本發(fā)明涉及隧道及地下工程建設(shè)領(lǐng)域，具體涉及一種六導洞大斷面地鐵車站下穿既有線的支護結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

我國正處于以大規(guī)模城市地鐵建設(shè)為主體的地下空間大開發(fā)時期。越來越多的地鐵線路交叉部位需要穿越既有線。暗挖下穿既有線是地鐵建設(shè)過程中的難度最大、風險最高的關(guān)鍵項目之一。傳統(tǒng)的暗挖車站下穿既有線的開挖方式往往采用多導洞的CRD法、雙側(cè)壁導坑法、PBA法及洞柱法等等，拱部一般采用弧頂形式，新線和既有線之間留有夾層土以便于注漿加固。這類下穿既有線工法以淺埋暗挖法為核心理念，強調(diào)利用空間效應(yīng)實現(xiàn)受力的轉(zhuǎn)換，新建結(jié)構(gòu)和既有線之間不接觸，支護結(jié)構(gòu)之間傳力為間接形式。為減小開挖風險，傳統(tǒng)理念的暗挖下穿既有線方式一般為雙洞單層形式，斷面較小，車站下穿既有線斷面與其他位置斷面差別很大，這使得車站的整體使用功能較差，乘客乘車體驗差，并且具有開挖工序轉(zhuǎn)換繁多，既有線變形沉降偏大，空間利用率低等不足。另外，一些采用洞樁法施工的暗挖車站下穿既有線，由于車站中柱受力大，樁基礎(chǔ)直徑大，在一些地層強度高的地方，在導洞內(nèi)施工大直徑樁基礎(chǔ)成樁效率低，施工周期長，亟待改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理、使用方便的六導洞大斷面地鐵車站下穿既有線的支護結(jié)構(gòu)，不僅能顯著控制既有線的沉降，保證既有線的安全運營，而且能夠?qū)崿F(xiàn)車站站廳層和站臺層相通，顯著提升車站的整體使用功能和乘車體驗。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：它包含工作井、超前加固土體、一號導洞、二號導洞、三號導洞、四號導洞、五號導洞、六號導洞、上層導洞之間土體、千斤頂、樁頂冠梁、鉆孔灌注樁、頂縱梁及部分頂板、底縱梁及部分底板、鋼管柱、超前導管、下穿段車站主體結(jié)構(gòu)、千斤頂臨時支撐機構(gòu)、鋼板、導洞初支、冠梁頂預(yù)埋注漿導管；兩個工作井對稱設(shè)置在既有線左右兩側(cè)，且兩個工作井之間設(shè)有超前加固土體，且超前加固土體設(shè)置在既有線的下部，超前加固土體內(nèi)設(shè)置兩層導洞，上層導洞從左至右依次為四號導洞、三號導洞、二號導洞和一號導洞，且上層四個導洞之間設(shè)有上層導洞之間土體；所述的五號導洞和六號導洞分別設(shè)置在三號導洞和二號導洞的下方；所述的一號導洞和四號導洞內(nèi)均設(shè)有樁頂冠梁，樁頂冠梁上部臺階處設(shè)有千斤頂臨時支撐機構(gòu)，千斤頂臨時支撐機構(gòu)上部設(shè)有千斤頂，千斤頂上部設(shè)有鋼板，鋼板與既有線的底板接觸設(shè)置，所述的冠梁頂預(yù)埋注漿導管呈直角埋設(shè)在樁頂冠梁上端的臺階處內(nèi)；所述的樁頂冠梁的下部設(shè)有鉆孔灌注樁；所述的二號導洞和三號導洞內(nèi)部上方均設(shè)有頂縱梁及部分頂板；所述的五號導洞和六號導洞內(nèi)底部均設(shè)有底縱梁及部分底板，頂縱梁及部分頂板與底縱梁及部分底板之間設(shè)有鋼管柱；所述的五號導洞和六號導洞的外側(cè)上部均設(shè)有數(shù)個超前導管；所述的一號導洞、二號導洞、三號導洞、四號導洞、五號導洞和六號導洞的周邊均設(shè)有導洞初支。

進一步地，所述的一號導洞、二號導洞、三號導洞和四號導洞的橫截面為矩形。

進一步地，所述的五號導洞和六號導洞的橫截面為拱形。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：

1、采用六導洞形式施工大斷面地鐵車站下穿既有線，采用單洞大斷面安全下穿既有線的施工方法，具有安全性高、開挖斷面大、斷面利用率高、施工速度快、地層適應(yīng)性好等優(yōu)點；

2、相比于傳統(tǒng)的單層雙洞分離式、新線和既有線之間留有夾層土等形式的下穿既有線方式，其通過采用六導洞洞樁和洞柱法相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了單洞大斷面平頂直墻形式下穿既有線，這使得車站站廳層和站臺層相通，顯著提升車站的整體使用功能和乘車體驗；

3、通過采用注漿加固抬升、千斤頂頂升動態(tài)沉降控制以及初支、二襯背后注漿等既有線沉降控制手段，有效解決了平頂直墻下穿既有線的施工過程中沉降不可控、沉降偏大等問題，實現(xiàn)了各個開挖階段時時對既有線沉降進行有效控制；

4、充分利用了洞樁法對既有線支護力強的特點，重點對既有線兩端形成強有力的支撐點，與既有線自身結(jié)構(gòu)形成橋梁形式的兩端支撐中間承載式的受力格局。同時，又利用了洞柱法施工靈活的特點，有效克服了洞樁法中柱導洞內(nèi)大直徑樁基成孔困難，施工效率低等問題；

5、其施工出的車站均為矩形斷面，車站頂部為水平面，空間利用率高；

6、通過超前導洞建立起對既有線的支撐體系，可以半逆半順的形式施工車站二次結(jié)構(gòu)，施工速度快，而且能實現(xiàn)全包防水。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖2是本發(fā)明中一號導洞的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖3是本發(fā)明中二號導洞的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖4是本發(fā)明中千斤頂?shù)姆植际疽鈭D。

圖5是本發(fā)明中工作井的分布示意圖。

圖6是本發(fā)明中超前加固土體的橫向示意圖。

圖7-1是本發(fā)明施工步驟3的示意圖。

圖7-2是本發(fā)明施工步驟4的示意圖。

圖7-3是本發(fā)明施工步驟5的示意圖。

圖7-4是本發(fā)明施工步驟6的示意圖。

圖7-5是本發(fā)明施工步驟7的示意圖。

圖7-6是本發(fā)明施工步驟8的示意圖。

圖7-7是本發(fā)明施工步驟9的示意圖。

圖7-8是本發(fā)明施工步驟10的示意圖。

圖7-9是本發(fā)明施工步驟11的示意圖。

圖7-10是本發(fā)明施工步驟12的示意圖。

圖7-11 是本發(fā)明施工步驟13的示意圖。

圖7-12 是本發(fā)明施工步驟14的示意圖。

附圖標記說明：

既有線1、工作井2、超前加固土體3、一號導洞4、二號導洞5、三號導洞6、四號導洞7、五號導洞8、六號導洞9、上層導洞之間土體10、千斤頂11、樁頂冠梁12、鉆孔灌注樁13、頂縱梁及部分頂板14、底縱梁及部分底板15、鋼管柱16、超前導管17、下穿段車站主體結(jié)構(gòu)18、千斤頂臨時支撐機構(gòu)19、鋼板20、導洞初支21、冠梁頂預(yù)埋注漿導管22。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

參看如圖1-圖6以及圖7-1至圖7-12所示，本具體實施方式采用的技術(shù)方案是：它包含工作井2、超前加固土體3、一號導洞4、二號導洞5、三號導洞6、四號導洞7、五號導洞8、六號導洞9、上層導洞之間土體10、千斤頂11、樁頂冠梁12、鉆孔灌注樁13、頂縱梁及部分頂板14、底縱梁及部分底板15、鋼管柱16、超前導管17、下穿段車站主體結(jié)構(gòu)18、千斤頂臨時支撐機構(gòu)19、鋼板20、導洞初支21、冠梁頂預(yù)埋注漿導管22；兩個工作井2對稱設(shè)置在既有線1左右兩側(cè)，且兩個工作井2之間設(shè)有超前加固土體3，且超前加固土體3設(shè)置在既有線1的下部，超前加固土體3內(nèi)設(shè)置兩層導洞，且上層導洞從左至右依次為四號導洞7、三號導洞6、二號導洞5和一號導洞4，且四者之間設(shè)有上層導洞之間土體10；所述的五號導洞8和六號導洞9分別設(shè)置在三號導洞6和二號導洞5的下方；所述的一號導洞4和四號導洞7內(nèi)均設(shè)有樁頂冠梁12，樁頂冠梁12上部臺階處設(shè)有千斤頂臨時支撐機構(gòu)19，千斤頂臨時支撐機構(gòu)19上部設(shè)有千斤頂11，千斤頂11上部設(shè)有鋼板20，鋼板20與既有線1的底板接觸設(shè)置，所述的冠梁頂預(yù)埋注漿導管22呈直角埋設(shè)在樁頂冠梁12上端的臺階處內(nèi)；所述的樁頂冠梁12的下部設(shè)有鉆孔灌注樁13；所述的二號導洞5和三號導洞6內(nèi)部上方均設(shè)有頂縱梁及部分頂板14；所述的五號導洞8和六號導洞9內(nèi)底部均設(shè)有底縱梁及部分底板15，頂縱梁及部分頂板14與底縱梁及部分底板15之間設(shè)有鋼管柱16；所述的五號導洞8和六號導洞9的外側(cè)上部均設(shè)有數(shù)個超前導管17；所述的一號導洞4、二號導洞5、三號導洞6、四號導洞7、五號導洞8和六號導洞9的周邊均設(shè)有導洞初支21。

進一步地，所述的一號導洞4、二號導洞5、三號導洞6、四號導洞7的橫截面為矩形。

進一步地，所述的五號導洞8和六號導洞9的橫截面為拱形。

本具體實施方式的施工步驟如下：

1）開挖和支護兩個工作井2，工作井2由臨時施工豎井或車站明挖基坑組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示；

2）利用工作井2對既有線1下方土體進行超前土體加固3，加固范圍如圖6所示，其中a,b值可依據(jù)圍巖條件和既有線變形控制要求進行選；

3）采用短臺階法開挖一號導洞4，拱腳處虛渣應(yīng)及時清理，并及時進行初支背后注漿，尤其是拱頂和拱底注漿，如圖7-1；

4）采用短臺階法繼續(xù)開挖四號導洞7，同時，在一號導洞4內(nèi)施工鉆孔灌注樁13、樁頂冠梁12，樁頂冠梁12上根據(jù)既有線底板支護承載力要求，架設(shè)千斤頂11和千斤頂臨時支撐機構(gòu)19，并施加初步支頂力，頂緊既有線1的底板，如圖7-2所示；

5）在四號導洞7內(nèi)施工鉆孔灌注樁13、樁頂冠梁12并架設(shè)千斤頂11，千斤,11頂緊既有線1的底板，施加初步支頂力，如圖7-3；

6）采用短臺階法開挖五號導洞8，開挖過程中應(yīng)打設(shè)超前導管17，并及時進行初支背后注漿，尤其是拱頂和拱底注漿，施工過程中，根據(jù)既有線1變形監(jiān)控量測結(jié)果，利用注漿抬升和千斤頂11頂升聯(lián)合控制對既有線變形，如圖7-4所示；

7）采用短臺階法繼續(xù)開挖三號導洞6，并及時進行初支背后注漿，尤其是拱頂和拱底注漿，同時，施工五號導洞8范圍內(nèi)的底縱梁和部分底板15，并預(yù)留好鋼管柱節(jié)點，施工過程中，根據(jù)既有線1變形監(jiān)控量測結(jié)果，利用注漿抬升和千斤頂11頂升聯(lián)合控制對既有線變形，如圖7-5所示；

8）繼續(xù)采用短臺階法開挖六號導洞9，并及時進行初支背后注漿，尤其是拱頂和拱底注漿，同時，施工三號導洞6和五號導洞8范圍內(nèi)的防水層、頂縱梁及部分頂板14以及鋼管柱16，施工過程中，根據(jù)既有線1變形監(jiān)控量測結(jié)果，利用注漿抬升和千斤頂11頂升聯(lián)合控制對既有線變形，如圖7-6所示；

9）繼續(xù)采用短臺階法開挖二號導洞，并及時進行初支背后注漿，尤其是拱頂和拱底注漿，同時，施工五號導洞8范圍內(nèi)的底縱梁和部分底板15，并預(yù)留好鋼管柱16的節(jié)點，施工過程中，根據(jù)既有線1變形監(jiān)控量測結(jié)果，利用注漿抬升和千斤頂11頂升聯(lián)合控制對既有線變形，如圖7-7所示；

10）施工二號導洞5和六號導洞9范圍內(nèi)的防水層、頂縱梁及部分頂板14和鋼管柱16，如圖7-8所示；

11）對稱開挖上層導洞之間的土體10，架設(shè)頂部剩余初支并破除導洞部分側(cè)壁，施工過程中，根據(jù)既有線1變形監(jiān)控量測結(jié)果，利用千斤頂11頂升控制對既有線變形，如圖7-9所示；

12）逐步拆除千斤頂11，并鋪設(shè)防水層，施工剩余頂板和部分側(cè)墻，千斤頂拆除前應(yīng)利用樁頂冠梁預(yù)埋的注漿導管進行補充注漿，施工過程中千斤頂調(diào)整支頂力控制既有線沉降，如圖7-10所示；

13）繼續(xù)向下開挖，施工車站中板和部分側(cè)墻及防水層，如圖7-11所示；

14）繼續(xù)向下開挖，施工車站防水層、底板及部分側(cè)墻，繼續(xù)施工車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)并進行建筑砌筑和裝修，完成下穿既有線的車站施工，形成下穿段車站主體18，如圖7-12所示。

進一步地，所述的一號導洞4、二號導洞5、三號導洞6、四號導洞7、五號導洞8、六號導洞9的開挖順序選擇為先施工邊側(cè)導洞，再施工單側(cè)下導洞，然后施工單側(cè)上導洞，接著施工另一側(cè)下導洞，最后施工另一側(cè)上導洞，若現(xiàn)場場地條件較好、既有線抗變形能力比較強、既有線剩余變形較多，為了加快工期，針對中間四個導洞，也可下層導洞一起施工，然后再一起施工上層導洞，只不過導洞之間的錯開距離應(yīng)控制在一倍開挖寬度以上。

進一步地，所述的超前加固土體3的范圍和類型可根據(jù)場地地質(zhì)條件及既有線變形指標綜合確定，對于下層導洞土體承載力滿足設(shè)計要求的工程可取消導洞底部的注漿加固。

進一步地，所述的千斤頂11在下穿既有線的過程中起到關(guān)鍵技術(shù)手段，有著非常重要的作用，其與注漿抬升、初支和二襯背后注漿共同構(gòu)成了下穿既有線的沉降控制的主要手段，他們在每個開挖階段的作用如下：

1）開挖前破洞門過程，采用注漿加固方式控制既有線沉降，通過改善土體力學性能，提高既有線底部土體抵抗沉降的能力，以防止導洞破東門過程中既有線沉降超標；

2）導洞開挖、樁梁支護體系的建立過程中，通過注漿加固和千斤頂主動控制聯(lián)合控制既有線沉降。本過程中，由于既有線底部土體并未完全挖除，故通過注漿加固可控制既有線沉降，同時，本過程中也采用千斤頂進行主動沉降控制，以彌補開挖過程中既有線的應(yīng)力損失，同時為后續(xù)工序留出安全余量；

3）導洞之間土體開挖，本過程只能通過千斤頂來控制施工二次結(jié)構(gòu)過程中的既有線沉降，尤其是對既有線變形縫差異沉降的控制效果更明顯，同時，顯示出千斤頂作為平頂直墻下穿既有線工程中的控制沉降的一項關(guān)鍵技術(shù)。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本具體實施方式有益效果為：本具體實施方式所述的一種六導洞大斷面地鐵車站下穿既有線的支護結(jié)構(gòu)，不僅能顯著控制既有線的沉降，保證既有線的安全運營，而且能夠?qū)崿F(xiàn)車站站廳層和站臺層相通，顯著提升車站的整體使用功能和乘車體驗，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置合理，制作成本低等優(yōu)點。

以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。