一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法。


背景技术：

2.目前城市轨道交通建设普遍存在征地拆迁、交通疏解、管线改迁、绿化迁移、空气噪音污染等痛难点问题，而且产业工人缺失的情况越来越严重。盾构法机械化程度高，具有安全、环保、经济、高效等特点，基本实现了隧道工程标准化、连续化、全机械化作业，也是我国城市轨道交通区间隧道施工最普遍的工法。随着轨道交通线网覆盖越来越广，以及市区高楼大厦、高架桥等建构筑物桩基越来越密集，后续建设的轨道交通为了避开桩基和已运营的线路而采用的埋深越来越大，采用明挖法或盖挖法建造车站的规模越来越大，经济性太差。
3.现有技术cn110424969a公开了一种先隧后站明挖法车站施工工法，解决了区间可以先贯通后施工车站的问题，但其并未提及隧道变径的建造方式，也未能解决明挖法施工的痛难点问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述城市轨道交通建设存在的问题，本发明设计了一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，该方法可有效解决地铁建设痛点问题、降低工程风险、提高工程质量，尤其对环境复杂的中心城区控制投资、建设和开通运营等方面有显著帮助，有非常广阔的应用前景和推广价值，具体技术方案如下：
5.一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，包括以下具体步骤：
6.s1：建造明挖盾构始发井；
7.s2：明挖盾构始发井主体结构施工完成后，将两台大直径盾构机下井始发，掘进站台层隧道；
8.s3：探明盾构隧道变直径处的地质条件，在盾构到达之前提前对变直径隧道的接口处做好地层加固；
9.s4：站台层隧道建造完成后，在隧道内完成大直径盾构机到小直径盾构机的转换；
10.s5：小直径盾构机始发，完成相邻盾构区间隧道的掘进，到达下一处车站的盾构井吊出；
11.s6：盾构站台层隧道完成后，对顶管始发端头进行加固，站厅层的顶管机始发，三台顶管机分别进行三条并行顶管的施工，做好顶管机姿态的控制，完成站厅层的顶进；
12.s7：采用暗挖法修建横通道，用以连接两侧的站台层隧道；采用暗挖法修建扶梯斜通道，用以连接横通道和站厅层顶管；
13.s8：上述主体结构完成后，对需要开洞的站厅层顶管处支顶板保护，完成洞口加强梁的浇筑；
14.s9：最后施工车站的内部结构，并进行盾构孔的封堵；回填顶板上部土体，地面恢复；
15.s10：施工车站的附属结构，并进行机电安装及装修。
16.进一步的，所述明挖盾构始发井应根据车站所处的周边环境，在拟建车站范围内选择征地拆迁少，尽量避免交通疏解，管线改迁且施工场地开阔的地段建造。
17.优选的，所述明挖盾构始发井的围护结构应根据地质情况选用钻孔灌注桩或地下连续墙。
18.优选的，所述明挖盾构始发井的尺寸应满足大直径站台层隧道和站厅层顶管的始发需求。
19.进一步的，在盾构隧道时应根据地质条件和周边建构筑物情况选择采用泥水盾构或土压平衡盾构。
20.优选的，在明挖盾构始发井长度受限时，可以采用两台大直径盾构机分体始发，以降低明挖施工对周边环境的影响。
21.进一步的，在对盾构隧道变直径隧道的接口处进行加固时，应根据地质条件选择注浆加固或旋喷桩加固，以确保盾构机变直径时掌子面的稳定性。
22.优选的，两台所述大直径盾构机应错开始发，掌子面错开一定距离，避免相互影响。
23.进一步的，盾构机在进行大小直径转换时，大直径盾构机在变径的位置停机，在洞内完成刀盘的分离，并完成小直径盾构机的重新组装，在大直径盾构机内完成大直径盾构机到小直径盾构机的转换。
24.进一步的，在对站厅层顶管施工时，先施工两侧的顶管，最后施工中间的顶管；顶管机可选择在站端的明挖盾构井吊出，若无明挖条件，也可采用顶管弃壳，顶管机内的设备在分解后从车站的所述明挖盾构始发井运出。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.本发明所提出的基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，能够最大限度的减少明挖，采用机械化作业率高的盾构法、顶管法一体化建造地铁车站和相邻区间；能更好的实现机械化车站区间一体化建造目标，而且解决了盾构车站区间一体化建造区间隧道的空间浪费问题；可有效解决地铁建设痛点问题、降低工程风险、提高工程质量，尤其对环境复杂的中心城区控制投资、建设和开通运营等方面有显著帮助，有非常广阔的应用前景和推广价值。
附图说明
27.图1为本发明中站台区间一体化岛式车站横剖面示意图。
28.图2为本发明中站台区间一体化岛式车站站厅层平面布置示意图。
29.图3为本发明中站台区间一体化岛式车站站台层平面布置示意图。
30.图4为本发明中站台区间一体化岛式车站站纵剖面示意图。
31.图5为本发明中盾构变直径接口处的地层加固示意图。
32.图6为本发明中大直径盾构停机重新组装示意图。
33.图7为本发明中小直径盾构始发示意图。
34.图8为本发明中站厅层顶管开洞示意图。
35.图中：1、明挖盾构始发井；2、站台层隧道；3、地层加固区域；4、大直径盾构机；5、小直径盾构机；6、区间隧道；7、横通道；8、扶梯斜通道；9、站厅层顶管；10、洞口加强梁；11、盾构孔；12、附属结构。
具体实施方式
36.以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。
37.站厅层埋深较浅，暗挖法施工风险高，明挖、盖挖法难以解决征地拆迁、交通疏解、管线改迁、绿化迁移、空气噪音污染等难题。站厅层适合采用并行的矩形顶管法施工，不仅空间利用率高，机械设备的适应性较好，而且能缩短工期，提高工程的安全性，降低对环境的干扰。
38.对于埋深较大的站台层隧道，暗挖法施工，工序复杂，作业面条件差，施工风险高，产业工人缺乏，工期长。站台层隧道适合采用盾构法施工，而且与站台层隧道相邻的区间一般也采用盾构法施工，可以考虑采用盾构法一体化建造站台层隧道和相邻的盾构区间隧道，能够尽量减少明挖，避开通难点问题。
39.站台层隧道的直径要大于两端的区间，对于a型车来说，区间一般采用5.8m盾构隧道内径，为满足站台宽度的功能需要，站台层隧道内径需采用7.8m。对于d型车来说，目前一般采用7.7m盾构隧道内径，为满足站台宽度的功能需要，站台层隧道内径需采用9.2m。如果按照区间隧道内径，采用一体化的方式建造站台层隧道与区间，隧道净空无法满足车站站台宽度需求，需要采取扩挖的方式，风险、造价、工期都会增加。如果按照站台层隧道内径，一体化建造站台层隧道与区间，区间的富裕度会相应增加到40％或50％以上，区间造价会增加到50％-80％以上。
40.目前国内外盾构技术发展较快，洞内自动变径的装备也逐渐成熟，采用变直径盾构法一体化建造站台层隧道和相邻的盾构区间隧道，盾构机在洞内完成盾构隧道直径的转换。在站台层隧道采用大直径盾构，区间隧道采用小直径盾构。通过纯机械化的盾构法来完成站台层隧道及相邻区间隧道的建造，能更好的实现机械化车站区间一体化建造目标，而且解决了盾构车站区间一体化建造区间隧道的空间浪费问题。
41.参阅图1至图8，本发明提供的一种实施例如下:
42.一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，包括以下步骤：
43.s1：根据车站所处的周边环境，在拟建车站范围内选择征地拆迁少，尽量避免交通疏解，管线改迁且施工场地开阔的地段建造明挖盾构始发井1，盾构始发井的围护结构可根据地质情况选用钻孔灌注桩或地下连续墙，明挖盾构始发井的尺寸应满足大直径站台层隧道2和站厅层顶管9的始发。
44.s2：明挖盾构始发井1主体结构施工完成后，采用两台大直径盾构机4下井始发，在明挖盾构始发井1长度受限时，可以采用将两台大直径盾构机4分体始发，以降低明挖施工对周边环境的影响，根据地质条件和周边建构筑物情况选择采用泥水盾构或土压平衡盾构，两台大直径盾构机4应错开始发，掌子面错开一定距离，避免相互影响。
45.s3：探明盾构隧道变直径处的地质条件，在盾构到达之前提前对变直径隧道的接口处做好地层加固区域3的加固动作，根据地质条件选择注浆加固或旋喷桩加固，以确保大直径盾构机4变直径时掌子面的稳定性。
46.s4：站台层隧道2建造完成后，大直径盾构机4在变径的位置停机，大直径盾构机4在洞内完成刀盘的分离，并完成小直径盾构机5的重新组装，在大直径盾构机4内完成由大直径盾构机4到小直径盾构机5的转换。
47.s5：小直径盾构机5始发，完成相邻盾构区间隧道6的掘进，到达下一处车站的盾构井吊出。
48.s6：对顶管始发端头进行加固，进行三条并行站厅层顶管9的施工，做好顶管机姿态的控制，先施工两侧的顶管，最后施工中间的顶管；顶管机可以选择在站端的明挖盾构井吊出，若无明挖条件，可以采用顶管弃壳，顶管机内的设备在分解后从车站的明挖盾构始发井1运出。
49.s7：采用暗挖法修建横通道7，连接两侧的站台层隧道2；采用暗挖法修建扶梯斜通道8，连接横通道7和站厅层顶管9。
50.s8：上述主体结构完成后，对需要开洞的站厅层顶管9处支顶板保护，完成洞口加强梁10的浇筑。
51.s9：最后施工车站的内部结构，并进行盾构孔11的封堵，回填顶板上部土体，地面恢复。
52.s10：施工车站的风亭、出入口等附属结构12，进行机电安装及装修。
53.本发明所提出的基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，能够最大限度的减少明挖，采用机械化作业率高的盾构法、顶管法一体化建造地铁车站和相邻区间；能更好的实现机械化车站区间一体化建造目标，而且解决了盾构车站区间一体化建造区间隧道的空间浪费问题；可有效解决地铁建设痛点问题、降低工程风险、提高工程质量，尤其对环境复杂的中心城区控制投资、建设和开通运营等方面有显著帮助，有非常广阔的应用前景和推广价值。
54.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变，因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：包括以下具体步骤：s1：建造明挖盾构始发井；s2：明挖盾构始发井主体结构施工完成后，将两台大直径盾构机下井始发，掘进站台层隧道；s3：探明盾构隧道变直径处的地质条件，在盾构到达之前提前对变直径隧道的接口处做好地层加固；s4：站台层隧道建造完成后，在隧道内完成大直径盾构机到小直径盾构机的转换；s5：小直径盾构机始发，完成相邻盾构区间隧道的掘进，到达下一处车站的盾构井吊出；s6：盾构站台层隧道完成后，对顶管始发端头进行加固，站厅层的顶管机始发，三台顶管机分别进行三条并行顶管的施工，做好顶管机姿态的控制，完成站厅层的顶进；s7：采用暗挖法修建横通道，用以连接两侧的站台层隧道；采用暗挖法修建扶梯斜通道，用以连接横通道和站厅层顶管；s8：上述主体结构完成后，对需要开洞的站厅层顶管处支顶板保护，完成洞口加强梁的浇筑；s9：最后施工车站的内部结构，并进行盾构孔的封堵；回填顶板上部土体，地面恢复；s10：施工车站的附属结构，并进行机电安装及装修。2.根据权利要求1所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：所述明挖盾构始发井应根据车站所处的周边环境，在拟建车站范围内选择征地拆迁少，尽量避免交通疏解，管线改迁且施工场地开阔的地段建造。3.根据权利要求2所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：所述明挖盾构始发井的围护结构应根据地质情况选用钻孔灌注桩或地下连续墙。4.根据权利要求2所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：所述明挖盾构始发井的尺寸应满足大直径站台层隧道和站厅层顶管的始发需求。5.根据权利要求1所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：在盾构隧道时应根据地质条件和周边建构筑物情况选择采用泥水盾构或土压平衡盾构。6.根据权利要求5所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：在明挖盾构始发井长度受限时，可以采用两台大直径盾构机分体始发，以降低明挖施工对周边环境的影响。7.根据权利要求1所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：在对盾构隧道变直径隧道的接口处进行加固时，应根据地质条件选择注浆加固或旋喷桩加固，以确保盾构机变直径时掌子面的稳定性。8.根据权利要求7所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：两台所述大直径盾构机应错开始发，掌子面错开一定距离，避免相互影响。9.根据权利要求1所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其
特征在于：盾构机在进行大小直径转换时，大直径盾构机在变径的位置停机，在洞内完成刀盘的分离，并完成小直径盾构机的重新组装，在大直径盾构机内完成大直径盾构机到小直径盾构机的转换。10.根据权利要求1所述的一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，其特征在于：在对站厅层顶管施工时，先施工两侧的顶管，最后施工中间的顶管；顶管机可选择在站端的明挖盾构井吊出，若无明挖条件，也可采用顶管弃壳，顶管机内的设备在分解后从车站的所述明挖盾构始发井运出。

技术总结
本发明提出了一种基于变直径盾构法的站台区间一体化车站建造方法，建造明挖盾构始发井；将两台大直径盾构机下井始发，掘进站台层隧道；在盾构到达之前提前对变直径隧道的接口处做好地层加固；在隧道内完成大直径盾构机到小直径盾构机的转换；小直径盾构机始发，完成相邻盾构区间隧道的掘进，到达下一处车站的盾构井吊出；对顶管始发端头进行加固，站厅层的顶管机始发；采用暗挖法修建横通道，用以连接两侧的站台层隧道；采用暗挖法修建扶梯斜通道，用以连接横通道和站厅层顶管。本方法安全经济，机械法作业率高，其应用能减少车站规模节约投资，减少征地拆迁和交通疏解、管线改迁，降低轨道交通建设过程中对市民的干扰。降低轨道交通建设过程中对市民的干扰。降低轨道交通建设过程中对市民的干扰。


技术研发人员：丁建隆 刘智成 严东 王晖 姜宝臣 张志良 林志元 吕剑英 黄辉 李阶智 赵驰 王杜鹃 郭青 桑晓光 梅俊 刘召刚 丁琳 杜志华 李现森 王东存 姚亮 徐韬 叶建新 钟长平 徐建国 陈树茂 谭佳 刘志勇 汤勇茂 郭永顺 赵剑雄 董艳萍
受保护的技术使用者：广州地铁建设管理有限公司 中铁第六勘察设计院集团有限公司 中铁工程装备集团有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/8/5