一种车站底部封水施工方法及车站底部封水构造

摘要

本发明公开了一种车站底部封水施工方法及车站底部封水构造，该施工方法包括工作面通道的施工前准备、工作面通道的施工和横向两翼止水帷幕的施工等内容。该车站底部封水构造包括工作面通道以及工作面通道内、在车站底板下方中部侧向施工的横向两翼止水帷幕，横向两翼止水帷幕形成倒三角型帷幕结构。横向两翼止水帷幕的旋喷桩内插入钢骨以提高结构的抗剪强度和抗浮能力。本发明的封水构造避免了地下空间开发时的大量降水，保护了水资源，节约了电力，绿色环保。本发明施工方法简单，可操控性强，造价较低，解决了富水地层中大断面地下空间开发的底部止水问题。

说明书

技术领域

本发明涉及地下空间施工领域，特别是一种地铁车站底部止水封水施工方法及其底部封水结构。

背景技术

随着交通日趋拥挤，地下空间建设愈来愈多且越来越深。当待建地铁车站处于富水或承压水环境时，常规采用降水作业保证开挖施工。但大量降水容易引起地表及周边构筑物的沉降变形和地下水资源的过量开采。随着环保意识的提高，一些地方政府开始对地下水开采做出严格限定。为保护地下水资源，各地制定了严格控制地下水超采和限定开采范围的法律法规，并展开了地下水回灌工作。为了避免地下水过量开采，通过帷幕结构进行止水是一种较好的办法，但常规从地表施作止水帷幕不仅造价昂贵，而且占用地表空间。随着地下空间开发深度的增加，止水的效果也越来越差。

发明内容

本发明的目的是提供一种车站底部封水施工方法及车站底部封水构造，要解决现有地铁车站底部止水结构造价昂贵，占用地表空间，并且随着地下空间开发深度的增加，止水的效果也越来越差技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车站底部封水施工方法，施工步骤如下：

步骤一，根据待建地下车站隧道的位置、围岩情况和隧道周围封水构造的情况，设计暗挖通道的开挖路线和深度、工作面通道的开挖路线和深度以及横向两翼止水帷幕，其中横向两翼止水帷幕与水平面形成的上仰角根据抗浮设计要求计算确定；

步骤二，开挖暗挖通道：自地表向下、在隧道周围封水构造的外侧开挖暗挖通道，所述暗挖通道的施工包括暗挖水平通道的施工和暗挖竖向通道的施工，

所述暗挖通道包括暗挖竖向通道和暗挖水平通道，所述暗挖竖向通道位于隧道周围封水构造的外侧、自地表竖向向下开挖至待建地下车站隧道下方的设计深度位置，自暗挖竖向通道的底端为开挖起始点、朝向待建地下车站隧道开挖暗挖水平通道，暗挖水平通道的轴线与待建地下车站隧道的轴线保持空间垂直，暗挖水平通道的前端延伸至待建地下车站隧道的底板下方；

步骤三，以暗挖水平通道的前端内部为工作面通道的开挖起始点，改向沿待建地下车站隧道纵向开挖工作面通道，工作面通道的开挖长度延伸超出整个待建地下车站隧道的长度并且开挖至隧道周围封水构造的下方；

步骤四，以工作面通道为施工空间，在待建地下车站隧道的底板下方进行横向两翼止水帷幕的施工，横向两翼止水帷幕沿上仰角打入围岩直至与隧道周围封水构造连接为止。

所述暗挖通道的前端横向自待建地下车站隧道的底板下方中部为工作面通道的开挖起始点。

所述步骤三中，工作面通道自待建地下车站隧道纵向一端开挖至另一端或者自待建地下车站隧道纵向中部开挖至两端。

所述步骤四中，施工横向两翼止水帷幕时，在每根旋喷桩内均插入抗剪钢骨。

一种应用车站底部封水施工方法施工的车站底部封水构造，包括一道开挖于待建地下车站隧道下方的工作面通道，所述工作面通道的长度大于待建地下车站隧道的长度、轴线与待建地下车站隧道的轴线保持平行；

所述车站底部封水构造还包括自工作面通道的两侧、沿上仰角打入围岩的两排横向两翼止水帷幕，两排横向两翼止水帷幕的前端分别延伸至隧道周围封水构造处并与其连接为一体。

所述工作面通道横向位于底板的中部下方。

所述横向两翼止水帷幕为咬合的旋喷桩。

所述旋喷桩设置单排或多排。

所述旋喷桩的内部插入有抗剪钢骨，所述抗剪钢骨为工字钢、H型钢或钢管。

所述工作面通道的直径范围为2.5m-4m。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明在车站底板中部沿车站长度方向进行工作面通道施工，并以工作面通道作为施工工作空间分别向两侧进行横向两翼止水帷幕的施工形成车站底部封水构造，形成倒三角型的帷幕结构进而实现车站底部止水的效果，这种构造设计不占用地上空间，不但可以在底下对车站底部下方的水进行有效封堵，而且当承压水丰富时还可以在横向两翼止水帷幕中插入抗剪钢骨作为增加车站抗浮和抗剪承载的结构，同时工作面通道还可以作为止水区域内控水汇集点，进行有效控水。本发明的底部封水构造还与周围封水构造连接，在车站四周和底部进行全封闭，达到对车站进行封水的目的。

本发明的施工方法克服了现有地下空间止水技术的不足，施工方法简单，可操控性强效果好，造价较低，解决了富水地层中地铁车站底部止水问题，避免了大深度地铁车站建设时的大量降水，保护了水资源，节约了电力，绿色环保，为更广泛的地下空间开发提供了解决方案。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明车站底部封水构造的结构示意图。

图2是图1中A-A剖面的侧视结构示意图。

图3是本发明工作面通道两侧横向两翼止水帷幕的桩身平面示意图。

附图标记：1－待建地下车站隧道、2－暗挖通道、2.1－暗挖水平通道、2.2－暗挖竖向通道、3－水位线、4－底板、5－工作面通道、6－横向两翼止水帷幕、7－隧道周围封水构造、7.1－隧道两侧封水构造、7.2－隧道前后封水构造、8－地表、9－上仰角。

具体实施方式

实施例参见图1-3所示，一种地铁车站隧道，其水位线3如图1所示。实施例中说明的横向为待建地下车站隧道的横断面方向，纵向为待建地下车站隧道的行进方向。

这种车站底部封水施工方法，施工步骤如下：

步骤一，根据待建地下车站隧道1的位置、围岩情况和隧道周围封水构造7的情况，设计暗挖通道2的开挖路线和深度、工作面通道5的开挖路线和深度以及横向两翼止水帷幕6，其中横向两翼止水帷幕6与水平面形成的上仰角9根据抗浮设计要求计算确定，目的是在车站底部形成倒三角型帷幕结构，增加帷幕结构的抗浮效果。

一般来说隧道周围封水构造7为自地表8向下、打入待建地下车站隧道1周围四侧的竖向止水帷幕，本实施例中竖向止水帷幕为咬合的旋喷桩，需要事先施工，通常包括隧道两侧封水构造7.1和隧道前后封水构造7.2。

步骤二，开挖暗挖通道：自地表8向下、在隧道周围封水构造7的外侧开挖暗挖通道2，暗挖通道开挖至待建地下车站隧道下方的设计深度位置。

暗挖通道2通常包括暗挖竖向通道2.2和暗挖水平通道2.1。所述暗挖竖向通道2.2可以为自地表8向下开挖、位于竖向止水帷幕外侧的一道竖井。所述竖井的深度大于竖向止水帷幕的深度。竖井在待建地下车站隧道的一侧设置。所述暗挖水平通道2.1为与竖井的底端连通的一道水平横向通道，水平横向通道的轴线与待建地下车站隧道1的轴线保持空间垂直，水平横向通道的前端均延伸至待建地下车站隧道的底板4下方。

暗挖通道2的设计和施工是为进行工作面通道的施工做准备，若隧道周边存在既有暗挖通道时，该部分步骤可以省略。

步骤三，以暗挖通道2的前端内部为工作面通道5的开挖起始点，改向沿待建地下车站隧道1纵向开挖工作面通道5，工作面通道5的开挖长度延伸超出整个待建地下车站隧道1的长度并且开挖至隧道周围封水构造7的下方。

本实施例中，所述暗挖通道2的前端横向自待建地下车站隧道1的底板4下方中部为工作面通道5的开挖起始点。工作面通道位于车站底板下方的中间部位，可以使横向两翼止水帷幕的施工长度较短，桩间咬合质量高，帷幕的整体止水效果好。

工作面通道5自待建地下车站隧道1纵向一端开挖至另一端或者自待建地下车站隧道1纵向中部开挖至两端。本实施例中为自待建地下车站隧道1纵向一端开挖至另一端。

所述工作面通道5的直径不大于水平横向通道的直径。根据计算所述工作面通道5的直径范围为2.5m-4m，水平横向通道的直径范围为4m-6m，均可满足施工要求。本实施例中，水平横向通道的直径为4m，工作面通道的直径为3m。

步骤四，以工作面通道5为施工空间，在待建地下车站隧道的底板4下方进行横向两翼止水帷幕6的施工，横向两翼止水帷幕6沿上仰角9打入围岩直至与隧道周围封水构造7连接为止。

横向两翼止水帷幕6可以两侧同时施工也可以两侧交替进行施工。

为了增加水平旋喷桩帷幕结构的抗剪强度并提高抗浮能力。施工横向两翼止水帷幕6时，在每根旋喷桩内均插入抗剪钢骨。所述抗剪钢骨可以为工字钢、H型钢或钢管。

一种应用以上车站底部封水施工方法施工的车站底部封水构造，包括一道开挖于待建地下车站隧道1下方的工作面通道5，所述工作面通道5的长度大于待建地下车站隧道1的长度、轴线与待建地下车站隧道1的轴线保持平行。

所述车站底部封水构造还包括自工作面通道5的两侧、沿上仰角9打入围岩的两排横向两翼止水帷幕6，两排横向两翼止水帷幕6的前端分别延伸至隧道周围封水构造7处并与其连接为一体。

本实施例中所述工作面通道5横向位于底板4的中部下方。工作面通道位于车站底板下方的中间部位，可以使横向两翼止水帷幕的施工长度较短，桩间咬合质量高，帷幕的整体止水效果好。

所述横向两翼止水帷幕6为咬合的旋喷桩。所述旋喷桩设置单排或多排。本实施例中为单排。

为了增加水平旋喷桩帷幕结构的抗剪强度并提高抗浮能力，所述旋喷桩的内部插入有抗剪钢骨，所述抗剪钢骨为工字钢、H型钢或钢管。所述工作面通道5的直径范围为2.5m-4m。

本发明中旋喷桩施工是以高压泵为动力源，通过水平钻机、钻杆、钻头、喷嘴将配制好的浆液喷射到土体内。在喷嘴作缓慢旋转和进退的过程中喷射流以巨大的能量将一定范围内的土体切削、摧毁， 强制土颗粒与浆液在原位充分混合，然后形成大致水平的柱状水泥土固结体即水平旋喷桩。当多个旋喷桩相互咬合后，在车站底部形成封闭的横向两翼止水帷幕，起到降水和控水作用。

所述水平旋喷桩的施工主要包括施工准备、机具就位、开口及孔口管安设、水平钻孔、回撤旋喷、封孔补注等施工步骤。施工时利用钻机将带有喷嘴的注浆管从套管内钻至预定位置，钻杆一边旋转一边以一定速度（20cm/min左右）逐步回退，同时利用高压设备使浆液以36MPa～40MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，使浆液与土粒强制混合，待浆液凝固后，便在土体中形成一个具有一定强度的固结体。

本实施例中两侧横向两翼止水帷幕的旋喷桩同时进行施工，所有旋喷桩施工完毕后，此时地铁车站底板下方便形成封闭的倒三角型帷幕结构，能够有效进行车站底部封水和结构抗浮。当车站四周封水构造发生渗漏水时，地铁车站底板下方的倒三角型帷幕还能够进行控水。