[0001] 本发明属于地铁施工领域，尤其是涉及一种大断面地铁暗挖车站初支拱盖法施工技术。

[0002] 在地铁建设中，暗挖车站的施工是一项复杂而关键的任务，特别是在地质条件复杂、地层上软下硬的区域。传统的暗挖工法如CRD法、眼镜法、侧洞法等，在面对大跨度浅埋车站时，往往面临施工难度大、工期长、成本高等问题。特别是在风化岩石地层中，由于岩石强度高、开挖难度大，传统的施工方法往往难以有效应对。

[0003] 近年来，随着地铁建设的快速发展，对暗挖车站施工技术的要求也越来越高。大连地铁一号线工程在吸取软土地层PBA工法的设计施工经验基础上，针对风化岩石地层强度高的特点，创新性地采用了一种新型暗挖车站施工方法——拱盖法。该方法充分利用风化岩的高强度，通过形成稳定的拱盖结构来保护下部土体的开挖，有效解决了地层上软下硬带来的施工难题。

[0004] 拱盖法施工技术的核心在于利用大拱脚方案取代传统PBA工法中的边桩，通过先期扣拱形成稳定的拱盖结构，然后在拱盖的保护下采用逆作法或顺作法完成主体结构的施工。这种方法具有导洞少、工序少、扰动少、地面沉降小、支护简单、废弃工程量小、造价低、效率高、工期短等优点。然而，拱盖法也对围岩强度有较高的要求，主要适用于风化岩石地层，尤其是上软下硬的土岩复合地层。

[0005] 尽管拱盖法已经在大连地铁等多个项目中成功应用，但在实际应用过程中仍面临一些技术挑战，如大拱脚的稳定性、高边墙围岩的支护、钢管柱的双向稳定等。因此，进一步优化和改进拱盖法施工技术，提高其在不同地质条件下的适应性和可靠性，对于推动地铁建设的快速发展具有重要意义。

[0037] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0038] 其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0039] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0040] 请参阅图1～图5，为一种大断面地铁暗挖车站初支拱盖法施工技术，包括以下主要步骤：

[0041] S1：小断面通道接入大断面车站主体体系转换；

[0042] S11：在通过小断面辅助通道接入大断面车站主体施工过程中，采用双层初支拱部结构；这一结构包括挑顶段门架和大断面隧道主体初支，充分利用通道初支结构，减少换拱施工；挑顶段门架用于支撑和稳定挑顶通道，确保施工过程中的安全；大断面隧道主体初支则是车站主体结构的初步支撑，为后续施工提供基础；

[0043] S12：挑顶通道底部按照挑顶仰角及大断面硐室拱部高度设置相应的纵坡(即下台阶)；这一设计确保了初支台车在不改装的前提下的适用性，提高了施工效率；

[0044] S13：挑顶通道贯通至大断面硐室另一侧后，再开挖下台阶及侧墙支护；这一步骤完成了挑顶通道的施工，为后续的车站主体施工提供了通道。

[0045] S14：挑顶通道门架支护完成后，施工大断面硐室初支结构；这一步骤形成了双层初支拱部，减少换拱施工，降低超挖和回填量，进一步增强了车站主体的稳定性。

[0046] S2：大断面车站主体初支拱盖法施工；

[0047] S21：拱部采用渐变支护结构，形成扩大拱脚以稳定拱盖；这一设计使得拱部围岩压力能够通过扩大拱脚传递至两侧围岩，形成稳定的拱盖结构；

[0048] S22：车站主体分三台阶开挖；上台阶(拱部)设三个导洞，先行开挖左右两侧导洞并施做扩大拱脚；这一步骤为后续的中导洞开挖和拱顶支护提供了基础。

[0049] S23：中间岩体两侧设临时竖向支撑；在监测数据稳定后，开挖中导洞并支护拱顶；这一步骤确保了施工过程中的安全稳定；

[0050] S24：拱部初期支护达到强度后拆除临时支撑，拆除后围岩压力通过扩大拱脚传递至车站拱部以下两侧围岩，形成完整稳定的扩大拱脚的拱形结构(拱盖)，拱部以下的部分车站主体在拱盖的保护下采用台阶法施工，达到高效、安全、稳定的目的；

[0051] S3：中岩柱解除步距优化；

[0052] 车站主体3号导洞的开挖及临时支撑的拆除是车站主体扩大拱脚台阶法施工的关键环节，是受力体系由小导洞转变为大断面拱盖受力的关键工序，需严格控制开挖及拆除临时支撑时机。同时中岩柱的尽早拆除及拆除长度直接影响中下台阶的开挖及仰拱二衬的施工，在确保受力安全稳定的前提下加快开挖3号导洞及临时支撑的拆除是快速组织施工的关键，中岩柱间距确定方式如下：

[0053] S31：加强监测；

[0054] 采用自动化监测系统+人工监测的方式，避免由于人工监测存在高扬尘环境下监测的准确性，监测数据的实时性不高等诸多弊端；常规施工监测包括拱顶沉降、地表沉降、周边位移、拱脚沉降等常规监测手段，本工法不做多余赘述，自动化监测系统采用振弦式传感器，包括振弦式土压力盒和振弦式钢筋应力计。土压力盒是振弦式传感器，振弦式传感器的敏感元件是一根金属钢弦，它与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得的各种物理量。钢筋应力计的结构是在特制仪器的两端接上钢筋，中间仪器段内含一组微型振弦式应变计和一个感应线圈，线圈连接电缆线由应变计的中心部位引出，连接到振弦式测读器或数据采集器上(上述两个结构均为现有成熟技术，非本申请施工技术核心，故不在此赘述)；

[0055] 导洞开挖完成后在支护过程中，及时安装自动化钢筋应力、土压力监测设备，实时监测围岩压力、初支应力，同时对监测数据进行整合分析，做为中岩柱开挖、临时钢支撑拆除的数据支撑；

[0056] S32：数值建模分析；

[0057] 采用三维快速拉格朗日法建模分析，三维快速拉格朗日法建模是一种基于三维显式有限差分法的数值分析方法，它可以模拟岩土或其他材料的三维力学特性。三维快速拉格朗日分析采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程，并应用了混合单元离散模型，可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形，尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独有的优点。本次采用FLAC3D能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时产生的破坏或塑性流动的力学特性，特别适用于分析渐进破坏失稳及模拟大变形；

[0058] 在本实施例中，根据数值模拟和现场监测数据分析，中岩柱全部开挖后车站主体支护结构施工位移及应力均未超过标准建议值，为确保施工安全稳定，结合施工工序、工期安排，在适当位置保留部分中岩柱，中岩柱间距不宜大于110m；

[0059] S4：车站中下台阶开挖支护及仰拱二衬施工组织；

[0060] S41：按不大于110m的中岩柱间距组织施工。这一步骤确保了施工过程的连续性和稳定性。

[0061] S42：保留部分中岩柱支撑拱部围岩，其余中岩柱开挖并完成支护。这一步骤为中下台阶的开挖提供了条件。

[0062] S43：中下台阶分导洞开挖，仰拱回填达到强度后进行二衬施工。这一步骤完成了车站主体的施工，确保了车站的稳定性和安全性。

[0063] 在本实施例中，小断面辅助通道接入大断面暗挖车站挑顶门架段起始位置可以密排3榀钢架，钢架上部设置竖向工字钢支撑，工字钢上设置横梁，横梁上焊接主体初支钢架落脚钢板。这一设计增强了挑顶通道的稳定性。

[0064] 在本实施例中，挑顶通道门式钢架间距可以为0.75m，顶部开挖轮廓线由辅助通道顶以15°的倾角挑高至设计车站主体拱顶部位，再按照车站主体拱部开挖外轮廓线外扩320mm设置，开挖按台阶法分段开挖车站断面范围内矩形通道，施工过程中需要根据高度变化架设门式钢架,门式钢架拼装根据施工情况选择整体安装或分步安装，并施做主体隧道初期支护中空注浆锚杆。

[0065] 在本实施例中，大断面车站主体可以分三台阶十一导洞开挖，主要施工顺序依次为：

[0066] ①由施工通道挑顶进入车站主体，施工挑顶段门架横通道及车站横通道内环向主体隧道拱顶初期支护，完成施工通道转车站主体挑顶段施工；

[0067] ②施工通道进入车站主体的挑顶段两侧测量放样出上台阶三个导洞轮廓线，破除车站拱部两侧导洞挑顶段临时支护，进行两侧导洞及扩大拱脚开挖支护施工；

[0068] ③监测数据稳定的情况下开挖③号导洞(中岩柱)，施作拱顶初期支护，完成大断面车站主体拱部初支结构闭合成拱盖，初支强度达到设计要求，监测数据稳定后拆除临时支撑，使上部围岩压力通过拱盖、扩大拱脚传递至车站两侧围岩，形成稳定的受力体系；

[0069] ④在拱盖下以台阶法的方式开挖车站中下台阶，由上台阶分导洞放坡至中下台阶，相序进行车站中下台阶各导洞开挖及支护；

[0070] ⑤下台阶开挖至隧道底部且具备仰拱施工工作面后开始仰拱施工，仰拱长度达到二衬台车拼装及二衬施工的条件后进行台车拼装，二衬施工，形成车站主体上、中、下三台阶开挖、仰拱、二衬同步流水施工的施工组织模式。

[0071] 在本实施例中，本发明的大断面地铁暗挖车站初支拱盖法施工技术可以较好地适应上软下硬的地质条件，相对于传统的施工方法，在施工效率、作业空间、经济性等方面均得到提升。这一技术不仅可以丰富不同条件下地铁工程修建的设计、施工等实践经验，还可以为今后的地铁工程基础技术领域提供一整套科学、高效、实用的施工模式。

[0072] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。