單層大跨度暗挖地鐵車站柱洞法施工研究

李立雙

石家莊市軌道交通有限責任公司

單層大跨度暗挖地鐵車站柱洞法施工研究

李立雙

石家莊市軌道交通有限責任公司

地鐵已經成為當前很多大城市中的重要交通工具，但是在地鐵工程施工過程中，有些地鐵車站處于單層大跨度暗挖地段，該地質條件給地鐵站施工帶來很大難度。在該類地段地鐵站施工過程中，為能夠使施工質量及安全得到保證，應當利用合理施工方法，從而使施工質量得到保證。當前在施工中應用較多的就是柱洞法，并且實際效果比較好，本文就單層大跨度暗挖地鐵車站柱洞法施工進行分析。

單層大跨度暗挖；地鐵站；柱洞法

在地鐵車站工程施工中，并非所有地質條件均對施工有利，有些地質條件比較惡劣，而不利于施工進行，其中常見的一種就是單層大跨度暗挖地段。因此，在實際施工過程中，為能夠使該類惡劣地段施工質量得到保證，進而使工程質量得到保證，應當應用合理施工方案及技術。柱洞法是在該惡劣地質條件施工中常用的一種方法，施工人員應當掌握，并且進行合理應用。

一、單層大跨度暗挖地鐵車站施工方案比較

對于單層大跨度暗挖地鐵車站而言，通常情況下包括三種施工方法，即側洞法、中洞法及柱洞法，下面通過方案具體分析說明柱洞法施工方案優越性。

首先，柱洞法施工中開挖層高問題。在柱洞法施工過程中，為能夠解決所存在為操作空間狹小問題，應當將開挖層高確定，在分析過程中其前提為使鋼管柱安裝空間得到保證，并且保證天梁施作及地表沉降不會超出限制。

土體的開挖主要分為三步，第一步確定中層高度，這是因為設置中層的本來目的就是考慮到安全問題，在基本開挖條件要求滿足情況下，應當盡可能使中層比較小，在實施過程中可確定為1.8m。在上層洞室之內可對天梁進行施作，其施工難度相對較大，在下層洞室可對地梁進行施工，相對而言其工藝比較簡單，所以從工藝方面而言，上層洞室比較大有利于施工，應當比較兩種情況下由于地層沉降而產生影響，若影響無太大差異，則應當選擇上層洞室較高方案。對工程條件進行綜合考慮，對比分析上層開挖高度分別為3.1m與3.7m時兩種情況。

其次，側洞分層問題。在該類單層大跨度結構中，通常情況下分三步對側洞進行開挖，由于其操作空間比較小，利用機械開挖十分不方便。在開挖之前，應當先對兩步開挖側洞可行性進行分析。所分析內容主要就是兩步開挖與三步開挖在地層沉降方面所存在差異性，還包括其初期支護受力情況，若其差異不明顯，并且初期支護的安全系數能夠保證，則可選擇對側洞進行兩層開挖。

第三，對中間土柱穩定性進行評估。在柱洞法施工過程中，中間土體需要承受比較大的壓力，因而應當對該部分土體穩定性進行合理評估，從而確定是否需選擇特別措施對該部分土體進行加固。

二、方案選擇

首先，柱洞開挖過程中層高。在進行計算時選擇2D-sigma有限元分析軟件，該軟件在當前地下工程中有著十分廣泛應用。在開挖層高方面，主要包括兩種情況。

通過進行計算能夠得到形成中柱之前兩次開挖中能夠各部分計算結果，其具體情況如下表所示：

從上表中能夠看出，當上層開挖高度為3.7m時，其地表沉降最終為15mm，當上層開挖高度為3.1m時，其地表沉降最終為18mm，而上層開挖對有著較大施工難度天梁有利，所以在上層開挖過程中可選擇3.7m高度方法進行施工。當上層開挖高度為3.7m時，其柱施工方法為經過上層運入，之后吊起下放；當上層開挖高度為3.1m時，其柱施工及地梁共同進行，由下層運入吊起，然后對地梁進行施工。

其次，側洞分層。當側洞分三層進行開挖時，其地表變形量為24mm，當選擇兩層開挖時，其地表變形程度為25mm，在地表變形方面三層開挖方式要略小于兩層開挖方式。

在開挖時選擇三層方法的優勢就是能夠使車站暗挖施工而產生地層應力更多地分布在側墻初期支護上，在仰拱內存在更大軸力。然而，這兩種情況在內力方面并不存在很大差別，特別是第二仰拱，其軸力及彎矩均不大。通過對兩種施工方案進行分析，并且選擇一定輔助措施對土地擾動范圍進行控制之后，在開挖過程中可選擇三層開挖方法。

三、施工過程中主要措施

3.1.挖階段工程主要措施

第一，上、下部加固。從當前情況而言，在大斷面施工過程中均選擇將大管棚設置在拱頂，由于大管棚施工精度，在大管棚及初期支護之間應當預留厚度一定土層，在實際開挖過程中，該土層往往會發生坍塌，導致地層沉降，因此在開挖時間隔一定距離應當使初支格柵和管棚之間進行剛性連接，也就是上部加固。對于地梁部分初期支護，在進行開挖時，若缺乏地層承載力，同樣應當換填加固，也就是下部加固。

第二，加強拱腳。通過進行計算，在柱洞法施工中，對上中下三層進行開挖時，會存在加大的累計沉降，在實際施工過程中，對上層進行開挖時，加大其兩側拱腳有利于沉降控制。其具體施工方法為使鎖腳錨桿加倍，并對錨桿實行張拉及注漿，從而使大拱腳形成。

第三，加固中間土體。在柱洞施工施工過程中，對初期支護進行開挖時，所存在中間土體已經比較少，存在很大塑性區，應當實行加固處理，其具體方法為注漿以及設置對拉錨桿。

3.2.次襯砌階段主要施工措施

第一，加強天梁間的臨時支撐。在對中洞進行開挖時，未形成拱之前，在天梁的左右側會受到很大土壓力，所以在兩天梁之間應當設置水平鋼支撐，從而便于在洞內進行操作。

第二，特殊天梁灌注方法。在工程施工過程中，最困難部分就是天梁，依據實際施工情況，天梁可選擇葫蘆頂形式，從而使天梁質量得到保證。

第三，地梁選擇橫向連接。在對中洞進行開挖之前，其兩側柱洞之間并未太大聯系，缺乏較強整體性，所以地梁施工之前應當先施作橫導洞，將兩側地梁分段連接成為一個整體，從而使整體結構穩定性得到提高。

四、結語

單層大跨度暗挖地鐵車站施工過程中，為能夠使工程質量得到保證，使車站能夠較好投入運行，應當應用合理施工方法，通過本文分析發現，柱洞法就是很好的一種施工方法，可在施工過程中運用。

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[3]王小林,曾慶元,李冀偉,王薇.大跨度暗挖地鐵車站臺階法施工沉降特點研究[J].工業安全與環保,2014(11).