中洞法暗挖地铁车站梁拱施工方案

车站中洞纵剖面图

车站中洞横断面图

中洞法暗挖地铁车站梁拱施工方案

工程概况

某地铁车站全长180m ，车站为三拱两柱双层结构形式，上层为站厅层，下层为站台层。车站主体宽21.87m ，高14.933m 施工采用中洞法暗挖施工。施工顺序简单概括为：先施工中洞初期支护，中洞初期支护贯通以后，施做中洞二衬结构，中洞的施工整体完成后，再对中洞两侧的边洞的进行开挖初支及二衬施工，施工时完成边洞与中洞的结构连接。即将一个整体的大断面结构分成三个小断面结构，三个小断面结构相对独立但又相互联系，最终组成一个整体的大断面结构。

中洞二衬及体系转换方法

中洞二衬结构施工包括：底纵梁及底板、钢管柱、中纵梁及站厅板、顶芯梁及顶拱等结构的施工。本次二衬结构施工范围为：中洞两端两对钢管柱之间的所有主体二衬结构，所施工的各部位尺寸如图1所示：

图1

拆除中洞中隔壁初支混凝土时，要逐渐拆除，及时监测，根据监测数据确定是否继续增大拆除初支的长度，若监测数据满足安全值要求，便逐渐扩大拆除长度并继续监测，直至拆除长度达到方案要求。根据现场监测数据，初支拆除期间，各种监测数据一直在安全范围以内。

在中洞二衬施工过程中，我们采取了两种不同的施工方案进行比较，分析其中的优缺点，为以后的施工积累数据。

方案一:

中洞二衬结构施工顺序：底纵梁分段仰拱施工→钢管柱底节施工→中纵梁与分段站厅板施工→钢管柱顶节施工→顶芯梁施工→顶拱施工→剩余站厅板施工→剩余仰拱施工。

①底纵梁仰拱施工

底纵梁和部分仰拱施工同时进行，施工时跳槽拆除初支、跳槽施工二衬。每次施工底纵梁长度18m 、底板长度为9m 。施工时考虑到中洞初支中隔壁为型钢支撑，所以在拆除初支支撑时，型钢支撑每隔1m 预留30cm 到底板二衬混凝土面以下，待底板二衬达到设计强度以后，施作剩余部位的底纵梁，底板不做以使该部位的中隔壁保持原状。该步施工时，须作好监控量测工作，并根据现场监测的数值确定施工工序。

②中纵梁站厅板板、顶芯梁中拱的施工

底板底纵梁二衬完成后，安装站台层钢管柱并浇筑钢管柱混凝土，施工中纵梁与局部站厅板，使中纵梁、站厅板与钢管柱纵向形成框架结构。中纵梁每节施工长度为18m ，站厅板每节施工长度为6m ，两者间的关系是：每施工18m 中纵梁，同时施工6m 站厅板联接左右侧中纵梁，使中纵梁与站厅板形成框架结构，增加稳定性。未施工的12m 站厅板部位的中隔壁初支混凝土不破除，保持初支结构的整体性。如图3：

图3

站厅板施工断面图

站厅板隔12米浇筑6米

中纵梁

Ⅰ-Ⅰ剖面图

Ⅰ

Ⅰ

站厅板二次衬砌

中隔壁初期支护

站厅板二次衬砌

中隔壁初期支护

车站中洞站厅层二衬平面图

图3-10

中隔壁混凝土拆除时，每隔12m 拆除6m 中洞2号和4号洞室之间临时中隔墙，拆除前埋设观测点，采集拆除过程中中洞初期内力变化至关重要，做好拱部沉降观测，格栅应力变化监测，隧道净空收敛量测，根据量测数据变化确定是否恢复底板临时中隔壁及拆除的长度。中隔壁拆除高度高于站厅板顶30cm 左右即可以便后期恢复。然后按照同样的方法继续施工另外的中纵梁与站厅板。分段预留的站厅板二衬待上面的顶芯梁施工完毕后即可施工。

顶芯梁中拱的施工

同时，在施工完毕的继续纵梁与站厅板上继续安装站厅层钢管柱并浇筑混凝土，施工顶芯梁。顶芯梁施工完毕以后，中间加设Φ219mm 的钢管横撑，这样拱顶初支增加了顶芯梁作为支撑结构，然后分段拆除拱顶中隔壁初支，施工顶拱二衬。如图4所示：

图4

顶芯梁即钢管混凝土柱上的纵梁，也是车站主体结构的主要承载结构，芯梁底部钢板通过钢管柱顶部的预埋锚固螺栓与钢管柱连接。顶芯梁分段施工长度为18m 。为防止中洞顶拱施工中和施工后拱脚受力而使顶芯梁及钢管柱产生位移。在两顶芯梁间设置纵向间距6m ，Φ219mm 的钢管横撑顶芯梁，以平衡拱脚受力。顶芯梁的混凝土达到强度要求后，分段拆除拱顶中隔壁初支，拆除长度12m ，施工顶拱二衬。

方案二：

中洞二衬结构施工顺序：底纵梁仰拱施工→钢管柱底节施工→中纵梁与站厅板施工→钢管柱顶节施工→顶芯梁与中拱施工。

先跳槽施工底板、底纵梁，每隔9m 浇筑9m ，然后在浇筑完毕的底板上恢复中隔壁型钢支撑，然后依次施作剩余部分底板、底纵梁。中纵梁和站厅板施工时，中纵梁和站厅板施工同时进行，施工时跳槽拆除初支、跳槽施工二衬。每次施工中纵梁、站厅板长度为9m ，间隔9m 施工9m 。施工时考虑到中洞初支中隔壁为型钢支撑，所以在拆除初支支撑时，型钢支撑每隔2m 预留1根不割除直接穿越站

2.拆除中隔壁，施工顶板，一次施工长度12米。

1.施工顶芯梁并安装?219钢支撑，顶芯梁一次施工长度18米。800

800

防变形横撑

顶芯梁

顶芯梁

顶芯梁

顶芯梁

防变形横撑

800

800

厅板，保持结构的整体稳定性。待先期施工的混凝土达到设计强度后，施工剩余部分的中纵梁、站厅板，并按照1m的间距预留中隔壁型钢支撑。依次施工，直至中纵梁站厅板二衬完成。

在顶芯梁及顶拱的施工中，顶芯梁和顶拱施工同时进行，施工时跳槽拆除初支、跳槽施工二衬。每次施工顶芯梁、顶拱长度为6m(一跨梁的长度)，间隔6m 施工6m。待先期施工的混凝土达到设计强度后，施工剩余部分的顶芯梁及顶拱。

采取该方案施工时，须作好监控量测工作，并根据现场监测的数值确定施工工序。

两种方案比较：

方案一应用在车站南端施工中，方案二应用在车站的北端施工中，二者相比：

①方案一先期拆除工作量小，施工速度明显加快，先形成支撑框架，然后施工剩余部分，梁拱分开，对梁的施工质量控制效果好。

②方案一的主要缺点施工缝增多，增加钢筋接头数量，给防水质量控制增加难度。

③方案二分段跳槽施做，拆除时有一定风险，但混凝土施工缝少，整体性好。

④方案二的主要缺点梁拱共同施做需加强混凝土的浇筑质量控制。

边洞二衬及体系转换方法

由于中洞二次衬砌结构在边洞开挖之前就已经完成，所以，边洞二次衬砌施工时关键因素在于临时仰拱拆除时土体侧压力对边洞初支引起的收敛。经过现场实际监测，临时仰拱在割除后引起的边洞初支收敛很小，完全在安全范围内，而拱顶沉降也很微小。根据实际的监测数据，确定了以下的施工方案。边洞断面共分3次施工，边洞形式及施工顺序见图5：

边洞二衬施工顺序：仰拱施工→边墙与站厅板施工→顶拱施工。

施工时采用分段跳槽的施工方法，隔一打一：底板分段长度为9m，跳槽间隔一衬砌段施做一段，待先期浇筑的底板混凝土达到设计强度后，将中洞边墙的格栅恢复到底板上，施作剩余的底板二衬。同时开始上层站台层边墙、站厅板二衬混凝土施工。站台层边墙、站厅板和拱部分段长度为6m，每间隔一衬砌段施做一段，待先期浇筑的站厅板混凝土达到设计强度后，将中洞边墙的格栅恢复到站厅板上，并在站厅板下设好支撑，

图5