一种机械化暗挖装配式地铁车站及其施工方法

摘要

本发明公开了一种机械化暗挖装配式地铁车站及其施工方法，涉及地下结构及施工技术领域，包括若干个外部结构，相邻的所述外部结构沿纵向设置且相互连接，所述外部结构内部设置有内部结构，所述外部结构和所述内部结构均为装配式结构。本发明采用了顶管法进行地铁车站施工，是一种机械化的暗挖工法，在地面占用的施工场地小，能避免或大幅减少交通导改和管线改迁，可以有效降低地铁车站施工对周边城市环境、居民生活和出行的影响，尤其适用于城市繁华区域。本发明采用了装配式地铁车站结构，可以降低现场工作量和施工复杂程度，提高施工效率和工程质量。本发明可以提高地铁建设的可持续性，具有重大的社会和经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及地下结构及施工技术领域，特别是涉及一种机械化暗挖装配式地铁车站及其施工方法。

背景技术

为解决城市化程度加深所带来的人口聚集、交通拥挤等问题，我国各地正在不断推进地下轨道交通建设。地铁车站是地下轨道交通系统的重要组成部分。在建设地铁车站时，目前多采用明挖法施工，即先进行基坑开挖，然后由下至上支模建造车站主体结构。明挖法施工技术成熟，容易实施，但需要占用大量施工场地，经常需要进行交通导改和管线改迁，对周边城市环境、居民生活和出行影响巨大，同时增加不菲的造价，社会和经济效益并不显著。另一方面，明挖法施工时，地铁车站主体结构一般为现场支模现浇建设，存在现场工作量大、施工复杂、施工效率低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械化暗挖装配式地铁车站及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低现场工作量和施工复杂程度，提高施工效率和工程质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种机械化暗挖装配式地铁车站，包括若干个外部结构，相邻的所述外部结构沿纵向设置且相互连接，所述外部结构内部设置有内部结构，所述外部结构和所述内部结构均为装配式结构。

优选的，所述外部结构包括顶板结构和底板结构，所述顶板结构和所述底板结构相对设置，所述顶板结构的一端与所述底板结构的一端、所述顶板结构的另一端与所述底板结构的另一端均通过一中间管片连接。

优选的，所述顶板结构包括两个顶板管片，所述底板结构包括两个底板管片，两个所述顶板管片、一个所述中间管片、两个所述底板管片和另一个所述中间管片依次连接形成所述外部结构；两个所述顶板管片之间、两个所述底板管片之间均通过第一接头连接，所述顶板管片与所述中间管片之间、所述底板管片与所述中间管片之间均通过第二接头连接，所述第二接头设置在所述外部结构弯矩接为零的位置。

优选的，所述第一接头包括相互匹配的滑块和滑槽，所述滑块设置在一个所述顶板管片和一个所述底板管片上，所述滑槽设置在另一个所述顶板管片和另一个所述底板管片上。

优选的，所述第二接头包括相互匹配的榫槽和榫齿，所述榫槽设置在所述中间管片上，所述榫齿设置在所述顶板管片和所述底板管片上，所述第二接头的一侧通过第一预应力螺栓连接，所述第二接头的另一侧设置有预埋钢板，所述预埋钢板的外侧设置有格栅钢板，所述顶板管片与所述中间管片之间、所述底板管片与所述中间管片之间均设置有止水橡胶。

优选的，所述内部结构包括中板，所述中板设置在所述外部结构的中部，所述中板上设置有风道，所述外部结构的顶部与所述中板之间、所述中板与所述外部结构的底部之间均设置有若干框架柱，所述框架柱与所述中板之间、所述框架柱与所述外部结构之间均设置有框架梁，所述外部结构的底部还设置有站台板。

优选的，相邻的所述外部结构通过第二预应力螺栓连接，各所述外部结构中设置有凹槽，所述第二预应力螺栓的螺杆穿设在相邻的所述外部结构中，所述螺杆的两端位于所述凹槽中，所述螺杆的两端螺纹连接有螺母。

本发明还提供了一种所述的机械化暗挖装配式地铁车站的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在工厂内预制底板管片、顶板管片、中间管片、框架梁、框架柱、中板、站台板和风道；

步骤二，将两个顶板管片、两个底板管片均通过第一接头连接，顶板管片与中间管片、底板管片与中间管片均通过第二接头连接，并设置临时管片和临时支撑，形成完整管片；

步骤三，利用顶管法将完整管片在土体内逐段顶进，建造地铁车站的外部结构；

步骤四，在地铁车站内部安装框架梁、框架柱，拆除临时管片和临时支撑，并安装中板、站台板和风道。

优选的，步骤二中，所述临时管片设置在所述外部结构的顶板结构和底板结构的跨中位置，所述临时管片与所述外部结构采用第三接头连接；所述临时支撑设置在所述外部结构的所述中间管片的1/2高度处。

优选的，所述第三接头包括两个固定壳，两个所述固定壳套设在两所述顶板管片上或两所述底板管片上，若干套筒设置在所述固定壳上且伸入所述顶板管片或所述底板管片中，螺栓依次穿过所述临时管片、所述固定壳并伸入所述套筒中。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明采用了顶管法进行地铁车站施工，是一种机械化的暗挖工法，在地面占用的施工场地小，能避免或大幅减少交通导改和管线改迁，可以有效降低地铁车站施工对周边城市环境、居民生活和出行的影响，尤其适用于城市繁华区域。本发明采用了装配式地铁车站结构，可以降低现场工作量和施工复杂程度，提高施工效率和工程质量。本发明可以提高地铁建设的可持续性，具有重大的社会和经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的机械化暗挖装配式地铁车站结构示意图；

图2为本发明中的外部结构示意图；

图3为本发明中的第一接头示意图；

图4为本发明中的第二接头示意图；

图5为本发明中的第二预应力螺栓示意图；

图6为本发明中的第二预应力螺栓安装示意图；

图7为本发明中的完整管片断面图；

图8为本发明中的第三接头示意图；

其中：100-机械化暗挖装配式地铁车站；101-外部结构，102-框架梁；103-框架柱；104-中板；105-站台板；106-风道；107-顶板结构；108-底板结构；109-内部结构；201-底板管片；202-顶板管片；203-中间管片；204-第二接头；205-第一接头；301-榫齿；302-榫槽；303-预埋钢板；304-第一预应力螺栓；305-止水橡胶；306-格栅钢板；402-滑块；403-滑槽；501-临时管片；502-临时支撑；503-完整管片；504-第三接头；601-固定壳；602-套筒；603-螺栓；702-第二预应力螺栓；703-凹槽；7021-螺杆；7022-螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种机械化暗挖装配式地铁车站及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低现场工作量和施工复杂程度，提高施工效率和工程质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-图6所示：本实施例提供了一种机械化暗挖装配式地铁车站100，包括若干个外部结构101，相邻的外部结构101且沿纵向设置相互连接，外部结构101内部设置有内部结构109，外部结构101和内部结构109均为装配式结构。纵向为图1中垂直纸面的方向。

具体地，本实施例中，外部结构101包括顶板结构107和底板结构108，顶板结构107和底板结构108相对设置，顶板结构107的一端与底板结构108的一端、顶板结构107的另一端与底板结构108的另一端均通过一中间管片203连接。

本实施例中，顶板结构107包括两个顶板管片202，底板结构108包括两个底板管片201，两个顶板管片202、一个中间管片203、两个底板管片201和另一个中间管片203依次连接形成外部结构101；两个顶板管片202之间、两个底板管片201之间均通过第一接头205连接，顶板管片202与中间管片203之间、底板管片201与中间管片203之间均通过第二接头204连接，第二接头204设置在外部结构101弯矩接近零或弯矩为零的位置。

本实施例中，第一接头205包括相互匹配的滑块402和滑槽403，滑块402和滑槽403均采用钢制成，滑块402设置在一个顶板管片202和一个底板管片201上，滑槽403设置在另一个顶板管片202和另一个底板管片201上。滑块402与顶板管片202或底板管片201之间、滑槽403与顶板管片202或底板管片201之间设置有固定壳601。

本实施例中，第二接头204包括相互匹配的榫槽302和榫齿301，榫槽302和榫齿301均采用混凝土制成，榫槽302设置在中间管片203上，榫齿301设置在顶板管片202和底板管片201上，第二接头204的一侧通过第一预应力螺栓304连接，第一预应力螺栓304呈弯曲状，第二接头204的另一侧设置有预埋钢板303，预埋钢板303的外侧焊接有格栅钢板306，顶板管片202与中间管片203之间、底板管片201与中间管片203之间均设置有止水橡胶305。

本实施例中，内部结构109包括中板104，中板104设置在外部结构101的中部，中板104上设置有风道106，外部结构101的顶部与中板104之间、中板104与外部结构101的底部之间均设置有若干框架柱103，框架柱103与中板104之间、框架柱103与外部结构101之间均设置有框架梁102，外部结构101的底部还设置有站台板105。具体地，中板104上方的框架柱103的上端与顶板管片202之间设置有框架梁102，中板104下方的框架柱103的两端均设置有框架梁102。

本实施例中，相邻的外部结构101通过第二预应力螺栓702连接，各外部结构101中设置有凹槽703，凹槽703为阶梯形，第二预应力螺栓702的螺杆7021穿设在相邻的外部结构101中，螺杆7021为直螺杆，螺杆7021的两端位于凹槽703中，螺杆7021的两端螺纹连接有螺母7022。施工时，螺杆7021的两端分别伸入相邻的外部结构101中，螺杆7021的两端分别位于相邻的外部结构101的凹槽703中，采用螺母7022将螺杆7021与外部结构101固定。

本实施例采用了装配式地铁车站结构，可以降低现场工作量和施工复杂程度，提高施工效率和工程质量。本实施例可以提高地铁建设的可持续性，具有重大的社会和经济效益。

实施例二

如图7-图8所示，本实施例提供了一种实施例一的机械化暗挖装配式地铁车站100的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在工厂内预制底板管片201、顶板管片202、中间管片203、框架梁102、框架柱103、中板104、站台板105和风道106；

步骤二，将两个顶板管片202、两个底板管片201均通过第一接头205连接，顶板管片202与中间管片203、底板管片201与中间管片203均通过第二接头204连接，并设置临时管片501和临时支撑502，临时管片501和临时支撑502均为钢结构，临时管片501和临时支撑502垂直设置，形成完整管片503；

步骤三，利用顶管法将完整管片503在土体内逐段顶进，顶管法采用大断面顶管进行施工，建造地铁车站的外部结构101；

步骤四，在地铁车站内部安装框架梁102、框架柱103，拆除临时管片501和临时支撑502，并安装中板104、站台板105和风道106。

本实施例中，步骤二中，临时管片501设置在外部结构101的顶板结构107和底板结构108的跨中位置，临时管片501与外部结构101采用第三接头504连接；临时支撑502设置在外部结构101的中间管片203的1/2高度处。

本实施例中，第三接头504包括两个固定壳601，两个固定壳601套设在两顶板管片202上或两底板管片201上，若干套筒602设置在固定壳601上且伸入顶板管片202或底板管片201中，螺栓603依次穿过临时管片501、固定壳601并伸入套筒602中。固定壳601、套筒602和螺栓603均采用钢制成。

本实施例采用了顶管法进行地铁车站施工，是一种机械化的暗挖工法，在地面占用的施工场地很小，能避免或大幅减少交通导改和管线改迁，因此可以有效降低地铁车站施工对边城市环境、居民生活和出行影响的影响，尤其适用于城市繁华区域。

实施例三

本实施例与实施例二的区别在于：步骤三中，顶管法采用组合顶管进行施工。组合顶管包括上下组合的两台小断面顶管机，施工时先完成左、右两线其中一线施工，再进行另外一线施工。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。