一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台及其建造方法与流程

1.本发明涉及地下交通工程技术领域，具体涉及一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台及其建造方法。


背景技术：

2.尽管我们已有办法将盾构法的安全性、高效性与扩挖相结合，来解决城市复杂环境下建造地铁车站的诸多矛盾与挑战，但该方法并不适用于所有工程环境。例如，盾构隧道与扩挖相结合的岛式地铁站台层空间型式，从建造的角度来说难点在于拆除管片与扩挖工程量大，站台空间断面的整体跨度大，需要较好的地质条件支持。对于埋深较大，具有较为明确的稳定基岩覆盖层厚度，且基岩裂隙水不发育的地质环境，可以采用此工法建造客流容量大且功能舒适的站台层空间。遗憾的是地质条件往往千差万别。对于基岩面起伏较大，风化程度不均匀的复杂地层，过大的扩挖量与整体跨度会显著增加工程风险，或为降低风险需增加昂贵的工程措施。这种情况下，如果我们依然需要客流容量大且舒适的站台层空间，如何与机械化程度较高的区间盾构工法相结合，尽可能提高车站建设的机械化率，减小对地质条件、人工劳动力的依赖，减少对地面环境的影响？我们研究获得了一种新的断面型式，既能满足岛式站台层空间功能需求，又能显著降低对地质条件的严格依赖。


技术实现要素：

3.本发明提供一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台及其建造方法，其中，一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台，两条盾构隧道作为行车区域及乘客上下车空间，在两条盾构隧道之间设立中部通道作为车站站台交通及候车区域，所述中部通道与盾构隧道之间在站台门对应位置采用小型横通道连通，作为乘客上下车通道，在站台层上部空间设置站厅层并设扶梯斜通道连通站厅层和站台层，设立出入口和地面风亭，组合所述出入口和地面风亭、所述站厅层和所述站台层三部分空间形成完整的地铁车站。
4.所述行车区域及乘客上下车空间包括两个盾构隧道，其中一个所述盾构隧道设为上行轨道，另一个设为下行轨道，所述上行轨道与下行轨道分别设于所述站台层两侧，并通过横通道分别与所述中部通道连通，所述站台层通过扶梯斜通道与站厅层连接，所述盾构隧道上方设有排热风道。
5.优选地，所述横通道间留有岩柱。
6.优选地，所述基于机械法厅台分离的多洞组合站台建设于土层之下的岩层里，所述站台层上方有围岩覆盖层覆盖。
7.优选地，一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台的建造方法，包括如下步骤：
8.s1、先通过盾构法建造两条盾构隧道，作为行车区域及乘客上下车空间；
9.s2、在两条盾构隧道之间采用暗挖法或顶管法施工中部通道作为车站站台交通及候车区域，施工小型横通道连通盾构隧道与暗挖或顶管隧道，在站台空间内进行车站公共区和设备房的布置以及工艺设计；
10.s3、通过明挖或顶管法筑站厅并设扶梯斜通道连通站厅层和站台层；
11.s4、通过明挖或盾构法建造出入口和地面风亭。
12.优选地，所述步骤s2中，横通道间留有岩柱，岩柱受力状态与横通道长度及围岩性状相关，。
13.优选地，所述步骤s2中，具体步骤如下：
14.s21、先需根据地质条件分析岩柱的强度应力比，根据强度应力比确定岩柱的几何参数，确保岩柱处于稳定状态，实现施工期间围岩压力主要由岩柱与隧道支护结构承担，同时缓解盾构保留管片或顶管管节上的应力集度的目标。
15.s22、将围岩覆盖层以上土层简化为荷载，不考虑覆盖层围岩应力释放，然后通过隧道支护结构与围岩共同承载的物理模型分析支护结构在地层压力作用下的内力上限，并与静水压力工况下的隧道支护结构内力进行内力工况组合，确定支护结构内力上限。
16.s23、盾构保留管片、顶管保留管节采用钢筋混凝土结构，盾构拆除管片、顶管拆除管节采用玻璃纤维筋混凝土结构。
17.s24、采用暗挖法或顶管法施工中部通道，若采用暗挖法施工中部通道：暗挖隧道采用复合式衬砌，隧道支护结构中，初期支护采用高性能钢纤维喷射混凝土结构，二次衬砌采用钢筋混凝土结构，初期支护与二次衬砌采之间采用喷膜防水，根据地质素描按需设置预应力锚杆，利用盾构隧道空间并结合横通道位置，采用多点横向机械化暗挖，形成多个暗挖隧道工作面后，沿车站纵向实现快速暗挖隧道循环施工，从而避免了地面设置临时施工竖井与施工通道。
18.s25、横通道与盾构保留管片或保留顶管管节通过后浇钢筋混凝土环框梁实现固结，与暗挖隧道二次衬砌通过预留钢筋实现固结。
19.s26、暗挖隧道二次衬砌或顶管施工完成后，依次完成与地铁列车活动门相对应的其余横通道施工。
20.优选地，所述步骤s24与s25之间，完成暗挖隧道二次衬砌或顶管，并与横通道位置相对应的盾构隧道和顶管内采用钢结构绗架支顶盾构管片和顶管管节后，拆除盾构管片和顶管管节并完成其余横通道施工，横通道与盾构保留管片或保留顶管管节通过后浇钢筋混凝土环框梁实现固结，与暗挖隧道二衬通过预留钢筋实现固结。
21.优选地，所述步骤s1与步骤s2之间，具备如下步骤：根据列车活动门间距模数与宽度，确定盾构隧道管片和顶管管节宽度模数，使得连接盾构隧道与暗挖隧道或顶管的横通道宽度与拆除盾构管片和拆除顶管管节宽度模数相匹配，根据侧站台宽度及楼扶梯布置确定中部通道跨度与线间距。
22.本发明的基于机械法厅台分离的多洞组合站台及其建造方法，采用机械化程度高的盾构与机械化暗挖相结合的建造方式，完成客流容量需求大且空间舒适的站台层建造，与机械化程度较高的区间盾构工法相结合，提高车站建设的机械化率，减小对地质条件、劳动力的依赖，减少对地面环境的影响。
23.基于机械法厅台分离的多洞组合站台能够有效满足车站工艺及功能，同时减小暗挖断面，降低了施工风险，除附属结构外，基本不需要交通疏解、管线改迁，避免了车站主体施工对地面交通、地下管线、周边建筑的影响，减少了粉尘、振动、噪音等污染，具有显著的社会效益和环境效益；两侧站台直接联通，站厅到站台客流路径唯一，目的明确；站台、站厅
空间连续及通视性好，使用舒适度高；所用于地铁车站包括但不限于岛式车站。
附图说明
24.图1为本发明基于机械法厅台分离的多洞组合站台的站台层有连通道处结构示意图；
25.图2为本发明基于机械法厅台分离的多洞组合站台的站台层无连通道处结构示意图；
26.图3为本发明基于机械法厅台分离的多洞组合站台的站台层横剖面示意图；
27.图4为本发明基于机械法厅台分离的多洞组合站台的站台层平面布置示意图；
28.图中：1、第一盾构隧道；2、第二盾构隧道；3、上行轨道；4、下行轨道；5、中部通道；61、第一横通道；62、第二横通道；7、站厅层；8、扶梯；9、排热风道；10、列车活动门；11、岩柱；12、初期支护；13、岩面线；14、围岩覆盖层；15、土层；16、二次衬砌；17、盾构保留管片；18、盾构拆除管片；19、预应力锚杆；20、混凝土环框梁。
具体实施方式
29.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。
30.本发明的基于机械法厅台分离的多洞组合站台建设于岩面线13下部的岩层里，顶部有围岩覆盖层14覆盖。结合参阅附图1本发明基于机械法厅台分离的多洞组合站台的站台层有连通道处结构示意图与附图3本发明基于机械法厅台分离的多洞组合站台的站台层横剖面示意图，本发明的一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台，两条盾构隧道作为行车区域及乘客上下车空间，即第一盾构隧道1和第二盾构隧道2，在第一盾构隧道1和第二盾构隧道2之间设立中部通道5作为车站站台交通及候车区域，在站台上部空间筑站厅层7并设扶梯斜通道连通站厅层7和站台层，中部通道5与盾构隧道之间在站台门对应位置采用小型横通道连通，在本实施例中，采用中部通道5两侧的第一横通道61和第二横通道62作为乘客上下车通道。设立出入口和地面风亭，组合出入口和地面风亭、站厅层7和站台层三部分空间形成完整的地铁车站。
31.行车区域及乘客上下车空间的第一盾构隧道1内设上行轨道3，第二盾构隧道2内设下行轨道4，上行轨道3与下行轨道4分别设于站台层两侧，站台层设置连通扶梯8，第一盾构隧道1第二盾构隧道2上方设有排热风道9，第一横通道61第二横通道62间留有岩柱11。
32.本发明提供一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台的建造方法，包括如下步骤：
33.s1、先通过盾构法建造两条盾构隧道，作为行车区域及乘客上下车空间；两条盾构隧道分别为第一盾构隧道1和第二盾构隧道2第一盾构隧道1内设上行轨道3，第二盾构隧道内设下行轨道4，上行轨道3与下行轨道4分别设于站台层两侧。
34.s2、在两条盾构隧道之间采用暗挖法或顶管法施工中部通道5作为车站站台交通及候车区域，施工小型横通道连通盾构隧道与暗挖或顶管隧道，小型横通道为中部通道5两
侧的第一横通道61和第二横通道62，在站台空间内进行车站公共区和设备房的布置以及工艺设计。
35.s3、通过明挖或顶管法筑站厅并设扶梯8斜通道连通站厅层7和站台层。
36.s4、通过明挖或盾构法建造出入口和地面风亭。
37.步骤s1与步骤s2之间，具备如下步骤：根据列车活动门10间距模数与宽度，确定盾构隧道管片和顶管管节宽度模数，使得连接盾构隧道与暗挖隧道或顶管的横通道宽度与盾构拆除管片18宽度模数和拆除顶管管节宽度模数相匹配，根据侧站台宽度及楼、扶梯8布置确定中部通道跨度与线间距。
38.步骤s2中，横通道间留有岩柱11，岩柱受力状态与横通道长度及围岩性状相关。所述横通道长度越短，岩柱长细比越大，岩柱处于高压与强剪受力状态。
39.步骤s2中，具体步骤如下：
40.s21、先需根据地质条件分析岩柱的强度应力比，根据强度应力比确定岩柱11的几何参数，确保岩柱11处于稳定状态，实现施工期间围岩压力主要由岩柱11与隧道支护结构承担，同时缓解保留盾构管片17或保留顶管管节上的应力集度的目标。
41.s22、将围岩覆盖层14以上土层简化为荷载，不考虑覆盖层围岩应力释放，然后通过隧道支护结构与围岩共同承载的物理模型分析支护结构在地层(土层15)压力作用下的内力上限，并与静水压力工况下的隧道支护结构进行内力工况组合，确定支护结构内力上限。
42.s23、盾构保留管片17、保留顶管管节采用钢筋混凝土结构，盾构拆除管片18、拆除顶管管节采用玻璃纤维筋混凝土结构。
43.s24、采用暗挖法或顶管法施工中部通道。若采用暗挖法施工中部通道：暗挖隧道采用复合式衬砌，初期支护12采用高性能钢纤维喷射混凝土结构，二次衬砌16采用钢筋混凝土结构，初期支护12与二次衬砌16之间采用喷膜防水，根据地质素描按需设置预应力锚杆19，利用盾构隧道空间并结合横接通道位置，采用多点横向机械化暗挖，形成多个暗挖隧道工作面后，沿车站纵向实现快速暗挖隧道循环施工，从而避免了地面设置临时施工竖井与施工通道。
44.步骤s24与s25之间，完成暗挖隧道二次衬砌或顶管，并与横通道位置相对应的盾构隧道和顶管内采用钢结构绗架支顶盾构管片和顶管管节后，拆除盾构管片和顶管管节并完成其余横通道施工，横通道与盾构保留管片或保留顶管管节通过后浇钢筋混凝土环框梁实现固结，与暗挖隧道二衬通过预留钢筋实现固结。
45.s25、横通道与盾构保留管片17或保留顶管管节通过后浇钢筋混凝土环框梁20实现固结，与暗挖隧道二次衬砌16通过预留钢筋实现固结。
46.s26、暗挖隧道二次衬砌或顶管完成后，依次完成与地铁列车活动门10相对应的其余横通道施工。
47.本发明的基于机械法厅台分离的多洞组合站台及其建造方法，采用机械化程度高的盾构与机械化暗挖相结合的建造方式，完成客流容量需求大且空间舒适的站台层建造，与机械化程度较高的区间盾构工法相结合，提高车站建设的机械化率，减小对地质条件、劳动力的依赖，减少对地面环境的影响
48.基于机械法厅台分离的多洞组合站台能够有效满足车站工艺及功能，同时减小暗
挖断面，降低了施工风险，除附属结构外，基本不需要交通疏解、管线改迁，避免了车站主体施工对地面交通、地下管线、周边建筑的影响，减少了粉尘、振动、噪音等污染，具有显著的社会效益和环境效益；两侧站台直接联通，站厅到站台客流路径唯一，目的明确；站台、站厅空间连续及通视性好，使用舒适度高；所用于地铁车站包括但不限于岛式车站。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台，其特征在于，两条盾构隧道作为行车区域及乘客上下车空间，在两条盾构隧道之间设立中部通道作为车站站台交通及候车区域，所述中部通道与盾构隧道之间在站台门对应位置采用小型横通道连通，作为乘客上下车通道，在站台层上部空间设置站厅层并设扶梯斜通道连通站厅层和站台层，设立出入口和地面风亭，组合所述出入口和地面风亭、所述站厅层和所述站台层三部分空间形成完整的地铁车站；所述行车区域及乘客上下车空间包括两个盾构隧道，其中一个所述盾构隧道设为上行轨道，另一个设为下行轨道，所述上行轨道与下行轨道分别设于所述站台层两侧，并通过横通道分别与所述中部通道连通，所述站台层通过扶梯斜通道与站厅层连接，所述盾构隧道上方设有排热风道。2.根据权利要求1所述的基于机械法厅台分离的多洞组合站台，其特征在于，所述横通道间留有岩柱。3.根据权利要求1所述的基于机械法厅台分离的多洞组合站台，其特征在于，所述基于机械法厅台分离的多洞组合站台建设于土层之下的岩层里，所述站台层上方有围岩覆盖层覆盖。4.根据权利要求1-3任一项所述基于机械法厅台分离的多洞组合站台的建造方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、先通过盾构法建造两条盾构隧道，作为行车区域及乘客上下车空间；s2、在两条盾构隧道之间采用暗挖法或顶管法施工中部通道作为车站站台交通及候车区域，施工小型横通道连通盾构隧道与暗挖或顶管隧道，在站台空间内进行车站公共区和设备房的布置以及工艺设计；s3、通过明挖或顶管法筑站厅并设扶梯斜通道连通站厅层和站台层；s4、通过明挖或盾构法建造出入口和地面风亭。5.根据权利要求4所述的基于机械法厅台分离的多洞组合站台的建造方法，其特征在于，所述步骤s2中，横通道间留有岩柱，岩柱受力状态与横通道长度及围岩性状相关。6.根据权利要求4所述的基于机械法厅台分离的多洞组合站台的建造方法，其特征在于，所述步骤s2中，具体步骤如下：s21、先需根据地质条件分析岩柱的强度应力比，根据强度应力比确定岩柱的几何参数，确保岩柱处于稳定状态，实现施工期间围岩压力主要由岩柱与隧道支护结构承担，同时缓解盾构保留管片或顶管管节上的应力集度的目标。s22、将围岩覆盖层以上土层简化为荷载，不考虑覆盖层围岩应力释放，然后通过隧道支护结构与围岩共同承载的物理模型分析支护结构在地层压力作用下的内力上限，并与静水压力工况下的隧道支护结构内力进行内力工况组合，确定支护结构内力上限。s23、盾构保留管片、顶管保留管节采用钢筋混凝土结构，盾构拆除管片、顶管拆除管节采用玻璃纤维筋混凝土结构。s24、采用暗挖法或顶管法施工中部通道，若采用暗挖法施工中部通道：暗挖隧道采用复合式衬砌，隧道支护结构中，初期支护采用高性能钢纤维喷射混凝土结构，二次衬砌采用钢筋混凝土结构，初期支护与二次衬砌采之间采用喷膜防水，根据地质素描按需设置预应力锚杆，利用盾构隧道空间并结合横通道位置，采用多点横向机械化暗挖，形成多个暗挖隧
道工作面后，沿车站纵向实现快速暗挖隧道循环施工，从而避免了地面设置临时施工竖井与施工通道。s25、横通道与盾构保留管片或保留顶管管节通过后浇钢筋混凝土环框梁实现固结，与暗挖隧道二次衬砌通过预留钢筋实现固结。s26、暗挖隧道二次衬砌或顶管施工完成后，依次完成与地铁列车活动门相对应的其余横通道施工。7.根据权利要求4所述的基于机械法厅台分离的多洞组合站台的建造方法，其特征在于，所述步骤s24与s25之间，完成暗挖隧道二次衬砌或顶管，并与横通道位置相对应的盾构隧道和顶管内采用钢结构绗架支顶盾构管片和顶管管节后，拆除盾构管片和顶管管节并完成其余横通道施工，横通道与盾构保留管片或保留顶管管节通过后浇钢筋混凝土环框梁实现固结，与暗挖隧道二衬通过预留钢筋实现固结。8.根据权利要求4所述的基于机械法厅台分离的多洞组合站台的建造方法，其特征在于，所述步骤s1与步骤s2之间，具备如下步骤：根据列车活动门间距模数与宽度，确定盾构隧道管片和顶管管节宽度模数，使得连接盾构隧道与暗挖隧道或顶管的横通道宽度与拆除盾构管片和拆除顶管管节宽度模数相匹配，根据侧站台宽度及楼扶梯权利要求书布置确定中部通道跨度与线间距。

技术总结
本发明提供一种基于机械法厅台分离的多洞组合站台及其建造方法，包括两个盾构隧道，设为上行隧道、下行隧道，两者分别设于站台层两侧，并通过横通道分别与中部通道连通，站台层通过扶梯斜通道与站厅层连接，盾构隧道上方设有排热风道；本发明的站台层能减小暗挖工程量，降低了施工风险，基本不需要交通疏解、管线改迁，避免了车站主体施工对地面交通、地下管线、周边建筑的影响，减少了粉尘、振动、噪音等污染；两侧站台直接联通，站厅到站台客流路径唯一，目的明确，通视性好，使用舒适度高；本发明的站台层建造方法，与机械化程度较高的区间盾构工法相结合，提高车站建设的机械化率，减小对地质条件、劳动力的依赖，减少对地面环境的影响。的影响。的影响。


技术研发人员：刘智成 丁建隆 王晖 严东 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：2023/8/13