[發明專利]小凈距“U”形出入口通道明暗挖工法豎向轉換施工方法

有效

• 申請號: 202110323102.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112983437B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 高鑫;王文娟;劉鵬;李清菲;賀維國;孫為東;金若翃;段悟哲;畢經東;吳昊;馮世杰;吳琦
• 申請（專利權）人: 中鐵第六勘察設計院集團有限公司;中鐵隧道勘測設計院有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/14;E21D11/00;E21D11/18;E21D11/10;E21D11/38;E02D29/045
• 代理公司: 天津睿勤專利代理事務所(普通合伙) 12225
• 代理人: 孟福成

本發明屬于城市軌道交通設計與施工方法領域，涉及一種小凈距“U”形出入口通道明暗挖工法豎向轉換施工方法，該方法通過設置“護拱+鋼架”內外疊合而成的明洞套拱承載結構，可在豎向上完成明挖分層向暗挖分塊開挖的轉換，將基坑下部設置的預應力錨索調整為系統錨桿，既能實現先行明挖和暗挖通道在外錨支護形式下安全、高效、快速施工的目的，又能保證后行小凈距暗挖通道施工不受預應力錨索侵入的影響，而明洞疊合套拱頂部回填地表區域又可有效解決施工場地不足和工效受限的難題，具有緩解前期工作難度、提高機械作業水平、降低土建施工風險、減小周邊信訪壓力、縮短工程建設周期的優點，社會、工程、經濟效益十分顯著。

技術領域

本發明屬于城市軌道交通設計與施工方法領域，可推而廣之擴展、應用到市政工程建設領域，尤其涉及周邊環境復雜、地下空間受限、施工用地緊張時，形成以“護拱+鋼架”內外疊合而成的明洞套拱為核心轉換承載結構的小凈距“U”形出入口通道快速施工方法及相應的實施方法，具有緩解前期工作難度、提高機械作業水平、降低土建施工風險、減小周邊信訪壓力、縮短工程建設周期的優點，社會、工程、經濟效益十分顯著。

背景技術

城市軌道交通工程定位以服務市區、聯動周邊為主，形成以市區地鐵和周邊輕軌的環、縱輻射區域，作為百年大計工程，出入口地面口部位置及提升高度尤為重要，尤其與災情疏散效率、客流吸引能力以及乘客舒適度密切相關；而地鐵工程的修建往往滯后于城市總體規劃的實現，不得不面臨建設用地緊張、規劃紅線吃緊、管線倒改困難、交通調流受限、房屋征遷滯后、地下空間局促等城市綜合癥，出入口建筑方案常常以平面小凈距“U”形布置形式為主，結構形式及空間關系復雜多變，以至無法采用單一工法施工，且施工過程中各道工序之間交互嚴重、工法轉換異常頻繁，不僅機械化程度低、風險系數高，而且施工效率低、建設周期長、投入代價大，極其不利于項目生產安全與建設經濟成本的管理。

目前，針對上述工程建設的困境和難題，設計和施工理念無一不是以施工風險可控、工程安全第一為主，盡可能兼顧建設工期、工程投資，工法選擇中規中矩、施工組織按部就班。以明暗挖分界拱頂埋深6m為例，常用的施工組織方案主要有兩種：1)明挖采用樁撐圍護形式，整體按照明挖圍護—暗挖初支—永久結構的順序施工；2)明挖段采用樁索圍護形式，考慮到預應力錨索侵入后行暗挖通道內部的影響，整體采用明挖圍護—明挖永久結構—暗挖初支—暗挖永久結構的順序施工，以永久結構代替臨時圍護結構承受水、土壓力，為后行暗挖通道施工時可靈活截斷預應力錨索提供可行性和安全保障。而暗挖施工流程也可細化為兩種，其一是按照從上到下、由淺變深的順序施工，單向施工與主體貫通；其二是采用站內向上仰坡開挖、站外向下俯坡開挖的雙向施工方式貫通。無論上述哪種施工工法、流程及貫通方式，從設計和施工的角度出發，主要存在以下不足和弊端：

樁撐圍護形式施工效率低，內支撐對施工空間切割嚴重，支撐標高容易與暗挖通道施工路由相互干涉、沖突且難以克服，無法實現大型機械施工作業，只能采用小型機械以時間博空間，建設工期難以控制；此外，后行暗挖通道開挖會對樁后土體形成卸載區，不利于樁撐體系的穩定性控制，二者凈距越小、夾持地層越差，則卸載影響越大、施工風險越高；

樁索圍護形式不利于施工組織安排，不僅開挖支護與結構模筑施工相互交錯、干擾，而且后行暗挖通道施工會對明挖段既有成品結構與防水材料造成損傷和污染，尤其是明暗挖分界處新老結構交界面處的預埋鋼邊止水帶，更加難以保護容易形成貫通的滲漏水施工縫；

暗挖單向施工貫通所承擔的工程體量較大，雖然施工風險可控，但在明挖段采用常規的圍護結構形式下，極其不利于土建工期及經濟成本控制；而雙向貫通施工仰坡開挖勞動強度大、難以保證初支及時封閉、掌子面及拱頂巖體易塌方，且仰坡施工安全允許長度及雙向貫通位置對地質條件的依賴性極大，施工風險系數激增，風險管理成本增加，而風險后果卻又是不可接受的；

安全、工期、經濟三大工程建設的表征指標相互碰撞、難以妥協，施工單位顧此失彼、無法兼得，嚴重時甚至會制約整條線路的電通、聯調、運營等關鍵時間節點，極其不利于社會輿論穩定以及社會效益輸出。