[发明专利]小净距“U”形出入口通道明暗挖工法竖向转换施工方法

说明书

本发明属于城市轨道交通设计与施工方法领域，涉及一种小净距“U”形出入口通道明暗挖工法竖向转换施工方法，该方法通过设置“护拱+钢架”内外叠合而成的明洞套拱承载结构，可在竖向上完成明挖分层向暗挖分块开挖的转换，将基坑下部设置的预应力锚索调整为系统锚杆，既能实现先行明挖和暗挖通道在外锚支护形式下安全、高效、快速施工的目的，又能保证后行小净距暗挖通道施工不受预应力锚索侵入的影响，而明洞叠合套拱顶部回填地表区域又可有效解决施工场地不足和工效受限的难题，具有缓解前期工作难度、提高机械作业水平、降低土建施工风险、减小周边信访压力、缩短工程建设周期的优点，社会、工程、经济效益十分显著。

技术领域

本发明属于城市轨道交通设计与施工方法领域，可推而广之扩展、应用到市政工程建设领域，尤其涉及周边环境复杂、地下空间受限、施工用地紧张时，形成以“护拱+钢架”内外叠合而成的明洞套拱为核心转换承载结构的小净距“U”形出入口通道快速施工方法及相应的实施方法，具有缓解前期工作难度、提高机械作业水平、降低土建施工风险、减小周边信访压力、缩短工程建设周期的优点，社会、工程、经济效益十分显著。

背景技术

城市轨道交通工程定位以服务市区、联动周边为主，形成以市区地铁和周边轻轨的环、纵辐射区域，作为百年大计工程，出入口地面口部位置及提升高度尤为重要，尤其与灾情疏散效率、客流吸引能力以及乘客舒适度密切相关；而地铁工程的修建往往滞后于城市总体规划的实现，不得不面临建设用地紧张、规划红线吃紧、管线倒改困难、交通调流受限、房屋征迁滞后、地下空间局促等城市综合症，出入口建筑方案常常以平面小净距“U”形布置形式为主，结构形式及空间关系复杂多变，以至无法采用单一工法施工，且施工过程中各道工序之间交互严重、工法转换异常频繁，不仅机械化程度低、风险系数高，而且施工效率低、建设周期长、投入代价大，极其不利于项目生产安全与建设经济成本的管理。

目前，针对上述工程建设的困境和难题，设计和施工理念无一不是以施工风险可控、工程安全第一为主，尽可能兼顾建设工期、工程投资，工法选择中规中矩、施工组织按部就班。以明暗挖分界拱顶埋深6m为例，常用的施工组织方案主要有两种：1)明挖采用桩撑围护形式，整体按照明挖围护—暗挖初支—永久结构的顺序施工；2)明挖段采用桩索围护形式，考虑到预应力锚索侵入后行暗挖通道内部的影响，整体采用明挖围护—明挖永久结构—暗挖初支—暗挖永久结构的顺序施工，以永久结构代替临时围护结构承受水、土压力，为后行暗挖通道施工时可灵活截断预应力锚索提供可行性和安全保障。而暗挖施工流程也可细化为两种，其一是按照从上到下、由浅变深的顺序施工，单向施工与主体贯通；其二是采用站内向上仰坡开挖、站外向下俯坡开挖的双向施工方式贯通。无论上述哪种施工工法、流程及贯通方式，从设计和施工的角度出发，主要存在以下不足和弊端：

桩撑围护形式施工效率低，内支撑对施工空间切割严重，支撑标高容易与暗挖通道施工路由相互干涉、冲突且难以克服，无法实现大型机械施工作业，只能采用小型机械以时间博空间，建设工期难以控制；此外，后行暗挖通道开挖会对桩后土体形成卸载区，不利于桩撑体系的稳定性控制，二者净距越小、夹持地层越差，则卸载影响越大、施工风险越高；

桩索围护形式不利于施工组织安排，不仅开挖支护与结构模筑施工相互交错、干扰，而且后行暗挖通道施工会对明挖段既有成品结构与防水材料造成损伤和污染，尤其是明暗挖分界处新老结构交界面处的预埋钢边止水带，更加难以保护容易形成贯通的渗漏水施工缝；

暗挖单向施工贯通所承担的工程体量较大，虽然施工风险可控，但在明挖段采用常规的围护结构形式下，极其不利于土建工期及经济成本控制；而双向贯通施工仰坡开挖劳动强度大、难以保证初支及时封闭、掌子面及拱顶岩体易塌方，且仰坡施工安全允许长度及双向贯通位置对地质条件的依赖性极大，施工风险系数激增，风险管理成本增加，而风险后果却又是不可接受的；

安全、工期、经济三大工程建设的表征指标相互碰撞、难以妥协，施工单位顾此失彼、无法兼得，严重时甚至会制约整条线路的电通、联调、运营等关键时间节点，极其不利于社会舆论稳定以及社会效益输出。