某地铁车站洞桩法施工新技术

1、某地铁车站洞桩法施工新技术刁天祥(中铁隆工程有限公司，四川 成都 )摘 要 本文通过对既有洞桩法施工的一些技术创新，使洞桩法施工更安全，更环保，施工质量也更易控制，施工组织更有效，通过该车站的成功实施，为以后类似工程提供借鉴。关键词 洞桩法 小导洞 干法成孔 回填土 地膜 纵梁 回填混凝土 扣拱 平衡受力 施工组织1车站工程概况1.1 工程概况车站为两端双层、中间单层岛式站台暗挖站，端进式暗挖车站形式。车站总长度187.9m，总宽度22.9m。双层暗挖段顶板结构覆土厚度7.578.45m。车站主体双层结构采用PBA洞桩法施工，车站主体结构断面采用双层三跨三连拱结构。车站中间27m为下穿既有地铁

2、车站，采用单层双洞矩形分离断面，两洞间隔4.1 m。车站有两个风道和四个出入口通道，一个残疾人通道和一个紧急出入口。车站结构断面设计如下图所示。1.2 地质情况车站穿越地层地质情况：车站顶部位于粉细砂层，中部位于卵石圆砾层、砂层，底部位于卵石圆砾层。车站穿越地层条件非常差。该段地下水属层间水，含水层为卵石圆砾层，中粗砂充填，渗透系数大，为强透水层，水位标高为24.1926.38m，（水位埋深为20.5024.30m），地下层间水进入车站4m左右，对车站施工影响很大。该段地下水对混凝土结构无腐蚀性，局部地段对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀。1.3 周边环境该车站周边环境复杂，四

3、周有大型饭店和重要商业建筑物、办公区，车站埋深较大，大部分建筑物位于车站开挖面影响范围内，施工过程中很容易对周围建筑物基础产生影响。1.4 地下构筑物(管线) 车站上方覆土内有热力、煤气、上水、污水、雨水、电力、通信等89条管线。其中盖板河横穿车站主体上方,盖板河底板厚0.4m，边墙厚0.25m，均为钢筋混凝土结构。盖板河底板距离车站拱顶距离1.77m；如果车站施工措施不当，会使盖板河下沉造成开裂，进而漏水。2车站施工方案及顺序车站暗挖施工主要是利用车站两端的通风竖井做施工竖井，采用CRD工法六部开挖风道，通过风道进入车站组织施工。进入车站后，首先开挖上下各四个小导洞。车站施工采用上下各四个小

4、导洞展开车站的各项作业，边桩采用800的钻孔桩，边桩间距1200，车站中柱采用800的钢管柱。在上边导洞内施工钻孔桩和上边纵梁，在下边导洞内施边基础梁，边桩坐落在边基础梁上。在中导洞内施做车站的钢管中柱，施做车站底板结构的中纵梁及上联拱结构的顶纵梁，钢管柱坐落在中纵梁上，中顶纵梁坐落在钢管柱上。在上下纵梁施工完成后，先施工边扣拱，最后开挖中扣拱，做扣拱二衬，实现三联供结构。然后按逆作法施工车站负一层结构和负二层结构。车站施工部序如图所示。3洞桩法暗挖车站施工技术创新车站通过消化吸收洞桩法施工综合技术，结合工程的地质和环境条件，通过对比和分析，对本车站的洞桩法施工技术进行补充和完善，主要技术创新

5、表现在以下几个方面。3.1上下八个导洞施工，边桩干法成孔，实现安全、质量、进度、成本及施工组织有序可控状态车站设计采用洞桩法进行施工，但原设计采用上部四个导洞，下部采用两个中导洞，上部四个导洞主要是解决车站的边桩施工空间和遍顶纵梁施工，上部中间导洞主要是解决车站的中柱和顶纵梁施工空间，下部中导洞主要是解决中柱底纵梁的施工空间，边桩支护采用钻孔桩成。此方法必须在小导洞内施工冲孔桩并且是有水的砂卵石层中施工桩，将会有许多的困难和风险，主要在以下几个方面：施工场地狭窄，文明施工不易控制，人员安全风险高：在小导洞狭窄的作业环境内组织施工，洞内泥浆的储存、使用以及排放，造成文明施工差，容易泥浆满地，使人

6、员通过困难，机械移动困难，钢筋笼运输不便，换浆及泥浆排除不便，作业空口安全防护不易。成桩困难，易塌方，易造成地表沉降：砂卵石中只能采用冲孔法施工，在水下冲击的过程中，易造成砂卵石层坍方，坍孔极易造成上部沙层坍塌，这将造成地表沉降过大甚至坍塌到地表的可能，施工风险很高。施工进度慢，成本高：卵石层中施工进度也很低，造成施工成本很高。泥浆的制备、排渣、换浆、排浆、泥浆外运以及桩孔坍塌等造成施工成本很高。每个桩成孔后要及时远距离混凝土输送泵输送灌注混凝土，造成混凝土和人工浪费也很大等。施工质量不易控制：小导洞内水下混凝土灌注质量不易控制，易造成断桩等质量问题。综合以上因素，经过充分的论证，采用上下各四

7、个导洞，即增加下部两个边导洞，这样就可避免上述分析的不可控因素，问题得到有效解决。由于施工前在挖下部导洞时，地下水已经降到底板底的位置，不需要再特殊降水，这样上下导洞之间就可以采用干法施工成桩，采用冲挖钻就可实现。钢筋采用直螺纹连接，可以实现几根桩一起顺序灌注。实现安全、质量、进度、成本均可控状态，文明施工也可得以实现。边桩干法成孔：边桩采用冲挖钻成孔，根据小导洞的高度和宽度，采用冲挖钻头、卷扬机、自制走形式钻架，采用隔桩跳空施工，钢护筒护壁，实现快速安全施工。3.2先上后下开展小导洞施工，按顺序施工组织设计施工顺序采用先施工下导洞，然后再施工上导洞。以前施工也基本才用此方法组织施工。由于施工

8、是从竖井和风道进入车站施工的，而风道比较高，达到13.2 m，采用CRD工法分六部组织施工，每一部序台阶长度按五米进行控制，这样第一步施工到车站后，最后一步还有25 m的距离，每天按一米的开挖进度，要25天最后一步才能够到达。然后再进行下导洞的施工，上下导洞要相互错开一定的距离，上导洞的施工时间就要迟后最少一个月时间。不便于施工组织的有效开展，工期也将严重推后。通过15 m的实验段先开挖上导洞，后开挖下导洞，加强地表和导洞的监控量测对比分析，发现先下后上和先上后下两种方法对地表的沉降影响基本差不多，地表沉降均在5个毫米左右。先上后下开挖导洞技术上是可行的，这样我们采用先上后下开挖车站导洞，按照

9、施工的部序自然组织施工，提前了工期，减少了大量窝工，也优化了施工组织，使施工组织更合理有序。3.3上导洞纵梁底灰土回填，实现结构和围岩的应力平衡持续传递，实现结构安全洞桩法施工，特别是在中间顶部三跨的扣拱施工时，存在复杂的应力转换过程，施工控制不好，将导致中间扣拱施工时，由于变形可能会使先施工的扣拱二衬出现结构开裂情况发生，这方面都有失败的经验教训。以前中间施工扣拱施工时，主要是采取在两侧已完结构的两个纵梁之间设对拉拉杆和横向支撑杆件以此来平衡结构受力。纵梁施工采取脚手架模板施工。这样的技术措施也仅仅是被动的措施，有时候管理不好，仍会出现问题，未能主动的一劳永逸的从根本上解决结构受力转化问题。

10、综合考虑结构受力和结构受力转化特点，宣武门车站主要是采取了在中纵梁和边纵梁下部导洞的空间，采取用灰土填充，采用地膜施工纵梁钢筋混凝土。克服了在狭窄空间内施做和拆除模板和脚手架以及加固的支撑困难局面，在纵梁底部灰土回填处理，扣拱开挖时，控制开挖高度，如上图所示在横断面上纵梁和灰土以及横向未开挖的围岩就形成了一个统一的传递力的整体，扣拱开挖时，梁体上受到 的力就可以通过下部实体结构传递力，力的传递不会因结构施工而中断。中扣拱开挖施工时，限制开挖高度，不破坏力的传递路径，这样在整个施工过程中通过原状土和回填灰土，实现力的顺利平衡专递，从技术角度实现结构的安全。3.4提前对扣拱支撑，缓解应力快速转换，

11、实现扣拱初支结构安全扣拱开挖时，中间扣拱是连结在以前小导洞的初支结构上，导洞施工在前，扣拱施工时，导洞的变形已经完成，结构受力已经发生且稳定，扣拱施工后，所承受的岩体压力传递到以前的导洞初支上，在拆除导洞初支和扣拱初支连接处以下的初支结构时，这时候，原来的初支结构已经发生了结构变化，当拆除原来小导洞下部边墙时，出现卸载情况，受力结构发生了变化，二次应力重新调整，原小导洞的初支和扣拱结构就要发生变化来重新进行结构力的调整，位移也就随之发生变化，就会出现扣拱迅速发生下沉，原小导洞下部支护结构凿除了混凝土的钢筋发生弯曲变形，应力突然释放，导致中扣拱最大下沉达到20mm。提前采取措施：采用在扣拱中部加

12、设竖向临时支撑进行支撑，减轻作用在原初支上的力时间强度，使其有时间变形来调整应力，以便扣拱和原来的初支有一个渐变的力的转化，而不应该使其急速受力，从而避免在拆除小导洞初支时发生意外的大的变形，甚至引发发生一些意外的不安全风险。4小结本车站所处环境非常复杂，处于繁华的闹市区，对施工要求也相应很高，如何结合特殊的周边环境，创新技术，通过技术手段来解决工程中存在的问题。通过宣武门车站的具体实施，取得了很好的成效，施工周边环境得到了保证，地表沉降控制在合理的允许范围，施工处于安全可控的范围，施工进度和质量控制得到了保证，先后获得地铁公司组织的综合年度评比一、二、三等奖。该施工经验对将来类似工程提供了工程借鉴。丰富和完善