專利名稱：將既有地下空間改造成為地鐵車站的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市地下施工方法，具體地，涉及利用地下停車庫空間改造成為地鐵車站的施工方法。
背景技術(shù)：
地鐵在城市發(fā)展中正扮演著越來越重要的角色。隨著建設(shè)的不斷深入，地鐵車站的種種施工困難也日益凸現(xiàn)。根據(jù)《城市軌道交通設(shè)計規(guī)范》(DGJ08-109-2004)，地鐵車站在土建方面一般的標準要求有三個方面1)站廳層高不低于4250mm，站臺層高不低于5770mm；2)島式車站的寬度為16～22米、側(cè)式車站的寬度為13.8～17.8米；3)柱網(wǎng)間距為8～11米。目前一般采用明挖施工，但在城市中心區(qū)域進行車站的明挖施工一般都會涉及到管線搬遷和交通組織問題，這不僅大大提高了車站本身的投資，也對周邊商業(yè)造成巨大的影響。對此，國外曾嘗試利用三圓盾構(gòu)和礦山法進行地下車站的施工，但這些方法不僅造價昂貴，其本質(zhì)上是否對軟土地質(zhì)(比如上海的土質(zhì))適用也尚需作進一步的研究。
而目前城市中心區(qū)域都會存在既有的地下空間，比如地下停車庫。對于一般的三層地下室，比如三層地下停車庫，其地下一層的層高一般在4.2米以上；其頂板和底板厚度也較大、有較高的強度；其柱網(wǎng)間距也較大，能適應(yīng)車輛行駛。
因此，可能利用具有上述特點的既有地下空間，比如地下停車庫，其地下一層的層高能夠滿足地鐵車站在土建方面的第1個要求；同時，其頂板和底板一般無需采取任何措施即可作為車站的頂板和底板使用；再有，對其柱網(wǎng)經(jīng)適當改造即可滿足地鐵車站的限界要求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷以及對既有地下空間利用的可能，本發(fā)明的目的在于提供一種將滿足一定條件的既有地下空間改造成為地鐵車站的施工方法，特別是提供一種將既有地下停車庫改造成為地鐵車站的施工方法，在不必進行管線搬遷和交通組織的前提下，“因地適宜、局部施工”，以較小的投資就可解決整個車站的建設(shè)問題。
具體地，本發(fā)明提供的一種將既有地下三層停車庫改造成為二層地鐵車站的施工方法，所述既有地下停車庫包括頂板層、地下一層樓板、地下二層樓板、底板、立柱以及外墻；包括以下步驟1)在既有地下三層停車庫中設(shè)定改造區(qū)域；2)保留所述頂板層作為車站頂板層，保留所述地下一層樓板作為車站中板，保留所述底板作為車站底板；3)將所述地下二層樓板作為被鑿除層，對所述樓板按等比例間隔劃定多個矩形開挖區(qū)，并將所述矩形開挖區(qū)沿縱向跨度分為第一批開挖段和第二批開挖段，將所述各第一批和第二批矩形開挖區(qū)等比例劃分成三段，即兩端的支座部分段和中間的跨中段；4)加固所述立柱；5)將所述第一批開挖段鑿除，其中首先將跨中段鑿除，再將兩端的支座部分段鑿除；6)按上述5)的方法將所述第二批開挖段鑿除；7)重復(fù)上述步驟5)和6)，甚至整個地下二層樓板被鑿除。
較佳地，在步驟4)中，在所述立柱四個棱上包覆角鋼，并通過輟板相連。
較佳地，還包括對作為車站中板使用的地下一層樓板進行結(jié)構(gòu)進行復(fù)核，并在其上表面澆筑混凝土疊合層或在下表面貼置碳纖維予以加固。
較佳地，還包括當盾構(gòu)到達所述地下車庫外墻時，在所述外墻上相對應(yīng)處鑿出洞，以實現(xiàn)地鐵區(qū)間隧道與車站的連接。
較佳地，將所述盾構(gòu)外殼置于所述外墻內(nèi)，同時在所述外墻洞上設(shè)置環(huán)形鋼筋混凝土洞門圈。


圖1是既有地下空間的斷面示意圖，其中該地下空間可以是三層的地下停車庫；圖2是立柱加固側(cè)視圖；圖3是圖2所示立柱加固后的A-A向截面圖；圖4是圖1所示被鑿除層的平面圖，并示出了鑿除步驟一；圖5是圖4所示被鑿除層的平面圖，并示出了鑿除步驟二；圖6是圖4所示被鑿除層的平面圖，并示出了鑿除步驟三；圖7是既有地下三層停車庫改造成二層結(jié)構(gòu)后的斷面示意圖；圖8是圖7所示改造結(jié)構(gòu)中原地下車庫下一層樓板疊合層加固結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9是圖7所示改造結(jié)構(gòu)中原地下車庫下一層樓板碳纖維加固結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10是改造結(jié)構(gòu)中側(cè)墻與盾構(gòu)連接示意圖；圖11是改造成的二層地鐵車站示意圖，該車站是島式車站；以及圖12是改造成的二層地鐵車站示意圖，該車站是側(cè)式車站。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的施工方法，參見圖1，該圖是既有地下空間的斷面示意圖，其中該地下空間可以是三層的地下停車庫，如上海徐家匯地區(qū)港匯廣場地下停車庫。該地下停車庫現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)和尺寸是地下一層層高在4.2米以上，可滿足地鐵車站站廳層的需要；頂板和底板厚度較大，無需采取其它措施即可作為車站的頂板和底板使用；柱網(wǎng)間距較大，經(jīng)適當替換即可滿足地鐵車站的限界要求。因此，港匯廣場地下停車庫適合改造成二層地鐵車站，如圖7所示。
再如圖1所示，現(xiàn)有地下停車庫包括頂板層1、地下一層樓板2、地下二層樓板3、底板4以及立柱5。在改造過程中，由于不改變原結(jié)構(gòu)布置體系，荷載亦無變化，所以保留原頂板層1作為車站頂板層。地下一層樓板2可作為車站中板，但由于地鐵車站的設(shè)計荷載大于一般民用建筑，在改造完成之后，經(jīng)對原結(jié)構(gòu)進行復(fù)核，可在該層樓板2上表面澆筑混凝土疊合層21或在梁板下表面貼置碳纖維21’以對該樓板進行加固，這兩種加固結(jié)構(gòu)如圖8和圖9所示。
由于一般地鐵車站的站臺層層高將近6米，因此可采取鑿除原地下二層樓板3，該樓板即為下文所稱的被鑿除層，以將原三層結(jié)構(gòu)改造成二層結(jié)構(gòu)以使改造后層高可符合站臺層高的要求。為避免鑿除過程中產(chǎn)生的附加內(nèi)力和變形，應(yīng)按照“對稱、分段、平衡”的原則有序進行施工。以下結(jié)合附圖，詳細描述本發(fā)明的鑿除步驟。
參見圖4，圖中所示是被鑿除層3的平面圖。首先，對該樓板按等比例間隔劃定多個矩形開挖區(qū)；再如圖5所示，將這些矩形開挖區(qū)沿縱向跨度分為第一批開挖段31和第二批開挖段32，在圖中，第一批開挖段31如陰影所示，第二批開挖段32如空白所示，同時，每一開挖段31、32又在橫向跨度上等比例劃分成三部分，即兩端的支座部分段31a、31a’、32a、32a’和中間的跨中段31b、32b。在鑿除時，首先鑿除第一批開挖段31，即陰影所示部分，其中，在鑿除每一段時先將跨中段31b鑿除，再將兩端的支座部分段31a、31a’鑿除。如圖6所示，當?shù)谝慌_挖段31已被全部鑿除(圖中空白所示部分)，再將第二批開挖段32(陰影所示部分)全部鑿除。同樣地，在鑿除每一段時先將跨中段32b鑿除，再將兩端的支座部分段32a、32a’鑿除。經(jīng)過如上所述的鑿除步驟之后，即將原地下三層的車庫結(jié)構(gòu)改造成二層結(jié)構(gòu)。
由于鑿除了原地下二層樓板3之后，使原立柱計算長度大大增加，承載能力也隨之降低，因此需在鑿除地下二層樓板之前對立柱5予以加固。較佳地，如圖2和3所示，為防止加固后立柱斷面過大，本發(fā)明采用鋼結(jié)構(gòu)體外加固法，即在現(xiàn)有立柱5四個棱上包覆角鋼6，并通過輟板7相連。
在本發(fā)明的施工方法中，由于原地下車庫的底板4采用常樁基承臺，厚度較大，比之一般的地下二層車站底板有更高的剛度和耐久性，故予以保留以作為車站底板。
經(jīng)過本發(fā)明的上述施工步驟后，原地下三層停車庫可改造成如圖7所示的二層地鐵車站，該車站是如圖11所示的島式車站。當然，也可以是如圖12所示的側(cè)式車站。
較佳的，在此改造后的車站中不再專設(shè)端頭井，而是車站端部作為盾構(gòu)接受井。如圖10所示，當盾構(gòu)到達原地下室外墻7時，在外墻7上相對應(yīng)處鑿出洞71，以實現(xiàn)地鐵區(qū)間隧道與車站的連接?？紤]到減小對既有地下室影響和實際施工的需要，在完成區(qū)間隧道與車站的連接后將盾殼8廢棄于外墻內(nèi)不再取出，同時在外墻洞上設(shè)置環(huán)形鋼筋混凝土洞門圈9，而方便地形成一區(qū)間隧道與車站結(jié)合門。
從上文所做的描述中可知，采用本發(fā)明的方法在不必進行管線搬遷和交通組織的前提下，“因地適宜、局部施工”，以較小的投資就可利用現(xiàn)有的地下三層車庫建成地下二層地鐵車站。
權(quán)利要求
1.一種將既有地下三層停車庫改造成為二層地鐵車站的施工方法，所述既有地下停車庫包括頂板層、地下一層樓板、地下二層樓板、底板、立柱以及外墻；其特征在于，包括以下步驟1)在既有地下三層停車庫中設(shè)定改造區(qū)域；2)保留所述頂板層作為車站頂板層，保留所述地下一層樓板作為車站中板，保留所述底板作為車站底板；3)將所述地下二層樓板作為被鑿除層，對所述樓板按等比例間隔劃定多個矩形開挖區(qū)，并將所述矩形開挖區(qū)沿縱向跨度分為第一批開挖段和第二批開挖段，將所述各第一批和第二批矩形開挖區(qū)等比例劃分成三段，即兩端的支座部分段和中間的跨中段；4)加固所述立柱；5)將所述第一批開挖段鑿除，其中首先將跨中段鑿除，再將兩端的支座部分段鑿除；6)按上述5)的方法將所述第二批開挖段鑿除；7)重復(fù)上述步驟5)和6)，直至整個地下二層樓板被鑿除。
2.如權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于，在步驟4)中，在所述立柱四個棱上包覆角鋼，并通過輟板相連。
3.如權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于，還包括對作為車站中板使用的地下一層樓板進行結(jié)構(gòu)進行復(fù)核，并在其上表面澆筑混凝土疊合層或在下表面貼置碳纖維予以加固。
4.如權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于，還包括當盾構(gòu)到達所述地下車庫外墻時，在所述外墻上相對應(yīng)處鑿出洞，以實現(xiàn)地鐵區(qū)間隧道與車站的連接。
5.如權(quán)利要求4所述的施工方法，其特征在于，將所述盾構(gòu)外殼置于所述外墻內(nèi)，同時在所述外墻洞上設(shè)置環(huán)形鋼筋混凝土洞門圈。
全文摘要
一種將既有地下三層停車庫改造成為二層地鐵車站的施工方法，所述既有地下停車庫包括頂板層、地下一層樓板、地下二層樓板、底板、立柱以及外墻；包括以下步驟1)在既有地下三層停車庫中設(shè)定改造區(qū)域；2)保留所述頂板層作為車站頂板層，保留所述地下一層樓板作為車站中板，保留所述底板作為車站底板；3)將所述地下二層樓板鑿除層，并結(jié)合加固所述立柱。采用本發(fā)明的方法在不必進行管線搬遷和交通組織的前提下，“因地適宜、局部施工”，以較小的投資就可利用現(xiàn)有的地下三層車庫建成地下二層地鐵車站。
文檔編號E02D29/045GK1693591SQ200510026628
公開日2005年11月9日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者徐正良, 王卓瑛, 崔勤, 張中杰 申請人:上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院