地下暗挖大跨度车站预留隧道下穿结构及其施工方法与流程

1.本发明属于地铁工程结构领域，尤其是涉及地下暗挖大跨度车站预留隧道下穿结构及其施工方法。


背景技术：

2.随着经济的不断发展，交通线路的不断增加，地铁这种交通方式因可以充分利用空间避免城市拥挤、运量大、速度快、减少污染等优点，而被大多数城市所采纳。不同于地上交通，地铁在建造时受地形、地貌、周边环境的影响较小。故而在如今这种基建发展迅速的时代，地下铁路相对于地上铁路更具有适用性上的优势。
3.城市的快速发展会导致对于地铁这种交通方式的需求不断增加，新建线路必然会出现对既有线路交叉下穿的情况。在考虑安全、经济、适用的基本准则下，设计地铁站时应该预留允许下穿隧道建设区间，降低后建下穿隧道的施工难度、施工风险，预留隧道下穿区间可以将区间对地铁站的影响控制在一定的范围之内，避免后建隧道在掘进至既有地铁站时，对既有地铁站的结构造成过大的结构变形和位移，保证既有线路车辆的正常运营。
4.在设计时需要为后期规划线路预留下穿条件、降低后期线路施工的施工难度并且将后建下穿隧道对地铁站结构产生的影响控制在可控制的范围内，同时保证后建隧道施工时先建线路正常运营，这成为此类工程必须解决的难题。
5.地铁站往往位于城市的繁华地段，地下管线繁多，且不可影响交通及居民正常生活，在诸多限制条件之下可利用的地表施工场地较少。而传统设计的明挖车站方案无法解决此类难题。
6.因此需要我们设计出地下暗挖大跨度车站预留隧道下穿结构及其施工方法，来解决这些问题。


技术实现要素：

7.针对上述两个难题，本发明提出了一种地下暗挖车站并且预留隧道下穿的结构体系及其施工方法，通过暗挖的方式减小对于地表施工场地面积的需求、降低地铁站施工对交通以及居民日常生活的影响。用复合锚杆桩、板凳梁、联系梁等形成一套完整的框架结构体系，实现后建盾构隧道下穿既有地铁站，并且保证既有地铁站及后期下穿隧道建设区间的结构安全、可靠、既有线路的正常运营。
8.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
9.地下暗挖大跨度车站预留隧道下穿结构，包括上下设置的先建设区和后建设区，在所述先建设区的底部设置有板凳梁和条形基础，所述条形基础位于所述板凳梁的两端，在所述条形基础上设置有边柱，在所述板凳梁的底部固定连接有复合锚杆桩，所述复合锚杆桩的自由端从所述后建设区两侧穿过，所述板凳梁的上方设置有底纵梁，所述底纵梁上设置中柱，在所述中柱和所述边柱的顶部固定设置有拱部，在所述后建设区内设置有加固地基。
10.优选的，所述板凳梁上设置有底板，在所述底板上还设置有侧墙，所述侧墙与所述边柱贴合，且顶部与所述拱部固定连接。
11.如此设置，对导洞内部进行支撑，拱部的设计能更好地受力。
12.优选的，所述复合锚杆桩包括无缝钢管、隔离钢管、纵向钢筋、定位支撑和注浆管，所述隔离钢管位于所述无缝钢管内侧，在所述隔离钢管外壁上设置有定位支撑，所述定位支撑将所无缝钢管与所述隔离钢管之间均匀分三等分，且在相邻的所述定位支撑之间均设置有纵向钢筋和注浆管，通过所述注浆管能将水泥浆体灌注到无缝钢管内。
13.如此设置，增加了结构的稳定性，提高了承载能力，能有效对先建设区内的建筑进行支撑。
14.优选的，在所述中柱的顶部设置有顶纵梁，所述拱部通过所述顶纵梁与所述中柱固定连接。
15.如此设置，能够增加对拱部的支撑效果，使结构稳定性提升。
16.优选的，所述条形基础与所述板凳梁的连接处设置有植筋，所述条形基础与所述板凳梁通过所述植筋连接。
17.如此设置，施工简单，并且能够将不同阶段施工的结构进行连接。
18.优选的，在相邻所述板凳梁之间设置有联系梁，所述联系梁的两端分别与相邻所述板凳梁固定连接。
19.如此设置，通过板凳梁与联系梁的连接形成了网格结构，提升了承载能力。
20.优选的，在所述板凳梁与所述底板之间还设置有垫层。
21.如此设置，便于底板的设置，并且垫层还能防止震动的传播，防止震动对结构的破坏。
22.地下暗挖大跨度车站预留隧道下穿结构的施工方法，包括以下步骤：
23.步骤一，在先建设区开挖导洞并进行支护，在导洞内施工底纵梁和条形基础，在浇筑条形基础时预留植筋接头；
24.步骤二，在底纵梁上依次浇筑中柱和顶纵梁，在条形基础上浇筑边柱，然后在边柱与顶纵梁上搭设拱部，使拱部对导洞的顶部形成支撑；
25.步骤三，分段将同一纵断面上的中柱底部的底纵梁下方挖空，然后桩位测放，从先建设区向下施工复合锚杆桩，使复合锚杆桩底端插入后建设区的两侧，将复合锚杆桩顶部与板凳梁的钢筋框架绑扎在一起，然后浇筑板凳梁和复合锚杆桩
26.优选的，所述导洞分为上导洞和下导洞，在上导洞和拱部之间填入填土。
27.优选的，在浇筑板凳梁的同时在相邻两个板凳梁之间同时对联系梁进行浇筑。
28.本发明具有的优点和积极效果是：
29.1.本发明采取的暗挖工法降低了对于地表施工场地的需求，且降低了对地表上的交通形式及居民日常生活的影响。
30.2.本发明对后建隧道穿越区域进行了地基加固，降低了盾构隧道对于先建隧道的结构的变形及沉降；同时在预留隧道下穿区域两侧施作了多处复合锚杆桩，桩顶设置了板凳梁，多处板凳梁与联系梁相互连接形成了良好的受力结构，极大的降低了后建盾构隧道的掘进压力对地铁站的结构影响，降低了后建隧道的施工难度且有效的控制了后建下穿隧道和既有地铁站的底板的变形。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明所述地下暗挖大跨度车站预留隧道下穿结构及其施工方法的板凳梁与联系梁分布平面图；
33.图2是本发明图1中沿
ⅰ‑ⅰ
处纵向截面示意图；
34.图3是本发明图2中沿
ⅱ‑ⅱ
处纵向截面示意图；
35.图4是本发明复合锚杆桩截面图。
36.附图标记说明如下：
37.1、先建设区；2、复合锚杆桩；3、侧墙；4、后建设区；5、板凳梁；6、联系梁；7、植筋；8、底板；9、中柱；10、边柱；11、填土；12、条形基础；13、拱部；14、下导洞；15、上导洞；16、底纵梁；17、顶纵梁；18、加固地基；19、纵向钢筋；20、定位支撑；21、注浆管；22、隔离钢管；23、水泥浆体；24、无缝钢管；25、垫层。
具体实施方式
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
41.下面结合附图对本发明作进一步说明：
42.实施例1
43.如图1-图4所示，地下暗挖大跨度车站预留隧道下穿结构，包括上下设置的先建设区1和后建设区4，在先建设区1的底部设置有板凳梁5和条形基础12，条形基础12位于板凳梁5的两端，在条形基础12上设置有边柱10，在板凳梁5的底部固定连接有复合锚杆桩2，复
合锚杆桩2的自由端从后建设区4两侧穿过，板凳梁5的上方设置有底纵梁16，底纵梁16上设置中柱9，在中柱9和边柱10的顶部固定设置有拱部13，在后建设区4内设置有加固地基18。
44.板凳梁5上设置有底板8，在底板8上还设置有侧墙3，侧墙3与边柱10贴合，且顶部与拱部13固定连接，如此设置对导洞内部进行支撑，拱部13的设计能更好地受力。
45.复合锚杆桩2包括无缝钢管24、隔离钢管22、纵向钢筋19、定位支撑20和注浆管21，隔离钢管22位于无缝钢管24内侧，在隔离钢管22外壁上设置有定位支撑20，定位支撑20将所无缝钢管24与隔离钢管22之间均匀分三等分，且在相邻的定位支撑20之间均设置有纵向钢筋19和注浆管21，通过注浆管21能将水泥浆体23灌注到无缝钢管24内，如此设置增加了结构的稳定性，提高了承载能力，能有效对先建设区1内的建筑进行支撑。
46.在中柱9的顶部设置有顶纵梁17，拱部13通过顶纵梁17与中柱9固定连接，如此设置能够增加对拱部13的支撑效果，使结构稳定性提升。
47.条形基础12与板凳梁5的连接处设置有植筋7，条形基础12与板凳梁5通过植筋7连接，如此设置施工简单，并且能够将不同阶段施工的结构进行连接。
48.在相邻板凳梁5之间设置有联系梁6，联系梁6的两端分别与相邻板凳梁5固定连接，如此设置通过板凳梁5与联系梁6的连接形成了网格结构，提升了承载能力。
49.在板凳梁5与底板8之间还设置有垫层25，如此设置便于底板8的设置，并且垫层25还能防止震动的传播，防止震动对结构的破坏。
50.地下暗挖大跨度车站预留隧道下穿结构的施工方法，包括以下步骤：
51.步骤一，在先建设区1开挖导洞并进行支护，在导洞内施工底纵梁16和条形基础12，在浇筑条形基础12时预留植筋7接头；
52.步骤二，在底纵梁16上依次浇筑中柱9和顶纵梁17，在条形基础12上浇筑边柱10，然后在边柱10与顶纵梁17上搭设拱部13，使拱部13对导洞的顶部形成支撑；
53.步骤三，分段将同一纵断面上的中柱9底部的底纵梁16下方挖空，然后桩位测放，从先建设区1向下施工复合锚杆桩2，使复合锚杆桩2底端插入后建设区4的两侧，将复合锚杆桩2顶部与板凳梁5的钢筋框架绑扎在一起，然后浇筑板凳梁5和复合锚杆桩2。
54.导洞分为上导洞15和下导洞14，在上导洞15和拱部13之间填入填土11，在浇筑板凳梁5的同时在相邻两个板凳梁5之间同时对联系梁6进行浇筑。
55.本实施例的工作过程：首先将需要建设的位置划分为上方的先建设区1和下方的后建设区4，并将在后建设区4内加固地基18，然后在先建设区1内开挖上导洞15和下导洞14，并在上下导洞14内进行先期支护，支护完成后再下导洞14内的两侧浇筑条形基础12，在条形基础12之间浇筑底纵梁16，在底纵梁16与条形基础12浇筑完成后再条形基础12上浇筑边柱10，再底纵梁16上浇筑中柱9，并在中柱9的上方再浇筑顶纵梁17，然后在顶纵梁17与边柱10上搭建拱部13，并在拱部13与上导洞15之间填入填土11，使拱部13对上导洞15进行支撑，拆除先期支护，然后分那段对位于同一纵截面的中柱9下方的底纵梁16底部进行开挖，开挖后在底纵梁16的下方，开挖完成后测放桩位，桩位测放完成后从先建设区1向下竖直施工复合锚杆桩2，使复合锚杆桩2底端插入后建设区4的两侧，再将复合锚杆桩2的顶部与板凳梁5的钢筋框架绑扎在一起，同时联系梁6的框架与板凳梁5的框架也绑扎在一起，再对板凳梁5、联系梁6和复合锚杆桩2进行浇筑，在浇筑复合锚杆桩2时需要将水泥浆体23从注浆孔灌入无缝钢管24内，带水泥浆体23凝固后会将纵向钢筋19、隔离钢管22、无缝钢管24和定
位支撑20连接为一个整体，使复合锚杆桩2达到设计强度，在所有中柱9下方的板凳梁5全部浇筑完成后在板凳梁5的上方铺设垫层25，垫层25铺设之后再垫层25上设置底板8，并在地板的两边设置侧墙3，使侧墙3与边墙贴合，侧墙3的顶部与拱部13连接，形成车站，在后建设区4内的加固地基18内可以再次进行隧道的挖掘，降低了盾构隧道对于既有车站的结构的变形及沉降；同时在预留隧道下穿区域两侧施作了多处复合锚杆桩2群，桩顶设置了板凳梁5，多处板凳梁5与联系梁6相互连接形成了良好的受力结构，极大的降低了后建盾构隧道的掘进压力对地铁站的结构影响，降低了后建隧道的施工难度且有效的控制了后建下穿隧道和既有地铁站的底板8的变形。并且地基加固及板凳梁5和联系梁6、复合锚杆桩2的整体框架体系为地铁站的建设提供了更安全的结构体系。
56.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。