁及第五道钢横撑6(s2线在纵向上的第二道支撑位)(如图3)，堵头桩的直径为1.2m。待冠梁的支撑强度达到设计强度85％后继续开挖s2线，开挖顺序为先开挖ⅰ区，然后开挖ⅱ区、ⅱ＇区，最后开挖ⅲ区、ⅲ＇区。每次开挖深度为1.5m，开挖过程中及时施作第六道钢横撑7s2线在纵向上的第三道支撑位)。
56.考虑到施工经济、快速性，由于s2线基坑上的支撑件可优选的采用钢横撑，当然，也可以继续施作口字型支撑，以提高基坑的稳定性。s2线车站基底开挖完成，施作垫层后，浇筑混凝土封底10(如图3)。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本技术实施例对此并不进行限定。
57.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。