一种顶管法装配式抗浮地铁车站的制作方法

1.本发明属于地下结构及施工技术领域，尤其是涉及一种顶管法装配式抗浮地铁车站。


背景技术：

2.随着城市扩容和人口增长，城市地铁线网越来越密集，建设步伐也急需加快。预制装配式技术，作为地下结构的一种工业化建造模式，在提高工程质量、加快施工速度、减少占地面积、节约材料、节省劳力、环保低碳等方面具有显著的优势，符合国家政策导向和战略需求。目前国内已经实施的地铁装配式车站，而地铁车站的建造施工一般分为明挖法和暗挖法。采用明挖法施工，一般需要占用道路，影响居民出行，再加上管线改迁等，社会和经济效益不显著；采用暗挖法施工则不需要传统的基坑围护结构与支撑体系，不开挖路面、不封闭交通、不迁移管线即可施工，但是由于地铁车站顶部的覆土一般较浅，在富水软土地区明挖法车站一般采用地连墙结合压顶梁实现地铁车站的抗浮，而目前采用暗挖法的车站抗浮施工难度较大，因此需要我们设计出一种顶管法装配式抗浮地铁车站，来解决这些问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的问题是提供一种顶管法装配式抗浮地铁车站，采用暗挖法进行的地下空间抗浮施工。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
5.一种顶管法装配式抗浮地铁车站，包括加固土体和箱体，所述箱体沿所述加固土体对称设置，所述箱体由第一组件和第二组件交替拼接而成，在所述第二组件上设置有连接口，内沿所述连接口内周固定设置有通道加强钢混框架，所述加固土体两侧的所述箱体上连接口的位置相对，在两个所述箱体之间还设置有连接通道，所述连接通道的两端与所述通道加强钢混框架固定连接，在所述连接通道下方的加固土体中设置有抗拔桩，所述抗拔桩的顶部与所述连接通道底部固定连接。
6.优选的，所述第一组件由若干第一拼接环拼接组成，所述第二组件由若干第二拼接环拼接组成，所述第一拼接环与所述第二拼接环一侧的端面上设置有限位凸起，在另一侧的端面上设置有限位凹槽，所述限位凸起与所述限位凹槽相互配合,在所述第一组件与所述第二组件上沿所述箱体的延伸方向设置有若干预应力束。
7.如此设置，拼装式设计减小了施工难度，预应力束能有效完成对箱体的横向固定。
8.优选的，所述第一拼接环是由一个顶板预制块、一个底板预制块和两个侧墙预制块围合而成，所述侧墙预制块上设置有牛腿结构，在所述第一拼接环内通过牛腿结构设置有中板预制块。
9.优选的，所述第二组件由若干第二拼接环拼接组成，所述第二拼接环是由一个顶板预制块、一个侧墙预制块、一个底板预制块和两个连接预制块围合而成，在两个所述连接预制块之间设置有断口，若干所述第二拼接环上的断口相连在第二组件上形成连接口，在
断口的中部且位于两个连接预制块之间设置有牛腿预制块，所述牛腿预制块将所述连接口分隔为上下两部分，在所述侧墙预制块上设置有牛腿结构，所述牛腿结构上固定连接有中板预制块，所述中板预制块另一端与所述牛腿预制块连接。
10.如此设置，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。
11.优选的，将所述连接口分隔为两个部分的所述牛腿预制块上方和/或下方均可各自独立设置所述通道加强钢混框架。
12.如此设置，既能对连接口进行加固又能对牛腿预制块和中板进行支撑，使整体更加稳定牢固。
13.优选的，所述连接通道包括通道顶板、通道底板、通道中板和通道侧墙，所述通道底板和所述通道中板均与所述牛腿预制块下方的所述通道加强钢混框架固定连接，所述通道顶板与所述牛腿预制块上方的所述通道加强钢混框架固定连接，所述通道侧墙与所述牛腿预制块上方和/或下方所述通道加强钢混框架均固定连接。
14.如此设置，能完成对箱体的连通，同时与底部的抗拔桩和通道加强钢混框架的组合能有效满足抗浮要求。
15.优选的，合围成所述第一拼接环与所述第二拼接环的各预制块之间通过设置凹凸榫结构来相互配合。
16.如此设置，提高了各预制块之间的抗剪切能力，防止拼接环因承压过大丧失能力。
17.优选的，合围成所述第一拼接环与所述第二拼接环的各预制块接缝处涂抹环氧树脂胶并采用螺栓连接，位于所述第一拼接环与所述第二拼接环内侧的中板预制块分别采用锚栓连接固定，并在缝隙处灌注细粒混凝土。
18.如此设置，提高了箱体的密封性，防止接缝处出现漏水的情况。
19.本发明具有的优点和积极效果是：
20.1、能够满足在富水软土地区地铁车站的抗浮要求，克服了传统暗挖车站由于顶部覆土较浅导致的抗浮能力不足的问题，弥补暗挖装配式车站的技术短板。
21.2、通过顶管法施工不需要传统的基坑围护结构+支撑体系，不开挖路面、不封闭交通、不迁移管线、占地面积小，对交通影响小。
22.3、而且预制装配式构件混凝土质量可控、可批量生产、品质均一、施工精度高，而且施工周期短，可以大大缩短建造工期，降低地下工程施工安全风险。
附图说明
23.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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明的地铁车站平面布置图；
25.图2是本发明的第一拼接环在b-b位置的截面示意图；
26.图3是本发明的第二拼接环在顶推施工阶段c-c位置的截面示意图；
27.图4是本发明的第二拼接环在连接通道施工完成后c-c位置的截面示意图；
28.图5是本发明在顶推施工阶段图3中a-a位置的截面示意图；
29.图6是本发明的连接通道施工完成后的截面示意图；
30.图7是本发明的预应力束张拉完成后侧墙预制块d-d水平断面示意图；
31.图8是图4中h处凹凸榫结构放大示意图。
32.附图标记说明如下：
33.1、箱体；2、加固土体；3、抗拔桩；4、第一拼接环；5、第二拼接环；6、型钢组合结构；7、端头井；8、顶板预制块；9、底板预制块；10、侧墙预制块；11、中板预制块；12、连接预制块；13、牛腿预制块；14、牛腿结构；15、站厅框架；16、站台框架；17、通道顶板；18、通道中板；19、通道底板；20、通道侧墙；21、限位凸起；22、限位凹槽；23、凹凸榫结构；24、预应力束；25、抗拔区；26、间隔区。
具体实施方式
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.下面结合附图对本发明作进一步说明：
37.实施例1
38.如图1-图8所示，一种顶管法装配式抗浮地铁车站，包括加固土体2和箱体1，箱体1沿加固土体2对称设置，箱体1由第一组件和第二组件交替拼接而成，在第二组件上设置有连接口，内沿连接口内周固定设置有通道加强钢混框架，加固土体2两侧的箱体1上连接口的位置相对，在两个箱体1之间还设置有连接通道，连接通道的两端与通道加强钢混框架固定连接，在连接通道下方的加固土体2中设置有抗拔桩3，抗拔桩3的顶部与连接通道底部固定连接。
39.如图2、6、7所示，第一组件由若干第一拼接环4拼接组成，第二组件由若干第二拼接环5拼接组成，第一拼接环4与第二拼接环5一侧的端面上设置有限位凸起21，在另一侧的端面上设置有限位凹槽22，限位凸起21与限位凹槽22相互配合,在第一组件与第二组件上沿箱体1的延伸方向设置有若干预应力束24，如此设置拼装式设计减小了施工难度，预应力束24能有效完成对箱体1的横向固定。
40.如图2、3所示，第一拼接环4是由一个顶板预制块8、一个底板预制块9和两个侧墙预制块10围合而成，侧墙预制块10上设置有牛腿结构14，在第一拼接环4内通过牛腿结构14
设置有中板预制块11，第二组件由若干第二拼接环5拼接组成，第二拼接环5是由一个顶板预制块8、一个侧墙预制块10、一个底板预制块9和两个连接预制块12围合而成，在两个连接预制块12之间设置有断口，若干第二拼接环5上的断口相连在第二组件上形成连接口，在断口的中部且位于两个连接预制块12之间设置有牛腿预制块13，牛腿预制块13将连接口分隔为上下两部分，在侧墙预制块10上设置有牛腿结构14，牛腿结构14上固定连接有中板预制块11，中板预制块11另一端与牛腿预制块13连接，如此设置，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。
41.如图6所示，将连接口分隔为两个部分的牛腿预制块13上方和/或下方均可各自独立设置通道加强钢混框架，如此设置既能对连接口进行加固又能对牛腿预制块13和中板进行支撑，使整体更加稳定牢固。
42.如图4所示，连接通道包括通道顶板17、通道底板19、通道中板18和通道侧墙20，通道底板19和通道中板18均与牛腿预制块13下方的通道加强钢混框架固定连接，通道顶板17与牛腿预制块13上方的通道加强钢混框架固定连接，通道侧墙20与牛腿预制块13上方和/或下方通道加强钢混框架均固定连接，如此设置能完成对箱体1的连通，同时与底部的抗拔桩3和通道加强钢混框架的组合能有效满足抗浮要求。
43.如图8所示，合围成第一拼接环4与第二拼接环5的各预制块之间通过设置凹凸榫结构23来相互配合，如此设置提高了各预制块之间的抗剪切能力，防止拼接环因承压过大丧失能力。
44.合围成第一拼接环4与第二拼接环5的各预制块接缝处涂抹环氧树脂胶并采用螺栓连接，位于第一拼接环4与第二拼接环5内侧的中板预制块11分别采用锚栓连接固定，并在缝隙处灌注细粒混凝土，如此设置提高了箱体1的密封性，防止接缝处出现漏水的情况。
45.本实施例的工作过程：首先在所需施工位置的两端的地面上施工端头井7，将两个端头井7竖向挖掘至相应深度后在两个端头井7之间的地面上进行测量放线，然后按照放线后所标记的位置在地面上采用rjp超高压旋喷法(rjp(rodin jet pile)高压喷射注浆法，rjp工法是利用超高压喷流体所拥有的动能破坏地基的组织构成后，混合搅拌这些被破坏的土粒子和硬化材料,从而形成大直径桩体)或者从两个端头井7内采用水平mjs法(mjs工法：全方位高压喷射工法(metro jet system)，mjs工法可以进行水平、倾斜、垂直各方向、任意角度的施工，本发明中采用水平角度进行施工)对两个端头井7之间的土体进行加固，加固完成后在加固土体2上划分出抗拔区25和间隔区26，并在抗拔区25进行抗拔桩3施工，抗拔区25内的抗拔桩3数量至少为一个，抗拔桩3长度通过地铁车站的结构确定，当抗拔桩3施工完成后在地面上对从工厂运输来的预制块进行组装，将一个顶板预制块8、一个底板预制块9和两个侧墙预制块10围合成第一拼接环4，同时在顶板预制块8、底板预制块9与侧墙预制块10的接缝处涂抹环氧树脂胶，然后将中板预制块11的两端锚栓固定在两个侧墙预制块10的牛腿结构14上，在接缝处灌注细粒混凝土，然后将拼装好的若干第一拼接环4端面上的限位凸起21与限位凹槽22相互配合连接成第一组件，再将一个顶板预制块8、一个侧墙预制块10、一个底板预制块9和两个连接预制块12合围成第二拼接环5，并在顶板预制块8、底板预制块9、侧墙预制块10和连接预制块12的接缝处涂抹环氧树脂胶，第一拼接环和第二拼接环的各预制块之间均设置有凹凸榫结构23抗剪，且各预制通过螺栓连接加固，然后在两个连接预制块12之间的断口内安装型钢组合结构6，同时将牛腿预制块13通过型钢组合结
构6固定在第二拼接环5的断口内，型钢组合结构6可以对两个连接预制块12之间的端口进行支撑，使第二拼接环5具有更高的抗压能力，便于满足后期施工需求，然后将中板预制块11一端与侧墙预制块10上的牛腿结构14进行锚固连接，另一端与牛腿预制块13锚固连接，并在接缝处灌注细粒混凝土，再将若干个第二拼接环5端面上的限位突起于限位凹槽22相互配合连接成第二组件，同时若干第二拼接环5上的端口相连形成了第二组件上的连接口，然后在一侧的端头井7内安装顶管系统，将在地面组装好的第一组件与第二组件的各拼接环按照顺序推入加固土体2两侧，在加固土体2两侧形成称箱体1，在顶推时使加固土体2两侧的第二组件上连接口的位置相对，并在顶推完成后的箱体上的每个第二组件均与抗拔区25位置相对应，第一组件均与间隔区26位置相对应，然后将预应力束24从箱体1的一端穿入，并依次穿过组成箱体1的各个第一组件和第二组件后从箱体1的另一端穿出，将预应力束24的一端锚固在箱体1上，然后在箱体1的另一端对预应力束24进行张拉和固定，对所有预应力束24张拉完成后箱体1内，然后分别拆除各个第二组件上连接口内的型钢组合结构6，并在连接口内周支撑模板浇筑通道加强钢混框架，由于第二拼接环5上的断口内的牛腿预制块13相连后将第二组件上的连接口分隔为两个部分，且在牛腿预制块13的上方和/或下方也可以各自独立设置通道加强钢混框架，如图4、图6，在牛腿预制块13下方单独设置的通道加强钢混框架为站台框架16，形状为“口”字形，牛腿预制块13安装在站台框架16顶部，在牛腿预制块13上方单独设置的通道加强钢混框架为站厅框架15，形状为顺时针旋转九十度的“匚”字形，而且站台框架16和站厅框架15内部的钢筋与连接口上的预留钢筋相连接，保证了通道加强钢混框架的强度，然后再将相邻两个第二组件上连接口之间的加固土体2挖除，露出抗拔桩3，凿除抗拔桩3的桩头，露出抗拔桩3内部的钢筋，然后在两个连接口之间支撑模板，将连接通道两端的钢筋与通道加强钢混框架内的钢筋进行连接，同时将抗拔桩3桩头凿除后露出的内部钢筋与连接通道底部的钢筋进行连接，连接完成后进行进行连接通道的浇筑，然后在其他连接口之间的加固土体2上均进行连接通道的施工，通过连接通道来连通加固土体2两侧的两个箱体，而且连接通道还通过与抗拔桩3和通道加强钢混框架连接后形成的结构进行抗浮，使由若干第一组件和第二组件组成的箱体具有较强的抗浮能力，防止箱体由于顶部覆土较浅从而导致上浮的问题，提高了地铁车站的安全性，缩短了地铁车站的施工周期。
46.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种顶管法装配式抗浮地铁车站，其特征在于：包括加固土体(2)和箱体(1)，所述箱体(1)沿所述加固土体(2)对称设置，所述箱体(1)由第一组件和第二组件交替拼接而成，在所述第二组件上设置有连接口，内沿所述连接口内周固定设置有通道加强钢混框架，所述加固土体(2)两侧的所述箱体(1)上连接口的位置相对，在两个所述箱体(1)之间还设置有连接通道，所述连接通道的两端与所述通道加强钢混框架固定连接，在所述连接通道下方的加固土体(2)中设置有抗拔桩(3)，所述抗拔桩(3)的顶部与所述连接通道底部固定连接。2.根据权利要求1所述的一种顶管法装配式抗浮地铁车站，其特征在于：所述第一组件由若干第一拼接环(4)拼接组成，所述第二组件由若干第二拼接环(5)拼接组成，所述第一拼接环(4)与所述第二拼接环(5)一侧的端面上设置有限位凸起(21)，在另一侧的端面上设置有限位凹槽(22)，所述限位凸起(21)与所述限位凹槽(22)相互配合,在所述第一组件与所述第二组件上沿所述箱体(1)的延伸方向设置有若干预应力束(24)。3.根据权利要求2所述的一种顶管法装配式抗浮地铁车站，其特征在于：所述第一拼接环(4)是由一个顶板预制块(8)、一个底板预制块(9)和两个侧墙预制块(10)围合而成，所述侧墙预制块(10)上设置有牛腿结构(14)，在所述第一拼接环(4)内通过牛腿结构(14)设置有中板预制块(11)。4.根据权利要求2所述的一种顶管法装配式抗浮地铁车站，其特征在于：所述第二组件由若干第二拼接环(5)拼接组成，所述第二拼接环(5)是由一个顶板预制块(8)、一个侧墙预制块(10)、一个底板预制块(9)和两个连接预制块(12)围合而成，在两个所述连接预制块(12)之间设置有断口，若干所述第二拼接环(5)上的断口相连在第二组件上形成连接口，在断口的中部且位于两个连接预制块(12)之间设置有牛腿预制块(13)，所述牛腿预制块(13)将所述连接口分隔为上下两部分，在所述侧墙预制块(10)上设置有牛腿结构(14)，所述牛腿结构(14)上固定连接有中板预制块(11)，所述中板预制块(11)另一端与所述牛腿预制块(13)连接。5.根据权利要求4所述的一种顶管法装配式抗浮地铁车站，其特征在于：将所述连接口分隔为两个部分的所述牛腿预制块(13)上方和/或下方均可各自独立设置所述通道加强钢混框架。6.根据权利要求5所述的一种顶管法装配式抗浮地铁车站，其特征在于：所述连接通道包括通道顶板(17)、通道底板(19)、通道中板(18)和通道侧墙(20)，所述通道底板(19)和所述通道中板(18)均与所述牛腿预制块(13)下方的所述通道加强钢混框架固定连接，所述通道顶板(17)与所述牛腿预制块(13)上方的所述通道加强钢混框架固定连接，所述通道侧墙(20)与所述牛腿预制块(13)上方和/或下方所述通道加强钢混框架均固定连接。7.根据权利要求3或4所述的一种顶管法装配式抗浮地铁车站，其特征在于：合围成所述第一拼接环(4)与所述第二拼接环(5)的各预制块之间通过设置凹凸榫结构(23)来相互配合。8.根据权利要求7所述的一种顶管法装配式抗浮地铁车站，其特征在于：合围成所述第一拼接环(4)与所述第二拼接环(5)的各预制块接缝处涂抹环氧树脂胶并采用螺栓连接，位于所述第一拼接环(4)与所述第二拼接环(5)内侧的中板预制块(11)分别采用锚栓连接固定，并在缝隙处灌注细粒混凝土。

技术总结
本发明公开了一种顶管法装配式抗浮地铁车站，包括加固土体和箱体，箱体沿加固土体对称设置，箱体由第一组件和第二组件交替拼接而成，在第二组件上设置有连接口，内沿连接口内周固定设置有通道加强钢混框架，加固土体两侧的箱体上连接口的位置相对，在两个箱体之间还设置有连接通道，连接通道的两端与通道加强钢混框架固定连接，在连接通道下方的加固土体中设置有抗拔桩，抗拔桩的顶部与连接通道底部固定连接。该顶管法装配式地铁车站施工方法不需要传统的基坑围护结构+支撑体系，不开挖路面、不封闭交通、不迁移管线、占地面积小，能够满足富水软土地区地铁车站的抗浮要求，弥补暗挖装配式车站的技术短板，降低地下工程施工安全风险。险。险。


技术研发人员：崔涛 张继清 杨贵生 齐春雨 徐振艳 刘惠敏 信磊磊 王达麟 王秀妍 宋冉 宋乐阳
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8