一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法与流程

1.本发明属于竖井开挖施工和隧道施工技术领域，具体涉及一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法。

背景技术：

2.现在地铁是解决城市交通拥堵的最有效方式之一，加快城市轨道交通建设成为越来越多城市的共识。城市中心地区受限于政治、交通和周边环境等因素多采用暗挖法施工地铁车站，且车站附属结构布置时具有距离周边建构筑物较近、周边空间用地紧张的不利条件。研究一种施工占地面积小、施工快速时间少、施工风险小的施工方法具有非常积极的意义。
3.解决上述技术问题的难度：车站附属结构竖井风道的施工方案通常是地面设置较大施工场地，用来设置存渣区和龙门吊等出渣设备，施工顺序为先明挖施工竖井至风道位置，再破除风道马头门后采用暗挖法施工风道联通至车站主体，竖井和风道开挖的渣土均采用竖井垂直提升方式出渣，暂存于地面存渣区。
4.一般城市繁华地带车站敷设于主干道下方，附属结构竖井风道布设于道路两旁绿化带内，距离周边建构筑物较近，施工用地空间较为紧张。同时附属结构采用一般竖井垂直提升方式出渣方式，出渣效率低耗时较长，施工每循环时间较长，需要较大施工场地设置存渣区，且存在垂直提升出渣风险。
5.因此附属结构施工方案选用一种施工占用场地较少，提高出渣效率且降低垂直提升出渣风险的施工方法，具有积极意义。

技术实现要素：

6.本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法。
7.本发明的技术方案是：一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，包括以下步骤：a.施工车站主体与风道马头门处超前支护；b.施工竖井锁口圈梁以及竖井漏渣孔；首先，施工竖井锁口圈梁，最后，在竖井一角施工竖井漏渣孔；c.从车站内向竖井方向台阶法施工风道；首先，施做风道超前地质预报，然后，破除马头门范围内暗挖车站主体初支，再后，从车站内向竖井方向台阶法施工风道，最后，施工风道过程中及时进行架立格栅喷混支护；
d.采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔；首先，风道掌子面距漏渣孔l1时打设风道掌子面超前探孔，然后，在探明地质情况后施工风道至距漏渣孔l2处；最后，采用风道上台阶左导洞断面形式施工至漏渣孔。
8.e.施工竖井且在竖井风道马头门处联立三榀格栅；采用倒挂井壁法开挖竖井，开挖至竖井风道马头门处，竖井采用联立ⅲ号三榀格栅加强支护；f.竖井与风道开挖联通后开挖剩余风道与竖井。
9.更进一步的，步骤a施工车站主体与风道马头门处超前支护，具体过程如下：在施工暗挖车站主体初支时同步打设车站主体与风道马头门处超前支护，且车站主体与风道马头门处超前支护在暗挖车站主体结构施工之前完成。
10.更进一步的，步骤b施工竖井锁口圈梁，具体过程如下：采用放坡法施工竖井锁口圈梁，待竖井锁口圈梁达到设计强度后，再施工竖井漏渣孔。
11.更进一步的，步骤b施工竖井漏渣孔，具体过程如下：采用机械成孔法施工竖井漏渣孔，根据施工平面布置情况和成孔机械大小，竖井漏渣孔设置在竖井一角，方便钻孔机械摆放，减少占用施工场地，竖井漏渣孔打设深度至风道拱脚位置。
12.更进一步的，步骤c从车站内向竖井方向台阶法施工风道中，破除风道马头门范围内暗挖车站主体初支，风道马头门采用联立ⅰ号三榀格栅加强支护。
13.更进一步的，步骤c从车站内向竖井方向台阶法施工风道中，台阶法施工风道，具体过程如下：采用台阶法施工风道，上下台阶长度为3~5m，开挖后及时进行架立格栅喷混支护，风道开挖后的渣土通过暗挖车站内部施工通道运出，直至掌子面开挖至竖井漏渣孔l1位置。
14.更进一步的，步骤d采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔中打设风道掌子面超前探孔的具体内容如下：风道掌子面超前探孔包括至少一个水平探孔，该探孔水平打设并穿过漏渣孔；风道掌子面超前探孔包括至少一个侧向水平探孔，该探孔侧向水平打设并避开漏渣孔；风道掌子面超前探孔包括至少一个斜向上探孔，该探孔斜向上打设穿过竖井马头门上部；风道掌子面超前探孔探明前方地层及水量信息情况后，继续施工。
15.更进一步的，步骤d采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔，包括以下过程：风道开挖掌子面距离距竖井l2时，架设风道上台阶左导洞临时竖撑和临时仰拱，并封闭风道上台阶右导洞封闭掌子面，掌子面采用锚杆、格栅、喷混进行封闭，下台阶用渣土反压回，形成风道下台阶反压回填区，继续开挖风道上台阶左导洞，开挖后及时施做初期支护。
16.更进一步的，步骤d采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔，包括以下过程：
风道上台阶左导洞施工至导洞与竖井相交位置时，设置ⅱ号三榀格栅加强竖井风道马头门处支护，然后施工风道上台阶左导洞直至穿过竖井漏渣孔，封闭风道上台阶左导洞掌子面，掌子面采用锚杆、格栅、喷混进行封闭。
17.更进一步的，步骤e施工竖井且在竖井风道马头门处联立三榀格栅过程中，采用倒挂井壁法开挖竖井，开挖后及时支护，渣土通过竖井漏渣孔漏至横通道里，由施工机械再通过车站内部施工通道运出；开挖至风道马头门时竖井采用竖井风道马头门处竖井联立三榀格栅加强支护。
18.本发明的有益效果如下：本发明解决了暗挖车站附属结构竖井风道传统施工方案需占用较大施工场地、对周边影响较大，开挖施工出渣效率慢、出渣时间较长的问题。
19.本发明提供了一种暗挖地铁车站附属结构通过竖井漏渣孔与车站风道联通，利用暗挖车站施工通道快速出渣的施工方法，改变了以往车站附属竖井施工出渣采用垂直提升效率慢的现状，在施工过程中可以大大提高出渣效率，缩短施工循环时间节约工期；对施工场地要求小，减小对城市地表的影响，渣土外运对周边环境影响小，不受天气影响；风险较垂直出渣小，适合城市市区暗挖车站附属结构的施工。
附图说明
20.图1是本发明中附属结构竖井风道开挖支护平面图；图2是本发明中风道台阶法开挖支护断面图；图3是本发明中车站风道马头门超前支护及竖井漏渣孔纵剖面图；图4是本发明中风道台阶法开挖支护及超前探孔纵剖面图；图5是本发明中风道开挖上台阶左导洞，下台阶反压回填纵剖面图；图6是本发明中风道上台阶左导洞开挖至漏渣孔封闭纵剖面图图7是本发明中竖井倒挂井壁法开挖施工纵剖面图；图8是本发明中竖井风道剩余部分开挖纵剖面图；其中：101 暗挖车站主体结构
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102 风道断面103 风道上台阶左导洞
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104 风道上台阶右导洞105 下台阶
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106 竖井107 竖井漏渣孔
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108 竖井锁口圈梁109 暗挖车站主体初支110 车站主体与风道马头门处超前支护111
ꢀⅰ
号三榀格栅112 风道掌子面超前探孔113 风道上台阶右导洞封闭掌子面114 风道上台阶左导洞临时竖撑115 风道上台阶左导洞临时仰拱116 风道下台阶反压回填区117
ꢀⅱ
号三榀格栅
118 风道上台阶左导洞掌子面封闭119 竖井初支120
ꢀⅲ
号三榀格栅121 风道剩余下台阶及剩余竖井。
具体实施方式
21.以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：如图1~8所示，一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，包括以下步骤：a.施工车站主体与风道马头门处超前支护110；b.施工竖井锁口圈梁108以及竖井漏渣孔107；首先，施工竖井锁口圈梁，最后，在竖井一角施工竖井漏渣孔；c.从车站内向竖井方向台阶法施工风道102；首先，施做风道超前地质预报，然后，破除马头门范围内暗挖车站主体初支109，再后，从车站内向竖井106方向台阶法施工风道，最后，施工风道过程中及时进行架立格栅喷混支护；d.采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔107；首先，风道掌子面距漏渣孔l1时打设风道掌子面超前探孔112，然后，在探明地质情况后施工风道至距漏渣孔l2处；最后，采用风道上台阶左导洞103断面形式施工至竖井漏渣孔107。
22.e.施工竖井且106在竖井风道马头门处联立三榀格栅；采用倒挂井壁法开挖竖井，开挖至竖井风道马头门处，竖井采用联立ⅲ号三榀格栅120加强支护；f.竖井与风道开挖联通后开挖剩余风道与竖井。
23.步骤a施工车站主体与风道马头门处超前支护，具体过程如下：在施工暗挖车站主体初支109时同步打设车站主体与风道马头门处超前支护110，且车站主体与风道马头门处超前支护在暗挖车站主体结构101施工之前完成。
24.步骤b施工竖井锁口圈梁，具体过程如下：采用放坡法施工竖井锁口圈梁108，待竖井锁口圈梁108达到设计强度后，再施工竖井漏渣孔107。
25.步骤b施工竖井漏渣孔，具体过程如下：采用机械成孔法施工竖井漏渣孔107，竖井漏渣孔设置在竖井一角，竖井漏渣孔107打设深度至风道拱脚位置。
26.具体的，竖井漏渣孔107打设要根据施工平面布置情况和成孔机械大小，考虑机械摆放占地面积，因此，将竖井漏渣孔107设置在竖井一角。
27.具体的，竖井漏渣孔107直径为800~1200mm。
28.更进一步的，步骤c从车站内向竖井方向台阶法施工风道中，破除风道马头门范围内暗挖车站主体初支，风道马头门采用联立ⅰ号三榀格栅111加强支护。
29.步骤c从车站内向竖井方向台阶法施工风道中，台阶法施工风道，具体过程如下：采用台阶法施工风道，上下台阶长度为3~5m，开挖后及时进行架立格栅喷混支护，风道开挖后的渣土通过暗挖车站内部施工通道运出，直至掌子面开挖至竖井漏渣孔l1位置。
30.具体的，步骤c中破除马头门范围内暗挖车站主体初支109，应当在车站主体二衬强度达到设计强度后进行。
31.具体的，l1为掌子面距离竖井漏渣孔10-15m。
32.步骤d采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔中打设风道掌子面超前探孔112的具体内容如下：风道掌子面超前探孔包括至少一个水平探孔，该探孔水平打设并穿过漏渣孔；风道掌子面超前探孔包括至少一个侧向水平探孔，该探孔侧向水平打设并避开漏渣孔；风道掌子面超前探孔包括至少一个斜向上探孔，该探孔斜向上打设穿过竖井马头门上部；风道掌子面超前探孔探明前方地层及水量信息情况后，继续施工。
33.具体的，风道掌子面超前探孔112为3-5个，风道掌子面超前探孔112的探孔长度为10~15m。
34.步骤d采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔，包括以下过程：风道开挖掌子面距离距竖井l2位置时，架设风道上台阶左导洞临时竖撑114和临时仰拱115，并封闭风道上台阶右导洞封闭掌子面113，掌子面采用锚杆、格栅、喷混进行封闭，下台阶105用渣土反压回，形成风道下台阶反压回填区116，继续开挖风道上台阶左导洞，开挖后及时施做初期支护。
35.步骤d采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔，包括以下过程：风道上台阶左导洞施工至导洞与竖井相交位置时，竖井风道马头门处风道联立ⅱ号三榀格栅117，施工风道上台阶左导洞103过竖井漏渣孔，封闭风道上台阶左导洞掌子面封闭118，掌子面采用锚杆、格栅、喷混进行封闭。
36.具体的，步骤d采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔中，施工至漏渣孔时应注意漏渣孔落石，并采取弱爆破等措施减少超爆，避免坍塌、渗漏水等不良后果，好上下联动及相关施工措施，确保施工安全，工过程中加强监测，发现异常应立即停止施工，反压回填。
37.具体的，l2为掌子面距离距竖井4~6m。
38.步骤e施工竖井且106在竖井风道马头门处联立三榀格栅过程中，采用倒挂井壁法开挖竖井，开挖后及时施工竖井初支119，渣土通过竖井漏渣孔漏至横通道里，再通过车站内部施工通道运出；开挖至风道马头门时竖井采用ⅲ号三榀格栅120加强支护。
39.步骤f.竖井与风道开挖联通后开挖剩余风道与竖井中，具体过程如下：竖井开挖至风道上台阶后,从车站向竖井方向先完成风道上台阶右导洞104的开挖与支护，再完成风道剩余下台阶及剩余竖井121的开挖与支护，最后，完成剩余竖井的开挖支护，封闭竖井底板。
40.步骤a中从主体结构与风道接口处打设超前支护，施工车站主体二衬，从而减少开
马头门风险。
41.步骤b中施工设置竖井冠梁，其竖井冠梁加强了施工期间地面和竖井初支抗沉降的能力，降低了后续开挖时的施工风险。
42.步骤c中超前地质预报为探明前方地层地质情况，破除车站风道马头门后采用三榀格栅联立加强支护风道；风道采用台阶法开挖，分为上下两台阶的，通过采用分层错距开挖的方法，减小一次开挖高度，比全断面开挖相比减小了施工风险。
43.步骤d中风道掌子面开挖距漏渣孔l1位置时，采用超前探孔进一步探明竖井马头门处地质情况，风道掌子面开挖距竖井l2位置时，封闭上台阶右导洞掌子面，掌子面采用锚杆、格栅、喷混进行封闭，下台阶采用渣土反压回填，只开挖上台阶左导洞，采用小断面开挖联通漏渣孔，竖井风道马头门处联立ⅱ号三榀格栅117，加强了风道马头门的支护，降低了开挖施工风险。
44.步骤e中竖井采用倒挂井壁法施工，渣土通过漏渣孔漏至横通道里，再通过车站内部施工通道运出，相较于垂直提升出渣，此方法提高了出渣效率，节约了出渣时间，降低了垂直提升出渣的风险，同时无需设置龙门吊等出渣设备和地面存渣区，降低对施工场地的要求，降低了对周边地表环境的影响。
45.竖井风道马头门处联立ⅲ号三榀格栅120加强了竖井支护，降低了马头门处施工风险。
46.如图1、图3所示，施工暗挖车站主体初支109时，同步从车站主体与风道接口处打设车站主体与风道马头门处超前支护110，施工该车站暗挖车站主体结构101二衬；施工竖井锁口圈梁108，然后机械法施工竖井漏渣孔107，漏渣孔直径800~1200mm，漏渣孔打设深度至风道拱脚位置即可，考虑施工机械大小，漏渣孔设置在竖井一角。
47.如图1、图2、图4、图5、图6所示，车站主体二衬强度需达到设计强度后，做好风道超前地质预测，再破除马头门范围车站主体初支开挖风道，采用车站主体与风道马头门处联立ⅰ号三榀格栅111加强支护风道，采用台阶法施工风道。
48.如图7、图8所示，采用倒挂井壁法开挖竖井106，开挖后及时支护，渣土通过漏渣孔漏至横通道里，再通过车站内部施工通道运出；开挖至风道顶部时采用竖井风道马头门处联立ⅲ号三榀格栅120加强支护。施工过程中应时刻注意地层地质和地下水情况，如开挖过程中渗水量较大，应及时封堵、注浆，保证竖井初支背后密实。竖井开挖应采用弱爆技术。
49.如图8所示，竖井开挖至风道上台阶后,从车站向竖井方向先完成风道上台阶右导洞104开挖、支护，再完成风道剩余下台阶开挖支护，然后完成剩余竖井的开挖支护，封闭竖井底板。
50.本发明解决了暗挖车站附属结构竖井风道传统施工方案需占用较大施工场地、对周边影响较大，开挖施工出渣效率慢、出渣时间较长的问题。
51.本发明提供了一种暗挖地铁车站附属结构通过竖井漏渣孔与车站风道联通，利用暗挖车站施工通道快速出渣的施工方法，改变了以往车站附属竖井施工出渣采用垂直提升效率慢的现状，在施工过程中可以大大提高出渣效率，缩短施工循环时间节约工期；对施工场地要求小，减小对城市地表的影响，渣土外运对周边环境影响小，不受天气影响；风险较垂直出渣小，适合城市市区暗挖车站附属结构的施工。

技术特征：

1.一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：（a）施工车站主体与风道马头门处超前支护；（b）施工竖井锁口圈梁以及竖井漏渣孔；首先，施工竖井锁口圈梁，最后，在竖井一角施工竖井漏渣孔；（c）从车站内向竖井方向台阶法施工风道；首先，施做风道超前地质预报，然后，破除马头门范围内暗挖车站主体初支，再后，从车站内向竖井方向台阶法施工风道，最后，施工风道过程中及时进行架立格栅喷混支护；（d）采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔；首先，风道掌子面距漏渣孔l1时打设风道掌子面超前探孔，然后，在探明地质情况后施工风道至距漏渣孔l2处；最后，采用风道上台阶左导洞断面形式施工至漏渣孔；（e）施工竖井且在竖井风道马头门处联立三榀格栅；采用倒挂井壁法开挖竖井，开挖至竖井风道马头门处，竖井采用联立ⅲ号三榀格栅加强支护；（f）竖井与风道开挖联通后开挖剩余风道与竖井。2.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（a）施工车站主体与风道马头门处超前支护，具体过程如下：在施工暗挖车站主体初支时同步打设车站主体与风道马头门处超前支护，且车站主体与风道马头门处超前支护在暗挖车站主体结构施工之前完成。3.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（b）施工竖井锁口圈梁，具体过程如下：采用放坡法施工竖井锁口圈梁，待竖井锁口圈梁达到设计强度后，再施工竖井漏渣孔。4.根据权利要求3所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（b）施工竖井漏渣孔，具体过程如下：采用机械成孔法施工竖井漏渣孔，根据施工平面布置情况和成孔机械大小，竖井漏渣孔设置在竖井一角，方便钻孔机械摆放，减少占用施工场地，竖井漏渣孔打设深度至风道拱脚位置。5.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（c）从车站内向竖井方向台阶法施工风道中，破除风道马头门范围内暗挖车站主体初支，风道马头门采用联立ⅰ号三榀格栅加强支护。6.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（c）从车站内向竖井方向台阶法施工风道中，台阶法施工风道，具体过程如下：采用台阶法施工风道，上下台阶长度为3~5m，开挖后及时进行架立格栅喷混支护，风道开挖后的渣土通过暗挖车站内部施工通道运出，直至掌子面开挖至竖井漏渣孔l1位置。7.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（d）采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔中打设风道掌子面超前探孔的具
体内容如下：风道掌子面超前探孔包括至少一个水平探孔，该探孔水平打设并穿过漏渣孔；风道掌子面超前探孔包括至少一个侧向水平探孔，该探孔侧向水平打设并避开漏渣孔；风道掌子面超前探孔包括至少一个斜向上探孔，该探孔斜向上打设穿过竖井马头门上部；风道掌子面超前探孔探明前方地层及水量信息情况后，继续施工。8.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（d）采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔，包括以下过程：风道开挖掌子面距离距竖井l2时，架设风道上台阶左导洞临时竖撑和临时仰拱，并封闭风道上台阶右导洞封闭掌子面，掌子面采用锚杆、格栅、喷混进行封闭，下台阶用渣土反压回，形成风道下台阶反压回填区，继续开挖风道上台阶左导洞，开挖后及时施做初期支护。9.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（d）采用小断面形式施工风道并联通竖井漏渣孔，包括以下过程：风道上台阶左导洞施工至导洞与竖井相交位置时，设置ⅱ号三榀格栅加强竖井风道马头门处支护，然后施工风道上台阶左导洞直至穿过竖井漏渣孔，封闭风道上台阶左导洞掌子面，掌子面采用锚杆、格栅、喷混进行封闭。10.根据权利要求1所述的一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，其特征在于：步骤（e）施工竖井且在竖井风道马头门处联立三榀格栅过程中，采用倒挂井壁法开挖竖井，开挖后及时支护，渣土通过竖井漏渣孔漏至横通道里，由施工机械再通过车站内部施工通道运出；开挖至风道马头门时竖井采用竖井风道马头门处竖井联立三榀格栅加强支护。

技术总结

本发明公开了一种暗挖地铁车站附属结构快速出渣的施工方法，包括以下步骤：施工车站主体与风道马头门处超前支护；施工竖井锁口圈梁以及竖井漏渣孔；从车站内向竖井方向台阶法施工风道；风道上台阶左导洞施工至漏渣孔；开挖竖井至竖井风道马头门处竖井联立三榀格栅；竖井与风道开挖联通后开挖剩余风道与竖井。本发明提供了通过竖井漏渣孔与车站风道联通，利用暗挖车站施工通道快速出渣的施工方法，改变了以往车站附属竖井施工出渣效率慢的现状，施工过程中可以大大提高出渣效率，缩短施工循环时间；对施工场地要求小，减小对城市地表的影响，渣土外运对周边环境影响小，不受天气影响；风险较垂直出渣小，适合城市市区暗挖车站附属结构的施工。结构的施工。结构的施工。