申请/专利权人：中铁工程设计咨询集团有限公司

申请日：2019-03-05

公开（公告）日：2023-09-15

公开（公告）号：CN109854280B

主分类号：E21D11/15

分类号：E21D11/15;E21D20/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.15#授权;2019.07.02#实质审查的生效;2019.06.07#公开

摘要：本发明涉及一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系及其施工方法，所述支护体系包括位于预留台阶型核心土左右两侧并对称设置的侧壁导洞弧形支撑、导洞水平撑、侧壁格栅钢架和下部格栅钢架以及位于预留台阶型核心土上部的拱顶型钢直撑和拱顶格栅钢架；所述预留台阶型核心土左右两侧沿隧道开挖方向对称设有岩肩，所述岩肩与预留台阶型核心土上部的转角处沿开挖方向铺设有L型角钢垫板；所述预留台阶型核心土左右两侧的侧壁导洞弧形支撑和导洞水平撑相交于L型角钢垫板，并分别与所述L型角钢垫板固定连接。本发明中L型角钢垫板的设置，增大了侧壁导洞弧形支撑和导洞水平撑与岩土体接触面积，减少压应力集中，保证了支护体系的稳定安全。

主权项：1.一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，其特征在于，所述支护体系包括位于预留台阶型核心土左右两侧并对称设置的侧壁导洞弧形支撑、导洞水平撑、侧壁格栅钢架和下部格栅钢架以及位于预留台阶型核心土上部的拱顶型钢直撑和拱顶格栅钢架；所述预留台阶型核心土左右两侧沿隧道开挖方向对称设有岩肩，所述岩肩与预留台阶型核心土上部的转角处沿开挖方向铺设有L型角钢垫板；所述预留台阶型核心土左右两侧的侧壁导洞弧形支撑和导洞水平撑相交于L型角钢垫板，并分别与所述L型角钢垫板固定连接；所述预留台阶型核心土左右两侧的侧壁导洞弧形支撑、导洞水平撑和侧壁格栅钢架分别围成一侧壁导洞，所述预留台阶型核心土左右两侧的导洞水平撑和下部格栅钢架分别与预留台阶型核心土和底部开挖面围成一下部导洞，所述预留台阶型核心土的上表面、拱顶格栅钢架与左右两侧的侧壁导洞弧形支撑围成一中导洞；所述拱顶型钢直撑垂直位于预留台阶型核心土的上表面中部，并沿隧道开挖方向设置，所述拱顶型钢直撑的顶端与拱顶格栅钢架固定连接，底端与预留台阶型核心土的上表面抵接；所述拱顶格栅钢架与其左右两侧的侧壁格栅钢架固定连接，所述左右两侧的侧壁格栅钢架分别与其下部的下部格栅钢架固定连接，所述拱顶格栅钢架与其左右两侧的侧壁格栅钢架和下部格栅钢架共同构成一拱形整体结构；所述侧壁格栅钢架、下部格栅钢架和拱顶格栅钢架均通过锁脚锚杆与周围墙体固定连接；所述侧壁导洞弧形支撑的下部通过锁脚锚杆与预留台阶型核心土固定连接。

全文数据：用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系及其施工方法技术领域本发明涉及轨道交通工程领域，具体涉及一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系及其施工方法。背景技术双侧壁导坑法已广泛应用于暗挖隧道施工中，在大跨度及地质条件较差等情况下，具有安全性高，沉降控制好等优点，但导坑数量较多，上下导洞临时支撑需闭合，施工效率低下，施工质量难以控制，拆撑风险较大，施工成本较高。发明内容针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系及其施工方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，所述支护体系包括位于预留台阶型核心土左右两侧并对称设置的侧壁导洞弧形支撑、导洞水平撑、侧壁格栅钢架和下部格栅钢架以及位于预留台阶型核心土上部的拱顶型钢直撑和拱顶格栅钢架；所述预留台阶型核心土左右两侧沿隧道开挖方向对称设有岩肩，所述岩肩与预留台阶型核心土上部的转角处沿开挖方向铺设有L型角钢垫板；所述预留台阶型核心土左右两侧的侧壁导洞弧形支撑和导洞水平撑相交于L型角钢垫板，并分别与所述L型角钢垫板固定连接；所述预留台阶型核心土左右两侧的侧壁导洞弧形支撑、导洞水平撑和侧壁格栅钢架分别围成一侧壁导洞，所述预留台阶型核心土左右两侧的导洞水平撑和下部格栅钢架分别与预留台阶型核心土和底部开挖面围成一下部导洞，所述预留台阶型核心土的上表面、拱顶格栅钢架与左右两侧的侧壁导洞弧形支撑围成一中导洞。进一步地，所述拱顶型钢直撑垂直位于预留台阶型核心土的上表面中部，并沿隧道开挖方向设置，所述拱顶型钢直撑的顶端与拱顶格栅钢架固定连接，底端与预留台阶型核心土的上表面抵接。进一步地，所述拱顶格栅钢架与其左右两侧的侧壁格栅钢架固定连接，所述左右两侧的侧壁格栅钢架分别与其下部的下部格栅钢架固定连接，所述拱顶格栅钢架与其左右两侧的侧壁格栅钢架和下部格栅钢架共同构成一拱形整体结构。进一步地，所述侧壁格栅钢架、下部格栅钢架和拱顶格栅钢架均通过锁脚锚杆与周围墙体固定连接；所述侧壁导洞弧形支撑的下部通过锁脚锚杆与预留台阶型核心土固定连接。进一步地，所述支护体系还包括设置于所述预留台阶型核心土左右两侧且位于岩肩以下部位的锚喷支护。进一步地，所述侧壁导洞弧形支撑与侧壁格栅钢架的交点处布设有预应力锚杆。进一步地，所述预留台阶型核心土的上表面与拱顶相距3～5m。本发明还提供一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系的施工方法，包括以下步骤：步骤1：开挖上部两侧的侧壁导洞，布设L型角钢垫板，架设侧壁格栅钢架、侧壁导洞弧形支撑及导洞水平撑；步骤2：开挖两侧的下部导洞，预留出预留台阶型核心土的岩肩部分，架设下部格栅钢架；步骤3：开挖上部的中导洞，架设拱顶格栅钢架与拱顶型钢直撑；步骤4：于侧壁导洞弧形支撑与侧壁格栅钢架的交点处布设预应力锚杆，步骤5：拆除侧壁导洞弧形支撑、拱顶型钢直撑与导洞水平撑；步骤6：施工顶拱与直墙二衬结构；步骤7：开挖预留台阶型核心土，施工车站仰拱二衬结构。进一步地，步骤2中还包括在预留台阶型核心土的岩肩以下部位施工锚喷支护。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在岩肩与预留台阶型核心土上部的转角处沿开挖方向铺设L型角钢垫板，增大了侧壁导洞弧形支撑和导洞水平撑与岩土体接触面积，减少压应力集中，保证了支护体系的稳定安全。附图说明图1为本发明实施例所涉及的一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系的结构示意图；图中：1-侧壁导洞；2-下部导洞；3-中导洞；4-预留台阶型核心土；5-侧壁导洞弧形支撑；6-导洞水平撑；7-L型角钢垫板；8-侧壁格栅钢架；9-下部格栅钢架；10-拱顶格栅钢架；11-拱顶型钢直撑；12-预应力锚杆；13-锁脚锚杆；14-顶拱与直墙二衬结构；15-仰拱二衬结构；16-岩肩。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做出创造性劳动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。本实施例涉及一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，参照图1，所述支护体系包括位于预留台阶型核心土4左右两侧并对称设置的侧壁导洞弧形支撑5、导洞水平撑6、侧壁格栅钢架8和下部格栅钢架9以及位于预留台阶型核心土4上部的拱顶型钢直撑11和拱顶格栅钢架10；所述预留台阶型核心土4左右两侧沿隧道开挖方向对称设有岩肩16，所述岩肩16与预留台阶型核心土4上部的转角处沿开挖方向铺设有L型角钢垫板7；所述预留台阶型核心土4左右两侧的侧壁导洞弧形支撑5和导洞水平撑6相交于L型角钢垫板7，并分别与所述L型角钢垫板7固定连接；所述预留台阶型核心土4左右两侧的侧壁导洞弧形支撑5、导洞水平撑6和侧壁格栅钢架8分别围成一侧壁导洞1，所述预留台阶型核心土4左右两侧的导洞水平撑6和下部格栅钢架9分别与预留台阶型核心土4和底部开挖面围成一下部导洞2，所述预留台阶型核心土4的上表面、拱顶格栅钢架10与左右两侧的侧壁导洞弧形支撑5围成一中导洞3。本实施例在岩肩16与预留台阶型核心土4上部的转角处沿开挖方向铺设L型角钢垫板7，增大了侧壁导洞弧形支撑5和导洞水平撑6与岩土体接触面积，减少压应力集中，保证了支护体系的稳定安全。另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述拱顶型钢直撑11垂直位于预留台阶型核心土4的上表面中部，并沿隧道开挖方向设置，所述拱顶型钢直撑11的顶端与拱顶格栅钢架10固定连接，底端与预留台阶型核心土4的上表面抵接。另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述拱顶格栅钢架10与其左右两侧的侧壁格栅钢架8固定连接，所述左右两侧的侧壁格栅钢架8分别与其下部的下部格栅钢架9固定连接，所述拱顶格栅钢架10与其左右两侧的侧壁格栅钢架8和下部格栅钢架9共同构成一拱形整体结构。另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述侧壁导洞弧形支撑5的顶端与侧壁格栅钢架8固定连接，底端与导洞水平撑6固定连接；所述导洞水平撑6的一端与侧壁导洞弧形支撑5的底端固定连接，另一端与侧壁格栅钢架8固定连接；所述拱顶型钢直撑11的顶端与拱顶格栅钢架10固定连接，底部与预留台阶型核心土4的上表面抵接；优选的，上述固定连接均可为螺栓连接。需要说明的是所述侧壁导洞弧形支撑5、导洞水平撑6、侧壁格栅钢架8、下部格栅钢架9、拱顶格栅钢架10和拱顶型钢直撑11的具体结构均采用现有的技术手段设计即可，此处不再赘述。另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述侧壁格栅钢架8、下部格栅钢架9和拱顶格栅钢架10均通过锁脚锚杆13与周围墙体固定连接；所述侧壁导洞弧形支撑5的下部通过锁脚锚杆13与预留台阶型核心土4固定连接。另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述支护体系还包括设置于所述预留台阶型核心土4左右两侧且位于岩肩16以下部位的锚喷支护。本实施例对所述预留台阶型核心土4的岩肩16以下部位采取锚喷支护，增强了以预留台阶型核心土4作为支撑结构的支撑强度；同时，以预留台阶型核心土4作为支撑，减少了支撑数量，简化了施工步序，节约了下部导洞2的支护成本，有效提高了施工效率。另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述侧壁导洞弧形支撑5与侧壁格栅钢架8的交点处布设有预应力锚杆12。本实施例在侧壁格栅钢架8与侧壁导洞弧形支撑5的交点处采用预应力锚杆12代替传统锁脚锚杆，以锚拉作用取代支撑，有效规避了拆撑时初支坍塌风险。另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述预留台阶型核心土4的上表面与拱顶相距3～5m。本实施例中预留台阶型核心土4上表面距离拱顶较近，既为施工提供操作平台，又可有效减少临时支撑长度，节约工程造价的同时又可保证掌子面安全稳定。本实施例还提供了一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系的施工方法，包括以下步骤：步骤1：开挖上部两侧的侧壁导洞1，布设L型角钢垫板7，架设侧壁格栅钢架8、侧壁导洞弧形支撑5及导洞水平撑6；步骤2：开挖两侧的下部导洞2，预留出预留台阶型核心土4的岩肩16部分，架设下部格栅钢架9；步骤3：开挖上部的中导洞3，架设拱顶格栅钢架10与拱顶型钢直撑11；步骤4：于侧壁导洞弧形支撑5与侧壁格栅钢架8的交点处布设预应力锚杆12；步骤5：拆除侧壁导洞弧形支撑5、拱顶型钢直撑11与导洞水平撑6；步骤6：施工顶拱与直墙二衬结构14；步骤7：开挖预留台阶型核心土4，施工车站仰拱二衬结构15。另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，步骤2中还包括在预留台阶型核心土4的岩肩16以下部位施工锚喷支护。以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，其特征在于，所述支护体系包括位于预留台阶型核心土左右两侧并对称设置的侧壁导洞弧形支撑、导洞水平撑、侧壁格栅钢架和下部格栅钢架以及位于预留台阶型核心土上部的拱顶型钢直撑和拱顶格栅钢架；所述预留台阶型核心土左右两侧沿隧道开挖方向对称设有岩肩，所述岩肩与预留台阶型核心土上部的转角处沿开挖方向铺设有L型角钢垫板；所述预留台阶型核心土左右两侧的侧壁导洞弧形支撑和导洞水平撑相交于L型角钢垫板，并分别与所述L型角钢垫板固定连接；所述预留台阶型核心土左右两侧的侧壁导洞弧形支撑、导洞水平撑和侧壁格栅钢架分别围成一侧壁导洞，所述预留台阶型核心土左右两侧的导洞水平撑和下部格栅钢架分别与预留台阶型核心土和底部开挖面围成一下部导洞，所述预留台阶型核心土的上表面、拱顶格栅钢架与左右两侧的侧壁导洞弧形支撑围成一中导洞。2.根据权利要求1所述的用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，其特征在于，所述拱顶型钢直撑垂直位于预留台阶型核心土的上表面中部，并沿隧道开挖方向设置，所述拱顶型钢直撑的顶端与拱顶格栅钢架固定连接，底端与预留台阶型核心土的上表面抵接。3.根据权利要求1所述的用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，其特征在于，所述拱顶格栅钢架与其左右两侧的侧壁格栅钢架固定连接，所述左右两侧的侧壁格栅钢架分别与其下部的下部格栅钢架固定连接，所述拱顶格栅钢架与其左右两侧的侧壁格栅钢架和下部格栅钢架共同构成一拱形整体结构。4.根据权利要求1所述的用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，其特征在于，所述侧壁格栅钢架、下部格栅钢架和拱顶格栅钢架均通过锁脚锚杆与周围墙体固定连接；所述侧壁导洞弧形支撑的下部通过锁脚锚杆与预留台阶型核心土固定连接。5.根据权利要求1所述的用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，其特征在于，所述支护体系还包括设置于所述预留台阶型核心土左右两侧且位于岩肩以下部位的锚喷支护。6.根据权利要求1所述的用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，其特征在于，所述侧壁导洞弧形支撑与侧壁格栅钢架的交点处布设有预应力锚杆。7.根据权利要求1所述的用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系，其特征在于，所述预留台阶型核心土的上表面与拱顶相距3～5m。8.一种如权利要求1-7任一所述的用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：开挖上部两侧的侧壁导洞，布设L型角钢垫板，架设侧壁格栅钢架、侧壁导洞弧形支撑及导洞水平撑；步骤2：开挖两侧的下部导洞，预留出预留台阶型核心土的岩肩部分，架设下部格栅钢架；步骤3：开挖上部的中导洞，架设拱顶格栅钢架与拱顶型钢直撑；步骤4：于侧壁导洞弧形支撑与侧壁格栅钢架的交点处布设预应力锚杆，步骤5：拆除侧壁导洞弧形支撑、拱顶型钢直撑与导洞水平撑；步骤6：施工顶拱与直墙二衬结构；步骤7：开挖预留台阶型核心土，施工车站仰拱二衬结构。9.根据权利要求8所述的用于暗挖地铁车站的核心土承载式支护体系的施工方法，其特征在于，步骤2中还包括在预留台阶型核心土的岩肩以下部位施工锚喷支护。

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