多功能地铁换乘站综合

1、1 2011-05-31 2 多功能地铁换乘站综合体构筑方法 概况介绍 l发明名称：多功能地铁换乘站综合体构筑方法 l发明人：邹五金、吴纪东、多化勇、邹莎 l专利号：200810230796.4 l专利权人：郑州市市政工程总公司、邹五金 l授权公告日：2011年5月11日 3 缘起 2004年笔者发明地下空间封闭式开发方法后，针对地铁工程发展的新 形势及其存在的投资大、工期长、进度慢等顽症，开始酝酿，构思地 铁换乘站综合体的结构体系、工艺技术和施工方法。经过努力，最终 形成目前的专利成果。 4 本发明专利技术的定位 该专利技术是在地下空间封闭式开发理论指导下，在国内外地下空间开发 先进技术成果

2、的基础上，综合运用地下空间开发技术、水利工程施工技术、 桥梁工程技术、工业与民用工程技术、基础处理技术，对地铁站现状施工 技术从结构体系、施工工艺、方法，进行了多层次一系列的革新和创造， 形成了地铁站施工的新技术。将从根本上改变我国地铁站目前施工的面貌， 改变地铁站工程投资大、进度慢、工期长的弊端，把地铁站施工技术从目 前的半机械化状态提高到一个新阶段。据测算（同等规模工程）有希望使 其投资减少1/4，工期缩短1/3。该专利技术是一项利国利民的适用的关键 的先进技术，是改造和提升传统产业的实用技术。 5 1.地下空间（地铁站）封闭式开发的新理念 1.1 母单元体：指地球表面软土覆盖层，有一定厚

3、度。 1.2 子单元体：人为在软土覆盖层内开发的地下空间，有一定空间 范围。 1.3 母、子单元体界面：指母、子单元体间物质交换界面。 1.4 地下空间开放式开发：地下空间开发过程中，母、子单元体界面 处有物质（包括气体、液体、固体）交换者为地下空间开放式开发。 1.5 地下空间封闭式开发：地下空间开发过程中，母、子单元体界面处无 物质交 换，地应力保持基本平衡的地下空间开发。 6 2.该发明专利的核心技术 该发明专利的核心技术是在长期、大量工程实践的技术基础上，笔者 通过细心的观察、认真思考后，首次提出了地下空间封闭式开发理念， 其具体内容为在地下空间母、子单元体界面处（相应地层处）通过采

4、取填充、压密、劈裂灌浆等方法，人为构筑地基内封闭隔水层，有效 制止母、子单元体界面处的物质交换，为地铁站施工过程中保持地基 稳定奠定了可靠的施工基础条件。 7 3.该发明专利的技术要点 3.1 着重以地下工程结构体系与岩土间的应力平衡为前提来构筑地下工程， 以保障地下工程地基稳定和施工安全。 3.2 针对性解决地下工程施工中局部地基土体内的水土分离问题，为机 械化快速施工创造条件。 3.3 着力解决地下空间封闭式开发的作业空间条件问题，对传统地铁站 结构 体系进行优化。 3.4 着力配置地下空间土方开挖和结构施工的设备选型、配套问题，实 现地下空间 机械高效作业。 3.5 针对地铁站结构体系施

5、工工序，按施工要求进行合理分解和整合，以 保证地铁站施工安全，顺利快速推进。 8 4.该发明专利的技术成果 4.1 地下空间封闭式开发理论的确立。 4.2 与上述理论相适应的地铁换乘站结构体系的形成。 4.3 与上述理论相适应的地下空间封闭式开发的施工工艺技术的形成。 其充实和完善有待于工程实践。 9 5.多功能地铁换乘站综合体 综合体为地下、地上圆形构筑物，地下三层24m深；地上二层16m高。 直径160m。总面积约160768。（其中车库、仓库面积：60228， 为结构内部空间。） 10 6.综合体结构体系 多功能地铁换乘站综合体结构体系项目繁多，现仅就其关键和重要项目 给予叙述。 6.1

6、 综合体地基内高压水泥灌浆隔水层（防渗体）。 6.2 型钢砼地下连续墙。 6.3 型钢砼灌注桩群（含地基内钢筋砼灌注桩、抗拔桩、排桩支撑墙）。 6.4 钢筋砼压力环及杯板。 6.5 井格式钢纤维型钢砼综合体地面层（0.00处）。 6.6 连续墙内墙面纵、横型钢砼加强肋。 11 6.综合体结构体系 6.7 双 向预应力空间型钢楼层桁架网 6.8 压型钢板砼组合楼面板梁。 6.9 柱与空间桁架网刚性柱型节点。 6.10 空中站台五跨连续钢构。 6.11 空中站台盾构隧道。 6.12 底层站台五跨连续钢构。 6.13 底层站台盾构隧道。 6.14 综合体底部倒拱底板（型钢砼）。 12 6.综合体结构

7、体系 6.15 综合体底部连续墙扶壁型钢砼地梁。 6.16 综合体柱间型钢砼联系梁。 6.17 综合体50m中央采光井。 6.18 综合体四象限采光井。 6.19 综合体站台自动扶梯。 6.20 综合体楼层间自动电梯。 13 7.综合体施工方向 7.1 综合体为圆形构筑物，地上两层，地下三层。考虑到结构在施工期 间的 受力特点、地质环境、施工便利等多种因素，应严格按设计确 定的施工方 向、顺序、分部、分层进行施工，并随时观察结构的变 位、变形，地质环 境变化及地下水动态。按信息化施工要求，进行 工程施工。 14 7.综合体施工方向 7.2 以综合体地面楼层高程（0.00）为施工平台，按盖挖逆筑

8、法 要求，完成综合体主体结构施工，其施工方向为： 综合体地下部分：自上而下逐层施工（压型组合楼板除外）， 而后自综合体底部自下而上逐层完成楼层剩余地下部分工程。 7.3 综合体（0.00）以上工程按传统施工方向、方法施工，直至 综合体全部主体工程完成。 15 8.综合体主体工程施工 8.1 综合体主体工程施工平台：（0.00）组合楼地面，（0.00）组合楼 地面是综合体地下、地上主体工程施工的重要施工平台，综合体70%以 上的地下工程均在此平台完成。本发明的重要标志之一是变地下工程施 工为地面工程施工，以提高工效，改善施工环境，减少投资，加快工程 进度。 8.2 以（0.00）组合楼地面为施工

9、平台依次完成下列主体工程施工： 8.2.1 综合体地基内高压水泥灌浆隔水层（防渗体）。 8.2.2 型钢砼地下连续墙。 16 8.综合体主体工程施工 8.2.3 型钢砼灌注桩群（含地基内型钢砼灌注桩、抗拔桩、 排桩支撑墙）。 8.2.4 钢管砼压力环及环板。 8.2.5 机械联合开挖（0.00）以下3m楼地面土方。 8.2.6 井格式钢纤维型钢砼综合体楼地面（含双向预应力施工）。 8.2.7 地下负一层土方开挖（通过采光井机械出土）。 8.2.8 地下负一层组合楼面结构施工（施工顺序按设计， 考虑地应力平衡）。 17 8.综合体主体工程施工 8.2.9 地下负一层相应灌注桩饰面及柱型节点施工。

10、 8.2.10 地下负一层柱间辐射型钢桁架安装（含柱间联系构件施工）。 8.2.11 连续墙饰面及其纵、横加强肋构件施工（组合楼面暂不施工）。 8.2.12 地下负二层土方开挖（通过采光井机械出土）。 8.2.13 地下负二层五跨连续钢构施工（工厂制作，现场安装）。 8.2.14 地下负二层相应灌注桩饰面及柱型节点施工。 18 8.综合体主体工程施工 8.2.15 地下负二层组合楼面结构施工（施工顺序按设计， 考虑地应力平衡）。 8.2.16 地下负二层柱间辐射型钢桁架安装（含柱间联系构件施工）。 8.2.17 地下负二层连续墙饰面及其纵、横加强肋构件施工 （组合楼面 暂不施工）。 8.2.1

11、8 地下负二层盾构隧道施工。 19 8.综合体主体工程施工 8.2.19 地下负二层站台（综合体空中站台）施工。 8.2.20 地下负三层土方开挖（通过采光井机械出土）。 8.2.21 地下负三层五跨连续钢构施工（工厂制作，现场安装）。 8.2.22 地下负三层相应灌注桩饰面及柱型节点施工。 8.2.23 地下负三层柱间辐射型钢桁架安装（含柱间联系构件施工）。 8.2.24 地下负三层组合楼面结构施工。 20 8.综合体主体工程施工 8.2.25 地下负三层连续墙饰面及其纵、横加强肋构件施工 （组合楼面暂不施工）。 8.2.26 地下负三层（底层）盾构隧道施工。 8.2.27 地下负三层（底层

12、）站台（综合体底层站台）施工。 8.2.28 底层站台下部土方开挖（通过采光井机械出土）。 8.2.29 底层站台下相应灌注桩饰面。 21 8.综合体主体工程施工 8.2.30 底层站台下倒拱底板型钢砼施工。 8.2.31 底层站台下连续墙型钢扶壁地梁施工。 综合体地下部分自上而下施工至此为止。 自下而上施工项目自此开始。 22 9.综合体内附属钢构施工 9.1 负三层采光井钢构施工。 9.2 负三层电梯井钢构施工。 9.3 负三层各类管线施工。 9.4 负三层压型钢板组合楼面施工。 9.5 负二层采光井钢构施工。 9.6 负二层电梯井钢构施工。 23 9.综合体内附属钢构施工 9.7 负二层

13、各类管线施工。 9.8 负二层压型钢板组合楼面施工。 9.9 负一层采光井钢构施工。 9.10 负一层电梯井钢构施工。 9.11 负一层各类管线施工。 9.12 负一层压型钢板组合楼面施工。 24 10.综合体地上部分结构施工 10.1 综合体地上一层施工。 10.2 综合体地上二层施工。 10.3 综合体节能、生态屋面施工。 10.4 综合体抗震体系施工。 10.5 综合体三维预应力体系施工。 25 11.综合体地基和结构稳定的技术措施 本发明（专利号：200810230796.4，已授权）根据综合体的 各项功能要求及结构的受力特点，构思创造了综合体的结构 体系、工艺技术。 为使综合体结构施

14、工适应岩土工程环境，采用盖挖逆筑法进 行工程结构施工。为增大综合体围护及承重结构地下型钢砼 连续墙的刚度和结构整体稳定性，具体采取了以下技术措施。 26 11.综合体地基和结构稳定的技术措施 11.1 在连续墙顶端设置型钢砼压力环及环板，与连续墙顶端固接。 11.2 距连续墙5m，间距1015m设型钢砼灌注桩群，与连续墙纵、 横加强肋 连为一体，形成厚5m的框架剪力圈层。 11.3 站内土方开挖前于地面按设计构筑井格式双向预应力钢纤维型钢砼 楼地 面（0.00），与连续墙刚性连为一体。 11.4 为确保综合体地基稳定，在地基内设置型钢砼支撑墙、抗拔桩。 11.5 根据地质情况，在连续墙外侧土中

15、设置钢筋砼减载桩。 27 12.与综合体共生的几项循环经济技术 12.1 联合机械土方开挖技术 12.1.1 挖掘装载机移动式皮带机斗提机远距皮带机土场 土料销售。 12.1.2 挖掘装载机移动式皮带机抓斗（510m3）自卸汽车 土场土料销售。 12.1.3 土料综采机（煤矿综采机移植）皮带机斗提机远距 皮带机土场土料销售和利用（全程自动化）。 28 12.与综合体共生的几项循环经济技术 12.2 污水处理技术 卫生间盾构隧道下部污水管城区专用污水管污水厂 中水排放综合利用。 12.3 垃圾处理技术 真空垃圾收集器管道气流输送 29 12.与综合体共生的几项循环经济技术 12.4 把阳光和空气

16、导入地下空间 阳光跟踪装置中央采光井入口（阳光入口在侧面）中央采 光井竖井。 12.5 把绿色引入地下空间 利用中央采光井形成的巨大空间，设置绿色植物廊道，把地上、 地下空间融为一体，增加人们对地下空间的亲和力和适应性。 12.6 中央采光井顶部直升机停机坪 用于紧急情况下的各种救护和防灾 需要。 30 13.综合体无与伦比的优势 13.1 把位于两个以上方向的地铁线路换乘站集中建于地下，大大缩 小了地面换乘站的规模，不仅节约投资，而且大幅度节约珍贵 的土地和地下空间资源。 13.2 地下、地上工程有机融为一体，实现地铁站功能多元化，大幅 度减轻地铁工程的资金压力，而且促进地铁和房地产事业的发

17、展。 13.3 地基中“隔水层”的设置，使地铁站内土体可以“疏干”，进而 实现 水土分离，为地下站内机械化、工业化、自动化高效、快速施 工提供作业条件，从而达到大幅缩短工期的目标。 31 13.综合体无与伦比的优势 13.4 综合体中央及四周采光井的设置，将阳光、新鲜空气、绿色 带入地下空间，营造良好环境，大大增强地下空间对人们的 亲和力和适应性。 13.5 采用盖挖逆筑法建设地铁站，自上而下逐层分部开挖，既适 应岩土工程环境，保证施工安全，又使各层结构在站内“地面” 上作业，免于空中作业，保证质量，提高工效。 32 13.综合体无与伦比的优势 13.6 利用综合体倒拱底板结构构造的特点，在综

18、合体底部设置 储水池，用于抗灾，防火及生活用水，使综合体变成非常 时期安全的掩蔽所。 13.7 利用综合体空间钢桁架的内部空间设置车库和仓库，充分利 用地下空间资源，增加可用建筑面积60288。 13.8 变传统法地铁站施工不停顿抽取地下水（降水）为间断“疏干” 站内局部地基内水分，既可有效制止站周地面永久下沉，又 可以节约水资源。 33 13.综合体无与伦比的优势 13.9 改善作业环境条件，把工人从传统法繁重而条件恶劣的劳动 中解放出来，减轻劳动强度，体现人本主义理念。 13.10 综合体作为现代城市轨道交通的重要节点，将有力加大现代 城市的辐射力，促进城乡一体化和谐发展。 34 13.综合体无与伦比的优势 13.11 综合体将地上、地下工程融为一体，实现空中、高架、地面、 地下多种交通方式的零换乘，成为三维城市持续发展的基本 条件。强力推进现代城市持续发展。 13.12 多功能地铁换乘站综合体由于其功能的多元化和规模的大型化， 对未来现代城市尤其是特大城市的地铁枢纽站非常适应，具有 独特的优势。 13.13 经测算，该专利技术实施后，同等规模工程可节约投资1/4， 工期可缩短1/3，无