一种地铁车站基坑范围内的管片拆除施工方法与流程

本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种地铁车站基坑范围内的管片拆除施工方法。

背景技术：

地铁车站一般采用明挖法修建。该工法需占用大面积的施工场地，常会因征地拆迁、交通疏解、管线迁改、绿化迁移等问题导致迟迟不能开工，从而影响全线的通车运营时间。

“先隧后站”法即是在地铁车站主体结构工期和隧道工期严重冲突时，为满足隧道施工里程碑而采取的隧道直接穿越车站的施工方法。该方法中，盾构隧道穿越车站后即需要开挖基坑范围内的土方及对管片进行拆除，但上述土方开挖和管片拆除过程中易产生围护桩变形、管片塌落以及吊出管片时易发生管片坠落等事故，无法充分保证“先隧后站”法进行基坑开挖施工的安全。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于“先隧后站”法的地铁车站基坑范围内的管片拆除施工方法，其施工步骤简单、合理，在车站基坑开挖和隧道内管片拆除过程中，对管片进行加固，采用专门设备(如台车)进行管片拆除和吊出，由此可避免产生管片脱落等事故。

具体的，本发明为解决上述技术问题提供的技术方案如下：

提供了一种地铁车站基坑范围内的管片拆除施工方法，其包括如下步骤：

s1、开挖管片上方的地铁车站基坑土方，直至管片上方的覆土厚度降至1.2-1.5m时停止开挖；待盾构机掘进并通过整个地铁车站施工范围后，再继续开挖管片上方厚的覆土，直至将该1.2-1.5m厚的覆土挖除；

s2、安装钢支撑支护结构；

s3、拆除管片。

优选的，所述钢支撑支护结构包括：

两个侧部立柱，其相距设置，且均穿过/伸入管片周围土方设置；且所述管片位于两个侧部立柱之间；

横梁，其两端分别对应连接两个侧部立柱；

中部支柱，其顶部连接所述横梁，底部穿过管片周围土方后伸入中部立柱桩，以被中部立柱桩固定；

横向支撑件，其两端分别对应连接两个侧部立柱。

优选的，所述步骤s3包括：

s31、对地铁车站基坑的首端首环管片和尾端首环管片周围土方进行开挖，待该土方开挖至2/3管片高度时拆除首端首环管片的顶部和尾端首环管片的顶部；

s32、继续对首端首环管片和尾端首环管片周围剩余土方进行土方开挖，待该土方分别开挖至首端首环管片和尾端首环管片1021/3管片高度时拆除首端首环管片的两侧部分和尾端首环管片的两侧部分；

s33、对首端首环管片和尾端首环管片周围剩余土方继续进行土方开挖，以完成首端首环管片的底部和尾端首环管片的底部拆除，以完成对首端首环管片和尾端首环管片的完全拆除。

优选的，所述步骤s3还包括：

s34、拆除首端首环管片和尾端首环管片后，从靠近首端首环管片的首端非首环管片

以及从靠近尾端首环管片的尾端非首环管片同时开始，每次对相邻两个非首环管片周围土方进行开挖，待该土方开挖至1/2管片高度时，对上述相邻的两个非首环管片进行第一次拆除，且第一次拆除完成后，相对靠近首端首环管片的一个的剩余高度低于相对远离首端首环管片的一个的剩余高度，以及，相对靠近尾端首环管片的一个的剩余高度低于相对远离尾端首环管片的一个的剩余高度；

s35、继续对上述相邻两个非首环管片周围剩余土方进行开挖，并对上述相邻的两个非首环管片进行第二次拆除，且第二次拆除完成后，相对靠近首端首环管片101的一个/相对靠近尾端首环管片的一个完全被拆除，相对远离首端首环管片的一个/相对远离尾端首环管片的一个仍然剩余部分；

以及s36、重复s34-s35，直至完成所有非首环管片的拆除。

优选的，步骤s31中，在拆除首端首环管片的顶部和尾端首环管片的顶部前，对距离洞门口30m范围内的管片进行拉紧加固。

优选的，所述拉紧加固方式包括：先在管片

吊装孔上安装螺栓，再在每个断面上采用6根[16b槽钢紧固所述螺栓，以将管片纵向连接。

优选的，所述步骤s3还包括在步骤s31前的步骤s31a，所述步骤s31a包括：在盾构隧道内安装用于进行管片拆除的支护台车，且所述支护台车长4m，最宽处比管片内径小15-20cm。

优选的，步骤s3中，在进行首环管片和/或非首环管片的拆除作业时，采用起吊装置将拆除的管片部分吊出基坑。

优选的，所述起吊装置包括：吊装钢丝绳、连接件以及起吊设备，所述吊装钢丝绳一端连接拆除的管片部分，另一端连接连接件，所述连接件同时连接拆除的管片部分，起吊设备启动，吊装钢丝绳拉动拆除的管片部分上升，以将其吊出基坑。

优选的，步骤s3中还包括：每3-5环管片设一个监测断面，且每个监测断面上的管片衬砌上下及左右侧壁位置均设置1个变形监测点。

与现有技术相比，本发明是一种基于“先隧后站”法的地铁车站基坑范围内的管片拆除施工方法，其施工步骤简单、合理，在车站基坑开挖和隧道内管片拆除过程中，对管片进行加固，采用专门设备(如台车)进行管片拆除和吊出，由此可避免产生管片脱落等事故，有利于“先隧后站”基坑开挖施工的安全。

附图说明

图1为本发明步骤s1中地铁车站基坑土方开挖示意图；

图2为本发明基坑土方开挖后保留1.2-1.5m厚的覆土时的示意图；

图3为本发明中挖除1.2-1.5m厚的覆土时的示意图；

图4为本发明中钢支撑支护结构的横断面图；

图5为本发明中拆除首环管片顶部的纵断面图；

图6为本发明中首环管片的纵断面图；

图7为本发明中拆除首环管片顶部的的横断面图；

图8为本发明中拆除首环管片侧部的纵断面图；

图9为本发明中拆除首环管片侧部的横断面图；

图10为本发明中完全拆除首环管片的横断面图；

图11为本发明相邻两个非首环管片第一次拆除后的纵断面图；

图12为本发明相邻两个非首环管片第二次拆除后的纵断面图；

图13为本发明支护台车设置后的横断面图；

图14为本发明起吊装置吊出拆除管片部分的示意图；

图15为本发明监测断面上监测点的设置示意图。

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。

实施例一：

本实施例提供了一种基于“先隧后站”法的地铁车站基坑范围内的管片拆除施工方法，其包括如下步骤：

s1、如图1-3所示，开挖管片1上方的地铁车站基坑土方100，直至管片1上方的覆土101厚度降至1.2-1.5m时停止开挖；待盾构机掘进并通过整个地铁车站施工范围后，再继续开挖管片1上方1.2-1.5m厚的覆土101，直至将该1.2-1.5m厚的覆土101挖除；

s2、安装钢支撑支护结构，如图4所示，所述钢支撑支护结构包括：

两个侧部立柱2，其相距设置，且均穿过/伸入管片1周围土方p设置；且所述管片1位于两个侧部立柱2之间；

横梁3，其两端分别对应连接两个侧部立柱2；

中部支柱4(优选为角钢格构柱)，其顶部连接所述横梁3，底部穿过管片1周围土方p后伸入中部立柱桩5，以被中部立柱桩5固定；

横向支撑件5，其两端分别对应连接两个侧部立柱2，具体的，所述横向支撑件5包括钢围檩和/或钢管撑；

s3、拆除管片，其具体包括如下步骤：

s31、如图5-7所示，选择小型履带式挖掘机pc200(自重约23t)等开挖和破除设备对地铁车站基坑的首端首环管片101和尾端首环管片102周围土方p进行开挖，待该土方开挖至2/3管片高度时拆除首端首环管片101的顶部和尾端首环管片102的顶部，拆除部分如图5中的斜线填充框所示；

s32、如图8-9所示，由于首环管片顶部已拆除，剩余管片仅靠管片内螺栓受力进行自稳，故本步骤中继续采用小型履带式挖掘机pc200对首端首环管片101和尾端首环管片102周围剩余土方p继续进行土方开挖，待该土方分别开挖至首端首环管片101和尾端首环管片1021/3管片高度时拆除首端首环管片101的两侧部分和尾端首环管片102的两侧部分，拆除部分如图8中的斜线填充框所示；

s33、如图10所示，完成步骤s32后，管片整体已处于稳定状态，故本步骤中采用pc360型挖掘机对首端首环管片101和尾端首环管片102周围剩余土方p进行土方开挖，以完成首端首环管片101的底部和尾端首环管片102的底部拆除，以完成对首端首环管片101和尾端首环管片102的完全拆除；同时，待土方开挖至距基底30cm时采用小型机械(pc220挖机)配合人工进行清底；

s34、拆除首端首环管片101和尾端首环管片102后，从靠近首端首环管片101的首端非首环管片103以及从靠近尾端首环管片102的尾端非首环管片104同时开始，每次对相邻两个非首环管片(如靠近首端首环管片101的首端非首环管片103以及与其相邻的首端非首环管片105，或，靠近尾端首环管片102的尾端非首环管片104以及与其相邻的尾端非首环管片106)周围土方p进行开挖，待该土方开挖至1/2管片高度时，对上述相邻的两个非首环管片进行第一次拆除，且第一次拆除完成后，相对靠近首端首环管片101的一个(如首端非首环管片103)的剩余高度低于相对远离首端首环管片101的一个(如与首端非首环管片103相邻的首端非首环管片105)的剩余高度，以及，相对靠近尾端首环管片102(如尾端非首环管片104)的一个的剩余高度低于相对远离尾端首环管片102(如尾端非首环管片104相邻的尾端非首环管片106)的一个的剩余高度；

例如，如图11所示，待该土方开挖至1/2管片高度时，拆除相对靠近首端首环管片101的一个(如首端非首环管片103)/相对靠近尾端首环管片102(如尾端非首环管片104)的一个的顶部和侧部，以及拆除相对远离首端首环管片101的一个(如与首端非首环管片103相邻的首端非首环管片105)/相对远离尾端首环管片102(如尾端非首环管片104相邻的尾端非首环管片106)的一个的顶部，拆除部分如图11中的斜线填充框所示，使得首端非首环管片103的剩余高度低于与其相邻的首端非首环管片105的剩余高度，以及使得尾端非首环管片104的剩余高度低于与其相邻的尾端非首环管片106的剩余高度；

s35、继续对上述相邻两个非首环管片(如靠近首端首环管片101的首端非首环管片103以及与其相邻的首端非首环管片105，或，靠近尾端首环管片102的尾端非首环管片104以及与其相邻的尾端非首环管片106)周围剩余土方p进行开挖，并对上述相邻的两个非首环管片进行第二次拆除，且第二次拆除完成后，相对靠近首端首环管片101的一个(如首端非首环管片103)/相对靠近尾端首环管片102(如尾端非首环管片104)的一个完全被拆除，相对远离首端首环管片101的一个(如与首端非首环管片103相邻的首端非首环管片105)/相对远离尾端首环管片102(如尾端非首环管片104相邻的尾端非首环管片106)的一个仍然剩余部分；

例如，如图12所示，对剩余土方继续开挖，拆除相对靠近首端首环管片101的一个(如首端非首环管片103)/相对靠近尾端首环管片102(如尾端非首环管片104)的一个的底部，以完全拆除靠近首端首环管片101的非首环管片，以及拆除相对远离首端首环管片101的一个(如与首端非首环管片103相邻的首端非首环管片105)/相对远离尾端首环管片102(如尾端非首环管片104相邻的尾端非首环管片106)的一个的侧部，使其保留仍然保留底部，拆除部分如图12中的斜线填充框所示；

以及s36、重复s34-s35，直至完成所有非首环管片的拆除。

由此，本实施例中采用钢支撑支护结构对管片结构以及隧道整体进行支撑，以防止基坑土方开挖时管片脱落，同时基坑开挖遵循“时空效应”理论，采用“纵向分段、竖向分层、由上而下、先撑后挖、分层开挖”的原则进行作业，保证基坑开挖施工安全。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，步骤s31中，在拆除首端首环管片101的顶部和尾端首环管片102的顶部前，为了提高洞门口管片纵向连接整体摩擦力，对距离洞门口30m范围内的管片进行拉紧加固，所述拉紧加固方式包括：先在管片吊装孔上安装螺栓，再在每个断面上采用6根[16b槽钢紧固所述螺栓，以将管片纵向连接；

同时，所述步骤s3还包括在步骤s31前的步骤s31a，所述步骤s31a包括：

如图13所示，在盾构隧道p’内安装用于进行管片1拆除的支护台车6，且所述支护台车6长4m，最宽处比管片1内径小15-20cm，且所述支护台车6采用i16工字钢焊接而成；由此，支护台车6可作为作业人员的施工平台，可通过支护台车6进行管片的螺栓拆卸工作，同时作为管片1内防止管片坍塌的支护结构。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，步骤s3中，在进行首环管片和/或非首环管片的拆除作业时，采用起吊装置将拆除的管片部分107吊出基坑，并在场地内设置临时存放场地，将其堆码整齐；具体的，如图14所示，所述起吊装置包括：吊装钢丝绳7、连接件8(如u型锁等)以及起吊设备(如卷扬机等)，所述吊装钢丝绳7一端连接拆除的管片部分107，另一端连接连接件8，所述连接件8同时连接拆除的管片部分107，起吊设备启动，吊装钢丝绳7拉动拆除的管片部分107上升，以将其吊出基坑。

进一步的，采用先隧后站方案，在进行基坑开挖时会对车站范围管片存在较大影响，因此，本实施例中，步骤s3中还包括：每3-5环管片设一个监测断面q，且如图15所示，每个监测断面q上的管片衬砌上下及左右侧壁位置均设置1个变形监测点9，即每个监测断面q设置4个变形监测点，以对管片结构竖向位移及管片左右收敛数据进行及时监测和反馈，以保证基坑开挖施工安全。

综上所述，本发明是一种基于“先隧后站”法的地铁车站基坑范围内的管片拆除施工方法，其施工步骤简单、合理，在车站基坑开挖和隧道内管片拆除过程中，对管片进行加固，采用专门设备(如台车)进行管片拆除和吊出，由此可避免产生管片脱落等事故，有利于“先隧后站”基坑开挖施工的安全。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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