本發(fā)明屬于地鐵工程領域，具體涉及一種大范圍鄰接既有換乘車站的銜接結(jié)構及施工方法。

背景技術：

修建地鐵已經(jīng)成為解決現(xiàn)代交通問題的有效途徑之一，隨著城市地鐵建設規(guī)模的不斷增大，換乘車站在城市軌道交通線網(wǎng)中占據(jù)越來越重要的地位。新老地鐵線路的換乘及不同期建設必然涉及后建地鐵車站與既有地鐵車站的銜接問題。設計者在設計先建地鐵車站時，一般會預留換乘接口，以便后續(xù)車站設計施工。

由于現(xiàn)代城市發(fā)展速度過快，地鐵線網(wǎng)不斷處于調(diào)整狀態(tài)，有時在沒有預留換乘條件的情況下也會出現(xiàn)換乘車站，如南京地鐵1號線與4號線換乘站鼓樓站。在此類工程中，如果不采取控制既有車站變形和鑿除既有結(jié)構的措施和方法，將會對既有地鐵車站的安全產(chǎn)生極為不利的影響。尤其當后期建設地鐵橫向跨度大、周邊環(huán)境復雜，無法利用臨時支撐控制既有結(jié)構變形的車站，其銜接設計及施工方案稍不合理，將會導致既有結(jié)構產(chǎn)生不可逆的破壞，更甚者造成工程事故，危及地鐵乘客生命財產(chǎn)安全。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術存在的問題而提出，其目的是提供一種大范圍鄰接既有換乘車站的銜接結(jié)構及施工方法。

本發(fā)明的技術方案是：一種大范圍鄰接既有換乘車站的銜接結(jié)構，包括a號線的既有車站和b號線的新建車站，二者銜接處形成換乘車站，在a號線既有車站的側(cè)墻上連續(xù)開洞，形成與b號線新建車站相通的多個通道口，所述通道口包括既有結(jié)構處的洞口、負一層洞口處頂梁、負二層洞口處頂梁、負一層洞口處柱子、負二層洞口處柱子、可施加軸力的臨時支撐立柱及滿堂腳手架、新建結(jié)構處內(nèi)部的填砂鋼管柱、鋼管柱梁板柱連接加強環(huán)、鋼管柱鋼筋焊接加強環(huán)、鋼管柱底板鋼筋焊接加強環(huán)、底板連接處下凹環(huán)梁及板，所述臨時支撐立柱及滿堂腳手架中的臨時支撐立柱為鋼管支撐，其中間配有千斤頂，可在拆除側(cè)墻時及時施加于側(cè)墻處，鋼管柱鋼筋焊接加強環(huán)為鋼板焊接而成的環(huán)形板，新建車站結(jié)構縱梁及橫梁鋼筋焊接在加強環(huán)上，保證鋼筋受力；底板連接處下凹環(huán)梁及板中的底板連接處下凹環(huán)梁為在新建結(jié)構底板下澆筑的梁，其可抵在既有圍護結(jié)構上，完成水平方向傳力且可在內(nèi)加設遇水膨脹止水條，加強底板防水能力。

所述既有車站的頂板、中板、既有車站底板處外側(cè)分別與新建結(jié)構現(xiàn)澆補強縱梁，所述補強縱梁包括負一層補強縱梁及連板、負二層補強縱梁及連板、底板補強縱梁及連板、變形縫、植入鋼筋，所述補強縱梁處現(xiàn)澆負一層補強柱子、負二層補強柱子，在分層逆筑過程中通過鋼筋接駁器連接補強柱子鋼筋。

所述銜接結(jié)構根據(jù)場地條件施工圍護樁、填砂鋼管柱基礎、填砂鋼管柱，施作車站負一層補強縱梁及連板完成頂板連接，通過鋼筋接駁器預留負一層補強柱子鋼筋接口，待頂板達到設計強度后，回填覆土，向下逆作逐層開挖土方，施工新建車站負一層側(cè)墻、中板及負二層補強縱梁及連板、負一層補強柱子，通過鋼筋接駁器預留負二層補強柱子鋼筋接口；待中板達到設計強度后，向下逆作逐層開挖土方，施工車站負二層側(cè)墻、底板、底板下凹縱梁及連接板、負二層補強柱子；待底板達到設計強度后，在既有車站負一層及負二層架設臨時支撐立柱及滿堂腳手架，然后分段破除、洞口區(qū)域既有車站區(qū)域的側(cè)墻。

上述一種大范圍鄰接既有換乘車站的銜接結(jié)構的施工方法，包括以下步驟：

（?。﹫龅卣?，施工后期建設車站柱樁基礎及埋設填砂鋼管柱；

（ⅱ）開挖土體至新建結(jié)構頂板上，鑿除既有車站結(jié)構圍護結(jié)構主體結(jié)構頂板部分混凝土并保留其鋼筋，在既有車站頂板植入植入鋼筋；

（ⅲ）開挖土層至新建結(jié)構頂板下，鋪設后期建設車站頂板、梁、柱鋼筋，施作與既有結(jié)構連接部位側(cè)墻位置處負一層補強縱梁及連板、負一層補強柱子，并預留鋼筋接駁，設置變形縫，澆筑混凝土，完成與既有車站結(jié)構頂板連接，待混凝土強度達到設計要求，回填頂板覆土，車站頂面恢復正常；

（ⅳ）開挖土層至新建結(jié)構中板下，施工后期建設車站中板，在既有圍護結(jié)構上剔槽，使用微膨脹混凝土梁填充中板底下部分空間，連接后建車站與既有車站圍護結(jié)構，保證中板處水平方向傳力；

（ⅴ）鑿除新建車站中板以上既有車站結(jié)構圍護結(jié)構，施作與既有結(jié)構連接部位側(cè)墻位置處負二層補強縱梁及連板、負一層補強縱梁及連板并預留負二層補強柱子的鋼筋接駁器，設置變形縫，澆筑混凝土，完成與既有車站主體結(jié)構中板連接；

（ⅵ）待步驟（ⅴ）的中板混凝土達到設計強度后，開挖土層至新建結(jié)構底板下，施工新建結(jié)構底板，在既有車站圍護結(jié)構上剔槽，施工底板連接處下凹環(huán)梁及板，嵌入既有車站圍護結(jié)構內(nèi)，保證底板處水平方向傳力；

（ⅶ）鑿除新建車站底板以上既有車站圍護結(jié)構，施作與既有結(jié)構連接部位側(cè)墻位置處底板補強縱梁及連板、負二層補強柱子，設置變形縫，澆筑混凝土，完成與既有車站主體結(jié)構底板連接；

（ⅷ）在既有車站內(nèi)部搭設臨時支撐立柱及滿堂腳手架；

（ⅸ）待銜接結(jié)構混凝土強度達到設計要求強度后，分段鑿除既有結(jié)構負一層側(cè)墻，保留預留補強柱子處墻及梁柱部位鋼筋，施作負一層洞口處頂梁；

（ⅹ）待負一層頂梁混凝土達到設計要求強度后，分段鑿除既有結(jié)構負二層側(cè)墻，保留預留補強柱子處墻及梁柱部位鋼筋，施作負二層洞口處頂梁，待負二層混凝土強度結(jié)到設計要求后拆除臨時支撐立柱及滿堂腳手架，完成與既有a號線銜接。

本發(fā)明的有益效果如下：

（1）采用蓋挖逆筑，利用新建結(jié)構側(cè)向剛度，嚴格控制既有車站變形。

（2）通過蓋挖逆筑分層連接既有結(jié)構，使得既有結(jié)構內(nèi)力變化分步轉(zhuǎn)換，受力更加合理。

（3）先施作補強結(jié)構及臨時立柱支撐，嚴格保證既有結(jié)構豎向變形及安全。

（4）分段分層破除既有結(jié)構，對既有結(jié)構受力轉(zhuǎn)換更加有力。

（5）采用靜力破除方案，噪音污染小。

（6）采用蓋挖逆筑，對周邊環(huán)境影響和交通影響小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中新建結(jié)構和既有結(jié)構的位置示意圖；

圖2是圖1中o-o截面的剖視圖；

圖3是本發(fā)明中填砂鋼管柱的裝配示意圖；

圖4是本發(fā)明中鋼管柱梁板柱連接加強環(huán)的結(jié)構示意圖；

圖5是本發(fā)明中鋼管柱鋼筋焊接加強環(huán)的結(jié)構示意圖；

圖6是本發(fā)明中鋼管柱底板鋼筋焊接加強環(huán)的結(jié)構示意圖；

圖7是本發(fā)明中新建結(jié)構縱梁及橫梁鋼筋與鋼柱焊接示意圖；

圖8~17是本發(fā)明中施工方法的施工工序圖；

其中：

1負一層洞口處頂梁2負二層洞口處頂梁

3既有車站底板4負一層洞口處柱子

5負二層洞口處柱子6負一層補強縱梁及連板

7負二層補強縱梁及連板8底板補強縱梁及連板

9負一層補強柱子10負二層補強柱子

11變形縫12填砂鋼管柱

13底板連接處下凹環(huán)梁及板14既有車站結(jié)構圍護結(jié)構

15鋼管柱梁板柱連接加強環(huán)16鋼管柱鋼筋焊接加強環(huán)

17鋼管柱底板鋼筋焊接加強環(huán)18植入鋼筋

19鋼筋接駁器20微膨脹混凝土梁

21新建結(jié)構頂板22新建結(jié)構中板

23新建結(jié)構底板

24臨時支撐立柱及滿堂腳手架

25遇水膨脹止水條26填砂鋼管柱基礎

0洞口。

具體實施方式

以下，參照附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明：

如圖1~7所示，一種大范圍鄰接既有換乘車站的銜接結(jié)構，包括a號線的既有車站和b號線的新建車站，二者銜接處形成換乘車站，在a號線既有車站的側(cè)墻上連續(xù)開洞，形成與b號線新建車站相通的多個通道口，所述通道口包括既有結(jié)構處的洞口0、負一層洞口處頂梁1、負二層洞口處頂梁2、負一層洞口處柱子4、負二層洞口處柱子5、可施加軸力的臨時支撐立柱及滿堂腳手架24、新建結(jié)構處內(nèi)部的填砂鋼管柱12、鋼管柱梁板柱連接加強環(huán)15、鋼管柱鋼筋焊接加強環(huán)16、鋼管柱底板鋼筋焊接加強環(huán)17、底板連接處下凹環(huán)梁及板13，所述臨時支撐立柱及滿堂腳手架24中的臨時支撐立柱為鋼管支撐，其中間配有千斤頂，可在拆除側(cè)墻時及時施加于側(cè)墻處，鋼管柱鋼筋焊接加強環(huán)16為鋼板焊接而成的環(huán)形板，新建車站結(jié)構縱梁及橫梁鋼筋焊接在加強環(huán)上，保證鋼筋受力；底板連接處下凹環(huán)梁及板13中的底板連接處下凹環(huán)梁為在新建結(jié)構底板下澆筑的梁，其可抵在既有圍護結(jié)構上，完成水平方向傳力且可在內(nèi)加設遇水膨脹止水條25，加強底板防水能力。

所述既有車站的頂板、中板、既有車站底板3處外側(cè)分別與新建結(jié)構現(xiàn)澆補強縱梁，所述補強縱梁包括負一層補強縱梁及連板6、負二層補強縱梁及連板7、底板補強縱梁及連板8、變形縫11、植入鋼筋18，所述補強縱梁處現(xiàn)澆負一層補強柱子9、負二層補強柱子10，在分層逆筑過程中通過鋼筋接駁器19連接補強柱子鋼筋。

所述銜接結(jié)構根據(jù)場地條件施工圍護樁、填砂鋼管柱基礎26、填砂鋼管柱12，施作車站負一層補強縱梁及連板6完成頂板連接，通過鋼筋接駁器19預留負一層補強柱子9鋼筋接口，待頂板達到設計強度后，回填覆土，向下逆作逐層開挖土方，施工新建車站負一層側(cè)墻、中板及負二層補強縱梁及連板7、負一層補強柱子9，通過鋼筋接駁器19預留負二層補強柱子10鋼筋接口；待中板達到設計強度后，向下逆作逐層開挖土方，施工車站負二層側(cè)墻、底板、底板下凹縱梁及連接板13、負二層補強柱子10；待底板達到設計強度后，在既有車站負一層及負二層架設臨時支撐立柱及滿堂腳手架24，然后分段破除、洞口區(qū)域既有車站區(qū)域的側(cè)墻。

如圖8~17所示，一種大范圍鄰接既有換乘車站的銜接結(jié)構的施工方法，包括以下步驟：

（ⅰ）場地整理，施工后期建設車站柱樁基礎及埋設填砂鋼管柱12；如圖8所示。

（ⅱ）開挖土體至新建結(jié)構頂板21上，鑿除既有車站結(jié)構圍護結(jié)構14及主體結(jié)構頂板部分混凝土并保留其鋼筋，在既有車站頂板植入植入鋼筋18，如圖9所示。

（ⅲ）開挖土層至新建結(jié)構頂板21下，鋪設后期建設車站頂板、梁、柱鋼筋，施作與既有結(jié)構連接部位側(cè)墻位置處負一層補強縱梁及連板6、負一層補強柱子9，并預留鋼筋接駁19，設置變形縫11，澆筑混凝土，完成與既有車站結(jié)構頂板連接，待混凝土強度達到設計要求，回填頂板覆土，車站頂面恢復正常，如圖10所示。

（ⅳ）開挖土層至新建結(jié)構中板22下，施工后期建設車站中板，在既有圍護結(jié)構上剔槽，使用微膨脹混凝土梁20填充中板底下部分空間，連接后建車站與既有車站圍護結(jié)構，保證中板處水平方向傳力，如圖11所示。

（ⅴ）鑿除新建車站中板以上既有車站結(jié)構圍護結(jié)構14，施作與既有結(jié)構連接部位側(cè)墻位置處負二層補強縱梁及連板7、負一層補強縱梁及連板6并預留負二層補強柱子的鋼筋接駁器19，設置變形縫11，澆筑混凝土，完成與既有車站主體結(jié)構中板連接，如圖12所示。

（ⅵ）待步驟（ⅴ）的中板混凝土達到設計強度后，開挖土層至新建結(jié)構底板23下，施工新建結(jié)構底板23，在既有車站圍護結(jié)構上剔槽，施工底板連接處下凹環(huán)梁及板13，嵌入既有車站圍護結(jié)構內(nèi)，保證底板處水平方向傳力，如圖13所示。

（ⅶ）鑿除新建車站底板以上既有車站圍護結(jié)構，施作與既有結(jié)構連接部位側(cè)墻位置處底板補強縱梁及連板8、負二層補強柱子10，設置變形縫11，澆筑混凝土，完成與既有車站主體結(jié)構底板連接，如圖14所示。

（ⅷ）在既有車站內(nèi)部搭設臨時支撐立柱及滿堂腳手架24，如圖15所示。

（ⅸ）待銜接結(jié)構混凝土強度達到設計要求強度后，分段鑿除既有結(jié)構負一層側(cè)墻，保留預留補強柱子處墻及梁柱部位鋼筋，施作負一層洞口處頂梁1，如圖16所示。

（ⅹ）待負一層頂梁混凝土達到設計要求強度后，分段鑿除既有結(jié)構負二層側(cè)墻，保留預留補強柱子處墻及梁柱部位鋼筋，施作負二層洞口處頂梁2，待負二層混凝土強度結(jié)到設計要求后拆除臨時支撐立柱及滿堂腳手架24，完成與既有a號線銜接，如圖17所示。

實施例1

利用于某地鐵1號線與4號線換乘站的設計施工中。由于軌道線網(wǎng)調(diào)整，4號線與1號線在鼓樓站未預留換乘條件下進行換乘，因此需大面積破除既有1號線側(cè)墻進行換乘連通。1號線為既有地下三層站，4號線為新建地下兩層站。1號線圍護結(jié)構采用挖孔灌注樁，主體結(jié)構長210.7m、寬23.05m、深21m的箱型混凝土結(jié)構。4號線銜接處基坑寬49.4m，長112m。

主要技術難點為：①主體明挖段與既有1號線結(jié)構之間密貼，如采取直接開挖基坑則對既有1號線的結(jié)構會有不利影響；②新舊結(jié)構間的處理，包括混凝土結(jié)構間的銜接、變形縫設置和結(jié)構防水等；③大面積破除1號線既有結(jié)構側(cè)墻將對1號線車站的結(jié)構及運營產(chǎn)生一定的影響，因此怎樣細化解決1號線結(jié)構的加固設計和改造將對增加社會經(jīng)濟效益、降低1號線運營的影響程度則至關重要。

經(jīng)過多番論證設計后，設計施工采用本文所示發(fā)明方法。圍護結(jié)構采用樁+錨索的支護形式，蓋挖段長度為26m，明挖斷長度為86m。現(xiàn)場施工經(jīng)驗、監(jiān)測數(shù)據(jù)及既有車站運營監(jiān)測數(shù)據(jù)充分證明：采用蓋挖逆筑法利用新建結(jié)構側(cè)向剛度和分層連接技術可以嚴格控制既有車站變形計結(jié)構安全；利用補強結(jié)構提前加固既有結(jié)構、設置臨時支撐立柱、分段破除可以控制開洞變位，避免結(jié)構破壞；植筋技術和預留鋼筋接駁技術成熟，能保證施工質(zhì)量；利用靜力切割方案噪聲小，有利環(huán)境保護及文明施工。

本發(fā)明可廣泛推廣到地鐵車站的改擴建工程中，尤其適用大跨度新建車站工程，可使工程更加安全、經(jīng)濟。