地下结构的施工方法及施工装置与流程

1.本发明涉及地下工程施工技术领域，特别地，涉及一种地下结构的施工方法及施工装置。


背景技术：

2.目前地下建筑、地下车站等地下结构的施工时，受施工场地、地下空间、周边建筑、管线、道路等的限制，不能进行大面积开挖施工；此外，随着城市化进展的加快，车站的埋深越来越深，地下建筑的结构越来越复杂多样，使用常规的明挖法很难具备施工条件；采用大断面机械设备进行地下工程的施工时，使用与工程断面相拟合的大断面掘进机，其施工难度大、对地层扰动明显，设备成本较高且利用率较低，不利于大面积的推广。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种地下结构的施工方法及施工装置，以解决目前采用大断面机械设备进行地下结构的施工时的施工难度大，并且对地层扰动明显的技术问题。
4.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
5.本发明提供一种地下结构的施工方法，包括以下步骤：工作井施工：在所述地下结构的拟建区域的周围开挖多个工作井；多隧道施工：根据所述地下结构的外轮廓，在多个所述工作井之间开挖形成多个贯穿所述拟建区域的隧道，并构建多个隧道支护结构对多个所述隧道进行支护；地下结构建设：利用多个所述隧道支护结构的支撑，建设所述地下结构，并将多个所述隧道支护结构上位于所述地下结构内的部分拆除。
6.本发明的实施方式中，所述地下结构为地下车站，所述多隧道施工步骤包括：主隧道施工：两个所述工作井在所述拟建区域的长度方向上相对设置，在两个所述工作井之间沿所述拟建区域的长度方向开挖形成两个主隧道，并构建两个主隧道支护结构对两个所述主隧道进行支护；辅助隧道施工：在两个所述工作井之间沿所述拟建区域的长度方向开挖形成多个辅助隧道，并构建多个辅助隧道支护结构对多个所述辅助隧道进行支护，多个所述辅助隧道支护结构沿所述地下结构的外轮廓排布在两个所述主隧道之间。
7.本发明的实施方式中，所述辅助隧道施工步骤包括：掘进设备开挖所述辅助隧道时，通过隧道支撑台车在所述主隧道内与所述掘进设备同步移动而对所述主隧道进行支撑。
8.本发明的实施方式中，所述地下结构建设步骤包括：外轮廓结构建设：利用多个所述隧道支护结构的支撑，建立所述地下结构的永久支撑结构，所述永久支撑结构与多个所述隧道支护结构的一部分配合形成所述地下结构的外轮廓结构；内部结构建设：在所述外轮廓结构内建立所述地下结构的内部结构，并将多个所述隧道支护结构上位于所述外轮廓结构内的部分拆除。
9.本发明的实施方式中，所述外轮廓结构建设步骤包括：根据所述永久支撑结构的形状在多个所述隧道支护结构上构建通道；将所述永久支撑结构穿过所述通道并与多个所
述隧道支护结构连接，从而形成所述外轮廓结构。
10.本发明的实施方式中，所述根据所述永久支撑结构的形状在多个所述隧道支护结构上构建通道之前，将多个所述隧道支护结构之间进行注浆加固。
11.本发明的实施方式中，所述外轮廓结构包括顶部支撑结构，所述顶部支撑结构包括顶板以及两个顶纵梁，所述顶板的内部设有抗拉钢绞线，所述抗拉绞线的两端与两个所述顶纵梁连接；所述外轮廓结构建设步骤之后，以及所述内部结构建设步骤之前，还包括：在所述外轮廓结构内搭建临时支撑结构对所述外轮廓结构进行支撑；所述内部结构建设步骤之后，还包括：将所述临时支撑结构拆除。
12.本发明的实施方式中，所述工作井施工步骤包括：竖井工作井施工：在所述地下结构的拟建区域的周围沿所述拟建区域的深度方向开挖形成多个竖井工作井；隧道工作井施工：在多个所述竖井工作井内沿所述拟建区域的断面方向开挖形成多个隧道工作井。
13.本发明的实施方式中，所述地下结构为地下车站，所述多隧道施工步骤包括：主隧道施工：两个所述工作井在所述拟建区域的长度方向上相对设置，在两个所述工作井之间沿所述拟建区域的长度方向开挖形成两个主隧道，并构建两个主隧道支护结构对两个所述主隧道进行支护；大断面隧道施工：在两个所述工作井内沿所述拟建区域的长度方向开挖形成大断面隧道，并构建大断面隧道支护结构对所述大断面隧道进行支护，所述大断面隧道的两侧与两个所述主隧道重合，且所述大断面隧道支护结构的一部分与两个所述主隧道支护结构的一部分配合形成所述地下结构的外轮廓结构。
14.本发明还提供一种地下结构的施工装置，包括：至少一掘进设备，用于在所述地下结构的拟建区域的周围开挖多个工作井，以及根据所述地下结构的外轮廓形状在多个所述工作井之间开挖形成多个贯穿所述拟建区域的隧道；多个隧道支护结构，用于对多个所述隧道进行支护，所述隧道支护结构包括永久支护部分和临时支护部分，所述永久支护部分用于构成所述地下结构的外轮廓结构的至少一部分，所述临时支护部分用于在所述外轮廓结构建设完成后拆除。
15.本发明的实施方式中，所述隧道支护结构的永久支护部分包括固定管片，多个所述隧道支护结构的固定管片沿所述地下结构的外轮廓排布，所述地下结构的永久支撑结构与多个所述隧道支护结构的固定管片连接形成所述地下结构的外轮廓结构。
16.本发明的实施方式中，所述地下结构为地下车站，多个所述隧道沿所述拟建区域的长度方向贯穿所述拟建区域，多个所述隧道包括两个主隧道以及多个辅助隧道，多个所述辅助隧道根据所述地下结构的外轮廓排列在两个所述主隧道之间，所述隧道支护结构包括两个主隧道支护结构和多个辅助隧道支护结构，所述主隧道支护结构用于对所述主隧道进行支护，所述辅助隧道支护结构用于对所述辅助隧道进行支护。
17.本发明的实施方式中，所述施工装置还包括隧道支撑台车，所述隧道支撑台车用于在所述掘进设备开挖所述辅助隧道时在所述主隧道内与所述掘进设备同步移动而对所述主隧道进行支撑。
18.本发明的实施方式中，所述辅助隧道支护结构上设有可拆除的背板，多个所述辅助隧道支护结构上的所述背板拆除后形成通道，所述永久支撑结构穿设于所述通道中并与多个所述辅助隧道支护结构以及两个所述主隧道支护结构连接。
19.本发明的实施方式中，所述施工装置还包括临时支撑结构，所述临时支撑结构搭
建在所述外轮廓结构内，所述临时支撑结构用于在建设所述地下结构的内部结构时对所述外轮廓结构进行支撑。
20.本发明的实施方式中，所述地下结构为地下车站，多个所述隧道沿所述拟建区域的长度方向贯穿所述拟建区域，多个所述隧道包括两个主隧道以及一大断面隧道，所述大断面隧道位于两个所述主隧道之间，所述隧道支护结构包括两个主隧道支护结构以及大断面隧道支护结构，所述主隧道支护结构用于对所述主隧道进行支护，所述大断面隧道支护结构用于对所述大断面隧道进行支护，所述主隧道支护结构和所述大断面隧道支护结构均包括固定管片和可拆卸管片，两个所述主隧道支护结构的可拆卸管片在开挖所述大断面隧道时被拆除或破除，所述大断面隧道支护结构的可拆卸管片在所述外轮廓结构建设完成后拆除，所述主隧道支护结构的固定管片与所述大断面隧道支护结构的固定管片配合形成所述地下结构的外轮廓结构。
21.本发明的特点及优点是：
22.本发明的地下结构的施工方法及施工装置，根据地下结构的外轮廓，在多个工作井之间开挖形成贯穿拟建区域的多个隧道，并构建多个隧道支护结构对隧道进行支护，能够避免对地层造成较大的扰动，风险较小，进而通过利用多个隧道支护结构的支撑，建设地下结构，再将多个隧道支护结构上位于地下结构内的部分拆除，从而能利用多个隧道支护结构为地下结构的建设提供更安全的作业环境，从而提高施工效率，并降低施工风险等级。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明中地下结构的施工方法的流程示意图。
25.图2为本发明中工作井施工时的俯视图。
26.图3为本发明中主隧道施工时的俯视图。
27.图4为本发明中主隧道的断面图。
28.图5为本发明中辅助隧道准备施工时的俯视图。
29.图6为本发明中辅助隧道准备施工时的侧视图。
30.图7为本发明中辅助隧道准备施工时的断面图。
31.图8为本发明中其中两个辅助隧道施工时的俯视图。
32.图9为本发明中其中两个辅助隧道施工完成后的断面图。
33.图10为本发明中另外两个辅助隧道施工时的俯视图。
34.图11为本发明中另一实施例的另外两个辅助隧道施工时的俯视图。
35.图12为本发明中上排多个辅助隧道施工完成后的断面图。
36.图13为本发明中所有辅助隧道施工完成后的断面图。
37.图14为本发明中隧道注浆加固区的断面图。
38.图15为本发明中外轮廓结构建设时的断面图。
39.图16为本发明中外轮廓结构建设完成后的断面图。
40.图17为本发明中临时支撑结构搭建时的断面图。
41.图18为本发明中内部结构建设完成后地下结构的整体断面图。
42.图19为本发明中另一实施例的外轮廓结构施工完成后的断面图。
43.图20为本发明中再一实施例的外轮廓结构施工完成后的断面图。
44.图21为本发明中区间隧道、工作井以及地下车站的拟建区域排布的俯视图。
45.图22为本发明中另一实施例的隧道施工完成后的断面图。
46.图23为本发明中主隧道支护结构的结构示意图。
47.图24为本发明中辅助隧道支护结构的结构示意图。
48.图25为本发明中在辅助支护结构上搭建永久支撑结构的结构示意图。
49.图26为本发明中另一实施例的辅助隧道支护结构的结构示意图。
50.图27为本发明中另一实施例在辅助隧道支护结构上搭建永久支撑结构的结构示意图。
51.图28为本发明中隧道支撑台车的结构示意图。
52.图29为本发明中隧道支撑台车的伸缩支撑结构的结构示意图。
53.图30为本发明中隧道支撑台车的车轮切换姿态的结构示意图。
54.图中：
55.11、隧道工作井掘进设备；111、隧道工作井掘进设备外壳；12、主隧道掘进设备；13、辅助隧道掘进设备；13’、辅助隧道掘进设备；
56.2、隧道支护结构；21、主隧道支护结构；211、固定管片；212、可拆卸管片；22、辅助隧道支护结构；22’、辅助隧道支护结构；221、固定管片；221’、固定管片；222、外管片；222’、外管片；223、内管片；224、背板；225、安拆块；23、大断面隧道支护结构；231、固定管片；232、可拆卸管片；24、通道；24’、通道；25、隧道注浆加固区；
57.3、工作井支护结构；31、竖井工作井支护结构；311、围挡结构；312、止水钻孔灌注桩；313、内支撑结构；32、隧道工作井支护结构；321、工作井管片；33、工作井注浆加固区；34、顶管机后座墙；35、设备支撑结构；
58.4、地下结构；41、外轮廓结构；411、永久支撑结构；412、顶部支撑结构；4121、顶板；4122、顶纵梁；4123、抗拉钢绞线；4124、顶板钢筋；4125、顶板混凝土；4126、顶纵梁钢筋；4127、预制结构板；413、底部支撑结构；4131、底板；4132、底纵梁；4133、底板钢筋；4134、底板混凝土；42、内部结构；421、横梁；422、立柱；423、内墙；424、站台；
59.5、临时支撑结构；51、临时支撑柱；
60.6、隧道支撑台车；6’、隧道支撑台车；61、车架；611、支撑梁；6111、内层钢梁；6112、外层钢梁；6113、型钢骨架；612、端板；62、伸缩支撑结构；62’、底部伸缩支撑结构；621、第一伸缩件；6211、伸缩杆；6212、伸缩端；6213、固定端；622、撑靴板；63、伸缩限位结构；631、第二伸缩件；64、车轮；65、车轮支撑结构；651、车轮支撑架；652、第三伸缩件；653、转轴；66、连接结构；67、控制机构；
61.7、液压支撑装置；
62.100、拟建区域；200、区间隧道；300、隧道；301、主隧道；302、辅助隧道；302’、辅助隧道；303、大断面隧道；400、工作井；401、竖井工作井；402、隧道工作井；402’、隧道工作井；500、地面。
具体实施方式
63.下面将结合本发明实施例中的附图，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
64.实施方式一
65.如图1、图3、图8、图13、图16以及图18所示，本发明提供一种地下结构的施工方法，包括以下步骤：
66.步骤s1、工作井施工：在地下结构4的拟建区域100的周围开挖多个工作井400。
67.其中，拟建区域100大于待建的地下结构4在地下空间的布置区域，即拟建区域100的长度、宽度以及高度均大于地下结构4的长度、宽度以及高度。通过在拟建区域100的周围开挖多个工作井400，从而为后续的隧道施工步骤s2中设备及人员提供运输通道及组装空间等。工作井400内也构建有工作井支护结构3。本实施例中，两个工作井400位于拟建区域100的长度方向y上的两端。
68.步骤s2、多隧道施工：根据地下结构4的外轮廓，在多个工作井400之间开挖形成多个贯穿拟建区域100的隧道300，并构建多个隧道支护结构2对多个所述隧道300进行支护。
69.其中，隧道300贯穿拟建区域100的方向可根据需要选择任意水平方向。结合图21所示，本实施例中，地下结构4为地下车站，需要施工与区间隧道200相连通的主隧道301，因此，选择拟建区域100的长度方向y为隧道300贯穿拟建区域100的方向，也即主隧道301的延伸方向，从而在两个工作井400之间沿拟建区域100的长度方向y开挖形成多个隧道300。当地下结构为其他地下建筑时，也可以选择在拟建区域的宽度方向的两端开挖两个工作井，从而沿拟建区域的宽度方向开挖形成多个隧道；还可以选择在拟建区域的对角线方向的两端开挖两个工作井。
70.步骤s3、地下结构建设：利用多个隧道支护结构2的支撑，建设地下结构4，并将多个隧道支护结构2上位于地下结构4内的部分拆除。
71.其中，多个隧道支护结构2上位于地下结构4内的部分可以根据地下作业环境的稳定性以及地下结构4的建设空间是否受限，选择在建设地下结构4之前拆除部分或全部，也可以选择建设地下结构4时拆除部分或全部，也可以选择建设地下结构4后拆除部分或全部，不作具体限定。
72.本发明的地下结构4的施工方法，根据地下结构4的外轮廓，在多个工作井400之间开挖形成贯穿拟建区域100的多个隧道300，并构建多个隧道支护结构2对隧道300进行支护，能够避免对地层造成较大的扰动，风险较小，进而通过利用多个隧道支护结构2的支撑，建设地下结构4，再将多个隧道支护结构2上位于地下结构4内的部分拆除，从而能利用多个隧道支护结构2为地下结构4的建设提供更安全的作业环境，从而提高施工效率，并降低施工风险等级。
73.如图2和图6所示，本发明的实施方式中，工作井施工步骤s1、包括：
74.步骤s11、竖井工作井施工：在地下结构4的拟建区域100的周围沿拟建区域100的深度方向z开挖形成多个竖井工作井401。
75.其中，根据待施工的地下结构4的平面布置位置，在拟建区域100的周围选取合适
位置，采用明挖法从地面500对应的位置处从地面500向下开挖至拟建区域100所在的深度位置处，形成竖井工作井401。本实施例中，隧道工作井掘进设备11开挖完隧道工作井402后，隧道工作井掘进设备外壳111留在地层中作为永久支护结构，因此，仅在拟建区域100的两端的侧方选取合适位置分别开挖一竖井工作井401，且两个竖井工作井401均为隧道工作井掘进设备11开挖隧道工作井402的始发工作井，而无需在隧道工作井402的另一端设置作为接收工作井的竖井工作井进行隧道工作井掘进设备11的拆卸吊运，降低项目成本的同时，进一步缩小了地面500上施工区域的占地面积。竖井工作井401的尺寸均需满足后续隧道工作井施工步骤s12以及隧道施工步骤s2中掘进设备的安置条件。竖井工作井401内构建有竖井工作井支护结构31，竖井工作井支护结构31包括围挡结构311，该围挡结构311上排布有止水钻孔灌注桩312，并通过构建混凝土制成的内支撑结构313对围挡结构311进行支撑。
76.步骤s12、隧道工作井施工：在多个竖井工作井401内沿拟建区域100的断面方向开挖形成多个隧道工作井402。
77.其中，采用全断面开挖法、台阶开挖法、环形开挖预留核心土法、中隔壁法、交叉中隔壁法、机械法或其他暗挖法从竖井工作井401内进行扩挖形成隧道工作井402，并构建隧道工作井支护结构32。本实施例中，隧道工作井支护结构32包括工作井管片321，该工作井管片321为可切削的混凝土管片，便于多隧道施工步骤s2中，掘进设备能够切削隧道工作井支护结构32进行接收与始发。可选的，在使用诸如台阶开挖法、全断面开挖法的时候，隧道工作井支护结构为二衬支护结构等。在竖井工作井401内进行隧道工作井402的开挖，能够缩小地面500上施工区域的占地面积。拟建区域100的断面方向为与多个隧道300的延伸方向垂直或近乎垂直的方向。本实施例中，如图2所示，拟建区域100的断面方向为拟建区域100的宽度方向x。隧道工作井402的沿拟建区域100的宽度方向x延伸的尺寸略大于拟建区域100的宽度尺寸。如图6所示，隧道工作井402沿深度方向z延伸的尺寸也略大于拟建区域100的高度尺寸。隧道工作井402的宽度，即隧道工作井402在y方向上的尺寸，则需满足后续多隧道施工步骤s2中各个隧道300的掘进设备的安置条件。
78.如图18以及图21所示，本实施例中，地下结构4为地下车站，多隧道施工步骤s2、包括：
79.如图3和图4所示，步骤s21、主隧道施工：在两个工作井400之间沿拟建区域100的长度方向y开挖形成两个主隧道301，并构建两个主隧道支护结构21对两个主隧道301进行支护。通过先开挖两个主隧道301，为后续施工提供先行导洞。
80.其中，主隧道支护结构21包括沿主隧道301的延伸方向拼接的多个管节，如图13所示，每个管节由固定管片211和可拆卸管片212围合而成。固定管片211为混凝土管片，可拆卸管片212为钢管片。
81.如图8、图9、图10、图11、图12以及图13所示，步骤s22、辅助隧道施工：在两个工作井400之间沿拟建区域100的长度方向y开挖形成多个辅助隧道302，并构建多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’对多个辅助隧道302和辅助隧道302’进行支护，多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’沿地下结构4的外轮廓排布在两个主隧道301之间。
82.其中，辅助隧道302为小断面隧道，其尺寸小于主隧道301的尺寸，因此，通过在地
层最稳定的时候施工尺寸较大的主隧道301，再施工辅助隧道302。多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的排布方式不具体限定，使多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的排布区域覆盖地下结构4的外轮廓所在区域即可，例如本实施例中的并排排布，也可以是错位排布或其他排布方式。辅助隧道302和辅助隧道支护结构22的断面形状不具体限定，如图13所示，本实施例的辅助隧道302和辅助隧道302’及多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的断面形状为矩形；如图19所示，另一实施例的辅助隧道302和辅助隧道302’及多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的断面形状为梯形；还可为圆形、多边形或其他形状。辅助隧道302的数量和大小不具体限定，如图13所示，本实施例的辅助隧道302和辅助隧道302’共六个；如图19所示，另一实施例的辅助隧道302和辅助隧道302’共八个。如图20所示，再一实施例的辅助隧道302和辅助隧道302’共十个。
83.具体的，如图8、图13以及图24所示，辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’包括沿其轴向拼接的多个管节，辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的管节包括一外管片222、两个固定管片221以及一内管片223，外管片222的两端通过两个固定管片221与内管片223的两端连接。结合图17所示，外管片222位于地下结构4的外轮廓的外部，无需拆除。结合图25所示，两个固定管片221在建设地下结构4时与地下结构4连接，成为最终形成的地下结构4的一部分。内管片223位于地下结构4的外轮廓的内部，因此能够在建立地下结构4前和/或建立地下结构4时和/或者建立地下结构4后被拆除。本实施例中，内管片223和外管片222均为混凝土管片，固定管片221为钢管片。如图13所示，根据地下车站的外轮廓，在两个主隧道支护结构21之间的靠上区域排列有多个辅助隧道支护结构22，以及在两个主隧道支护结构21之间的靠下区域排列有多个辅助隧道支护结构22’。
84.此外，开挖主隧道301的主隧道掘进设备12和辅助隧道302的辅助隧道掘进设备13在一隧道工作井402内完成接收并进行调试，调试后从该隧道工作井402内始发，开挖至另一隧道工作井402。如图10所示，主隧道301和多个辅助隧道302的开挖能够以同一个隧道工作井402作为始发工作井朝同一方向开挖，如图11所示，辅助隧道掘进设备13和辅助隧道掘进设备13’也可以隧道工作井402和隧道工作井402’分别作为接收工作井以相对的方向同时开挖形成两个辅助隧道302。如图6所示，多个辅助隧道302开挖前，通过隧道工作井402内设置的设备支撑结构35将辅助隧道掘进设备13支撑调整至辅助隧道302的开挖位置处。本实施例中，主隧道掘进设备12为盾构机，辅助隧道掘进设备13为顶管机。隧道工作井402靠近区间隧道200的一侧以及靠近拟建区域100的一侧均设有工作井注浆加固区33，且设备支撑结构35上设有对顶管机进行支撑的顶管机后座墙34。
85.如图5、图6、图7以及图8所示，本发明的实施方式中，辅助隧道施工步骤s22、包括：辅助隧道掘进设备13开挖辅助隧道302和辅助隧道302’时，通过隧道支撑台车6在主隧道301内与辅助隧道掘进设备13同步移动而对主隧道301进行支撑。通过隧道支撑台车6在开挖辅助隧道302’和辅助隧道302时对主隧道301进行支撑，避免辅助隧道302’和辅助隧道302的开挖造成主隧道301收敛变形。此外，在后续地下结构建设步骤s3中，也可以通过隧道支撑台车6对主隧道301进行支撑。另外，为避免顶管机施工时的反作用力造成区间隧道200不稳定，还通过隧道支撑台车6’对区间隧道200的靠近隧道口的区域进行支撑。
86.具体的，如图28和图29所示，隧道支撑台车6和隧道支撑台车6’包括：至少一车架61，车架61的底部安装有多个车轮64；多个伸缩支撑结构62，沿主隧道301和区间隧道200的
周向间隔排布在车架61的周围，伸缩支撑结构62包括多个第一伸缩件621和至少一撑靴板622，第一伸缩件621具有相对设置的伸缩端6212和固定端6213，多个第一伸缩件621的固定端6213与车架61连接，多个第一伸缩件621的伸缩端6212与至少一撑靴板622连接；至少一伸缩限位结构63，与多个第一伸缩件621的伸缩端6212铰接，伸缩限位结构63能通过伸缩调整多个第一伸缩件621的伸缩端6212伸缩支撑的角度。其中，第一伸缩件621包括至少一伸缩杆6211，第一伸缩件621的伸缩端6212设有缸体和/或第一伸缩件621的固定端6213设有缸体，伸缩杆6211与缸体滑动配合，通过控制缸体内的液压实现伸缩杆6211的伸长和回缩，以及控制第一伸缩件621提供的支撑力。伸缩限位结构63包括第二伸缩件631，第二伸缩件631的伸缩原理与第一伸缩件621的伸缩原理相同，在此不再赘述。
87.本发明采用的隧道支撑台车，通过设置伸缩限位结构63与多个第一伸缩件621的伸缩端6212铰接，从而通过伸缩限位结构63的伸缩调整多个第一伸缩件621的伸缩端6212的支撑方向，进而确保伸缩端6212带动撑靴板622沿主隧道301和区间隧道200的径向对沿主隧道301和区间隧道200进行支撑，此时伸缩支撑结构62的受力状态最佳，同时也能避免撑靴板622对沿主隧道301和区间隧道200进行支撑时由于撑靴板622受力不均而造成多个第一伸缩件621的伸缩端6212发生偏斜，从而能确保隧道支撑台车的整体稳定性。
88.如图29和图30所示，车架61的底部安装有两个车轮64，车轮64通过车轮支撑结构65与车架61连接，车轮支撑结构65能绕一轴线转动地设置，轴线平行于主隧道301和区间隧道200的轴向y设置；隧道支撑台车6的移动状态下，车轮支撑结构65能带动车轮64绕轴线转动而调整车轮64在主隧道301和区间隧道200内的支撑角度。通过车轮支撑结构65调整车轮64在主隧道301和区间隧道200内的支撑角度，能够使隧道支撑台车6和隧道支撑台车6’在主隧道301和区间隧道200内更稳定，且更顺畅。
89.如图30所示，一伸缩支撑结构62为底部伸缩支撑结构62’，底部伸缩支撑结构62’位于两个车轮64之间；隧道支撑台车的支撑状态下，两个车轮支撑结构65能带动两个车轮64朝彼此远离的一侧转动而使底部伸缩支撑结构62’向下伸长而对主隧道301和区间隧道200的底部进行支撑。通过将两个车轮64朝彼此远离的一侧转动，避免底部伸缩支撑结构62’向下伸长时与车轮64发生干涉而无法对主隧道301和区间隧道200的底部进行支撑。
90.如图30所示，车轮支撑结构65包括车轮支撑架651，车轮支撑架651的顶端通过一转轴653与车架61的底部铰接，转轴653沿轴线设置，车轮64安装在车轮支撑架651的底端。车轮支撑结构65包括第三伸缩件652，第三伸缩件652的一端与车架61的底部铰接，第三伸缩件652的另一端与车轮支撑架651铰接，第三伸缩件652能通过伸缩带动车轮支撑架651绕转轴653转动。
91.图28所示，隧道支撑台车还包括控制机构67，控制机构67安装在车架61上，控制机构67能根据多个伸缩支撑结构62反馈的受力状态调节多个伸缩支撑结构62提供的支撑力，还能控制伸缩限位结构63的伸缩以及控制车轮支撑结构65的摆动，从而控制伸缩限位结构63伸缩调整多个第一伸缩件621的伸缩端的支撑方向，以及控制车轮支撑结构65带动车轮64绕轴线转动的角度。具体的，控制机构67控制液压泵输出的压力传递给伸缩支撑结构62中的第一伸缩件621、伸缩限位结构63中的第二伸缩件631以及车轮支撑结构65中的第三伸缩件652，伸缩支撑结构62、伸缩限位结构63以及车轮支撑结构65将液体压力能转换为机械能，以完成伸缩、支撑、摆动等动作，以及控制第一伸缩件621、第二伸缩件631、第三伸缩件
652的压力、顶推力、伸长量、俯仰角、方位角、滚动角等数据。
92.图28所示，车架61包括多个支撑梁611，多个支撑梁611沿主隧道301和区间隧道200的周向排布并围合成框架结构，多个伸缩支撑结构62一一对应地安装在多个支撑梁611上。具体的，多个支撑梁611围合成一多边形的框架结构。支撑梁611的两端设有端板612，通过多个螺栓连接两个支撑梁611上的端板612，从而将两个支撑梁611相连接。支撑梁611包括平行间隔排布的内层钢梁6111和外层钢梁6112，内层钢梁6111与外层钢梁6112通过至少一型钢骨架6113连接，型钢骨架6113大体呈一工字钢结构。
93.如图7和图28所示，隧道支撑台车6和隧道支撑台车6’包括多个车架61，多个车架61沿主隧道301和区间隧道200的轴向排布，并通过多个连接结构66相连接。通过设置多个车架61，从而利用多个车架61上的伸缩支撑结构62同时对主隧道301和区间隧道200进行支撑，增大隧道支撑台车6和隧道支撑台车6’的支撑作用区域。
94.如图14、图15、图16以及图25所示，根据永久支撑结构411的形状在多个隧道支护结构2上构建通道24之前，还包括：步骤s23、注浆加固：将多个隧道支护结构2之间进行注浆加固。通过在多个隧道支护结构2之间注浆加固处理形成隧道注浆加固区25，达到防渗堵水的作用。
95.本发明的实施方式中，地下结构建设步骤s3、包括：
96.如图16和图18所示，步骤s31、外轮廓结构41建设：在多个隧道支护结构2上建立地下结构4的永久支撑结构411，永久支撑结构411与多个隧道支护结构2的一部分配合形成地下结构4的外轮廓结构41。通过多个隧道300提供永久支撑结构411的施工空间，并且通过多个隧道支护结构2的一部分配合永久支撑结构411形成地下结构4的外轮廓结构41，提高外轮廓结构41的施工效率以及支撑强度。
97.其中，地下结构4的外轮廓结构41指地下结构4的用于承受外部载荷的外部支撑结构，包括但不限于底纵梁4132、顶纵梁4122、顶板4121、底板4131。根据地下结构4的外轮廓，在多个隧道支护结构2的合适位置处建设永久支撑结构411，以使永久支撑结构411能与多个隧道支护结构2的一部分配合形成地下结构4的外轮廓。
98.本实施例中，两个主隧道支护结构21上的固定管片211以及多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’上的固定管片211与永久支撑结构411连接，从而配合构成地下结构4的外轮廓结构41。永久支撑结构411包括顶部支撑结构412和底部支撑结构413，顶部支撑结构412建立在上排的多个辅助隧道支护结构22上并与两个主隧道支护结构21的顶部连接，底部支撑结构413建立在下排的多个辅助隧道支护结构22’上并与两个主隧道支护结构21的底部连接。
99.如图15、图16以及图26所示，外轮廓结构建设步骤s31、包括：根据永久支撑结构411的形状在多个隧道支护结构2上构建通道24；将永久支撑结构411穿过通道24并与多个隧道支护结构2连接，从而形成外轮廓结构41。通过构建通道24，从而能在多个隧道300内进行永久支撑结构411的建设，并且也能更好地利用隧道支护结构2对永久支撑结构411进行支撑。
100.具体的，顶部支撑结构412包括顶板4121、顶纵梁4122以及抗拉钢绞线4123。底部支撑结构413包括底板4131以及底纵梁4132。顶板4121的两端与两个顶纵梁4122连接，底板4131的两端与两个底纵梁4132连接。
101.如图15和图25所示，多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的固定管片221上设置可拆除的背板224。通过将上排的多个辅助隧道支护结构22的背板224拆除，从而形成用于穿设顶板4121和抗拉钢绞线4123的通道24。通过将下排的多个和辅助隧道支护结构22’的背板224拆除，从而形成用于施工底板4131的通道。通过拆除背板224形成通道24，相较于打孔或切割等方式形成通道24，对地层造成的扰动少，并且施工效率高。
102.如图16和图23所示，对于主隧道支护结构21上的通道24，通过在可拆卸管片212的顶端与固定管片211的顶端的连接处，将可拆卸管片212的顶端的一部分切割去除，从而用于穿设顶纵梁4122的通道24；通过在可拆卸管片212的底端与固定管片211的底端的连接处，将可拆卸管片212的底端的一部分切割去除，从而用于施工底纵梁4132的通道24。
103.如图15、图16、图18以及图25所示，本实施例中，顶板4121、顶纵梁4122、底板4131以及底纵梁4132均采用混凝土现浇而成。具体的，通过将顶板钢筋4124和底板钢筋4133绑扎在辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的固定管片221上，并搭建模板，进而灌注顶板混凝土4125和底板混凝土4134，制成顶板4121和底板4131；通过在主隧道支护结构21的固定管片211的顶端植入顶纵梁钢筋4126，并将抗拉钢绞线4123穿过上排多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的通道24与顶纵梁钢筋4126连接，进而搭建模板，灌注混凝土，制成顶纵梁4122；底纵梁4132的施工方式与顶纵梁4122的施工方式相同，在此不再赘述。
104.如图26以及图27所示，在另一实施例中，辅助隧道支护结构22包括连接围合的外管片222’和固定管片221’。辅助隧道支护结构22的固定管片221’上设有安拆块225，通过在辅助隧道302内设置液压支撑装置7对辅助隧道302进行支撑，然后拆除安拆块225与固定管片221’之间的连接螺栓，将安拆块225拆除，形成通道24’最后进行预制结构板4127的推进，从而通过多个预制结构板4127拼接形成顶板4121。底板4131也可采用相同的方式施工，在此不再赘述。
105.如图17所示，本发明的实施方式中，外轮廓结构建设步骤s31之后，以及内部结构建设步骤s33之前，还包括：步骤s32、临时支撑结构搭建：在外轮廓结构41内搭建临时支撑结构5。通过设置临时支撑结构5，提高外轮廓结构41的整体刚度，并与外轮廓结构41配合为内部结构42的建设提供一个更安全的施工空间。
106.具体的，结合图16所示，外轮廓结构41建设时，使用隧道支撑台车6保持主隧道301的稳定状态，并在临时支撑结构5搭建时将隧道支撑台车6的多个车架61依次卸载并运输出主隧道301。如图17所示，临时支撑结构5包括多个临时支撑柱51。
107.如图17和图18所示，步骤s33、内部结构建设：在外轮廓结构41内建立地下结构4的内部结构42，并将多个隧道支护结构2上位于外轮廓结构41内的部分拆除。通过外轮廓结构41配合多个隧道支护结构2为地下结构4的内部结构42的建设提供更安全的施工空间，进而有利于提高内部结构42的施工效率，并降低施工风险等级。其中，地下结构4的内部结构42包括地下结构4内用于对外轮廓结构41进行支撑的内部支撑结构，如立柱422、横梁421、内墙423等，还可以包括设置在地下结构4的内部的其他结构，如站台424等。
108.具体的，结合图17所示，在外轮廓结构41与临时支撑结构5配合支撑的作用下，使用机械法或现有技术中其他可行的开挖法从上至下地依次开挖外轮廓结构41内土体，并在外轮廓结构41的保护下，建设地下车站内的内墙423、站台424及立柱422等内部结构42，从
而完成地下车站的建设。
109.如图17和图18所示，本实施例中，在内部结构42建设步骤s33之后，将临时支撑结构5拆除。本实施例通过抗拉钢绞线4123对顶纵梁4122进行提拉，确保临时支撑结构5拆除后，顶部支撑结构412的稳定性仍符合要求。
110.如图22所示，在另一实施例中，通过明挖法在拟建区域100的两端开挖出两个工作井。具体的，该工作井沿拟建区域100的宽度方向z延伸深度尺寸大于地面500至拟建区域100的底部的深度尺寸，该工作井沿拟建区域100的宽度方向x延伸的尺寸略大于拟建区域100的宽度尺寸，该工作井沿拟建区域100的长度方向延伸的尺寸应满足后续隧道施工步骤中的掘进设备的安置条件。
111.地下结构为地下车站，多隧道施工步骤包括：主隧道施工：从工作井沿拟建区域100的长度方向开挖形成两个主隧道301，并构建两个主隧道支护结构21对两个主隧道301进行支护；大断面隧道施工：在两个主隧道301之间，从工作井内沿拟建区域100的长度方向开挖形成大断面隧道303，并构建大断面隧道支护结构23对大断面隧道303进行支护，大断面隧道支护结构23的一部分与两个主隧道支护结构21的一部分配合形成地下结构的外轮廓结构。
112.具体的，主隧道施工步骤与上述实施例相同，在此不再赘述。主隧道301施工完成后，在两个主隧道301内回填土体，构建出稳定的地下环境，然后将大型断面掘进机吊运入工作井，进行大断面隧道303的开挖，并在开挖时将主隧道支护结构21的可拆卸管片212直接切削破除，再将大断面隧道支护结构23中的可拆卸管片232拆除并掏除主隧道301内的剩余土体。大断面隧道支护结构23包括沿大断面隧道303的延伸方向拼接的多个管节，管节包括两个固定管片231和两个可拆卸管片232，两个固定管片231的两端通过两个可拆卸管片232连接，两个固定管片231沿地下结构的外轮廓铺设，从而直接构成地下结构4的外轮廓结构的一部分。位于外轮廓结构41内的两个可拆卸管片232则可以在地下结构的内部结构建设完成后拆除，能够为地下结构的内部结构的建设提供安全的施工空间。此外，内部结构建设完成后，可以相同的方式，在大断面隧道支护结构23的固定管片231与主隧道301内的固定管片211之间施工顶纵梁和底纵梁，从而将大断面隧道支护结构23的固定管片231与主隧道301的固定管片211连接成一个整体。
113.实施方式二
114.如图2、图3、图8、图10、图16以及图18所示，本发明还提供一种地下结构4的施工装置，包括：至少一掘进设备，用于在地下结构4的拟建区域100的周围开挖多个工作井400，以及根据地下结构4的外轮廓形状从工作井400开挖多个贯穿拟建区域100的隧道300；多个隧道支护结构2，用于对多个隧道300进行支护，隧道支护结构2包括永久支护部分和临时支护部分，永久支护部分用于构成地下结构4的外轮廓结构41的至少一部分，临时支护部分用于在外轮廓结构41建设完成后拆除。本发明的的施工装置与实施方式一的施工方法的工作原理以及有益效果相同，在此不再赘述。此外，本实施方式中所述的各个结构与实施方式一中描述的结构相同，在此不再赘述。
115.如图18、图23以及图24所示，本发明的实施方式中，多个隧道支护结构2的永久支护部分包括固定管片231、固定管片221以及固定管片211，多个隧道支护结构2的固定管片231、固定管片221以及固定管片211沿地下结构4的外轮廓排布，地下结构4的永久支撑结构
411与多个隧道支护结构2的固定管片231、固定管片221、固定管片211连接形成地下结构4的外轮廓结构41。隧道支护结构2的临时支护部分则为位于外轮廓结构41内的部分。
116.如图3、图8、图10以及图16所示，本发明的实施方式中，地下结构4为地下车站，多个隧道300包括两个主隧道301以及多个辅助隧道302’和多个辅助隧道302，多个辅助隧道302’和多个辅助隧道302根据地下结构4的外轮廓排列在两个主隧道301之间，隧道支护结构2包括两个主隧道支护结构21以及多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’，主隧道支护结构21用于对主隧道301进行支护，辅助隧道支护结构22用于对辅助隧道302进行支护，辅助隧道支护结构22’用于对辅助隧道302’进行支护。
117.本发明的实施方式中，施工装置还包括隧道支撑台车6，隧道支撑台车6用于在掘进设备开挖辅助隧道302时在主隧道301内与辅助隧道掘进设备13同步移动而对主隧道支护结构21进行支撑。
118.如图25所示，本发明的实施方式中，辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’上设有可拆除的背板224，多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’上的背板224拆除后形成通道24，永久支撑结构411穿设于通道24中并与多个辅助隧道支护结构22和辅助隧道支护结构22’的固定管片221以及两个主隧道支护结构21的固定管片221连接。
119.如图17所示，本发明的实施方式中，施工装置还包括临时支撑结构5，临时支撑结构5安装在外轮廓结构41内，临时支撑结构5用于在建设地下结构4的内部结构42时对外轮廓结构41进行支撑。
120.如图22所示，另一实施例中，地下结构为地下车站，多个隧道300包括两个主隧道301以及一大断面隧道303，大断面隧道303位于两个主隧道301之间，隧道支护结构2包括两个主隧道支护结构21以及大断面隧道支护结构23，主隧道支护结构21用于对主隧道301进行支护，大断面隧道支护结构23用于对大断面隧道303进行支护，主隧道支护结构21包括固定管片211和可拆卸管片212，大断面隧道支护结构23包括固定管片231和可拆卸管片232，两个主隧道支护结构21的可拆卸管片212在开挖大断面隧道303时被拆除或破除，大断面隧道支护结构23的可拆卸管片232在外轮廓结构41建设完成后拆除，主隧道支护结构21的固定管片211与大断面隧道支护结构23的固定管片231配合形成地下结构的外轮廓结构41。
121.以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。