[发明专利]地下车站空间的非开挖施工方法及其弧形冻结管施工设备

说明书

技术领域：

本发明涉及地铁地下车站的建筑施工方法，特别涉及一种地下车站空间的非开挖施工方法及其弧形冻结管施工设备，属于建筑工程技术领域。

背景技术：

随着我国城市建设日新月异的发展，越来越多的地下空间建设在各大中城市中不断进行，诸如高层建筑的多层地下室、地下停车库、地下商场、地下民防工程、地铁工程等，由此产生了大量的基坑工程。基坑工程是由地面向下开挖的一个地下空间，地铁车站就是一种典型的基坑工程。近年来，在北京、上海、广州、深圳等大城市地下轨道交通工程日益增多，相应的也产生了大量的地下车站空间。

地铁地下车站空间施工最简单的办法是从地表面向下进行开挖，也就是直接由地面向下开挖，为了防止基坑四周的土方由于土层压力向基坑中挤压、倾泻，通常在靠近基坑的地面上挖成斜坡，亦即使基坑的纵截面挖成倒梯形，这就是所谓的“放坡开挖”。

然而并非所有的地下车站空间施工都有足够的场地空间以便实施放坡开挖，因而就要采用附加支护结构的开挖方法，以保证工程的顺利进行。基坑支护结构一般包括围护结构和支撑系统两部分，围护结构直立地围绕在基坑的四周，其作用主要是阻挡基坑外围的土方和地下水，并将压力传递到支撑系统上，由支撑、立柱等组成的支撑系统支撑着围护结构并承受传基坑外部递来的水土压力。

现有的围护结构一般多为板桩墙、搅拌桩墙、地下连续墙等，从应用的效果和适用土质范围来看，地下连续墙围护结构优于其它围护结构。现有的支撑系统按照材料主要分为现浇钢筋混凝土支撑和钢支撑，现浇钢筋混凝土支撑整体刚度高、变形小、安全可靠，缺点在于施工周期长、拆除工作量大且困难、材料重复利用率低；钢支撑具有安装拆卸容易，支撑可重复多次利用等优点，但缺点是整体强度和刚度较低，稳定性较差。

基坑施工过程中，尤其在软土地层的超深、超大基坑施工过程中，地下车站施工一般采用“地下连续墙+现浇钢筋混凝土支撑”的地面开挖施工方法，其工艺流程为：

1、基坑围护地下连续墙施工

在工程开挖基坑前，先在地下连续墙对应位置上施工起导向和稳定槽壁作用的导墙，然后用挖槽机械在泥浆护壁的情况下沿着导墙逐段开挖沟槽，一段沟槽挖好后将预先加工好的地下连续墙钢筋笼吊入充满泥浆的沟槽内，再用导管自沟槽底部向上浇注混凝土，随着混凝土注入泥浆被逐步排出，最终形成钢筋混凝土地下连续墙。

2、基坑内部土体的开挖

地下连续墙施工结束后，开始开挖地下连续墙围起的基坑内部土体，为了尽可能减小由于无支护暴露时间过长而引起的围护结构以及基坑四周地层的变形，深大基坑的开挖，尤其是软土层中的基坑开挖，一般采用分步、分段、分层、放坡开挖的方式进行。

3、现浇钢筋混凝土支撑施工

当基坑内部土体开挖至第一道支撑设计位置后，暂时停止土体挖掘，开始进行现浇钢筋混凝土支撑施工。先在支撑对应位置上架设模板，然后绑扎钢筋笼并使其与地下连续墙相应位置钢筋笼连接，再进行现场混凝土浇注震捣；待混凝土凝固后再拆除模板，进行下一层基坑土体挖掘；当继续挖掘至第二道支撑设计位置时，再次进行模板架设、钢筋笼绑扎、混凝土浇注以及模板拆除等相同过程；依此逐步下挖直至完成整个基坑现浇钢筋混凝土支撑的施工。

4、基坑底板、内衬和内部结构施工以及钢筋混凝土支撑凿除

当基坑挖掘并支护到设计深度后进行基坑底板的施工，待底板施工完成后再进行基坑内衬及基坑内部结构的施工。基坑内衬及内部结构施工一般采用自下而上的施工过程，当基坑内部结构(梁、板、柱)施工完成并可以替代钢筋混凝土支撑的作用时，进行多余钢筋混凝土支撑的凿除。钢筋混凝土支撑凿除一般采用人工方式进行，然后将凿除下来的废弃钢筋混凝土支撑吊离基坑，直至基坑内部结构全部施工完毕。

上述地下车站空间的施工方法存在着下列缺点：

1)由于从地面直接向下开挖进行地下车站空间的施工，因此施工占地面积较大；

2)由于施工设备和施工人员需要进出，因此对城市道路交通影响较大；

3)由于进行的是露天施工，因此对于环境的影响较大，如噪音、扬尘等；

4)围护结构下部插入土体较深，而完成地下车站后上部还需回填土体进行掩埋，因而地下空间资源的浪费较大；

5)一旦遭遇地面的重要建筑物无法拆迁的情况，则传统的地下车站开挖施工方法很难在预定的原始位置上进行施工。

发明内容：