洞柱法地鐵車站導洞人工挖孔樁護壁快速施工技術(shù)研究

王炳祿

（中鐵十四局集團隧道工程有限公司，濟南 250101）

1 引言

洞柱法地鐵車站導洞人工挖孔樁工序轉(zhuǎn)換多，施工周期長，嚴重制約地鐵車站的施工進度。人工挖孔樁護壁施工常規(guī)方法為挖孔樁一節(jié)到位后，安裝護壁鋼筋和護壁弧形模板，現(xiàn)場澆混凝土。由于護壁混凝土方量小，均采用現(xiàn)場自拌[1]。澆筑完成后，需等待護壁混凝土達到一定強度后再進行下一節(jié)孔樁開挖。這樣施工起來效率低下，現(xiàn)澆拌制混凝土質(zhì)量難以控制。且受地下水影響，護壁混凝土強度和厚度難以保證，存在坍塌風險[2]。因此，需探索一種快速施工的護壁方法，滿足護壁施工質(zhì)量，確保挖孔安全。本文提出分節(jié)預制裝配式護壁和預拌料混凝土護壁2種洞柱法地鐵車站導洞人工挖孔樁護壁快速施工方案，介紹其施工工藝流程和特點，并結(jié)合實際工程案例分析護壁快速施工技術(shù)的效果。

2 護壁快速施工技術(shù)研究

2.1 分節(jié)預制裝配式護壁

針對目前施工工期時間較長且在有地下水的情況下容易發(fā)生塌孔等安全事故，采用一種分節(jié)預制裝配式鋼筋混凝土護壁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土護壁，因預制鋼筋混凝土護壁在安裝時自身具有較高的強度，提高了護壁抵抗井壁的側(cè)向土壓力，且減少了井內(nèi)澆筑混凝土護壁這一道工序，從而有效地解決了目前常規(guī)施工技術(shù)造成的工期時間長、護壁質(zhì)量差、容易出現(xiàn)塌孔等安全質(zhì)量隱患的問題。分節(jié)預制裝配式護壁施工工藝流程主要為：（1）測量定位；（2）架設(shè)吊裝；（3）開挖首節(jié)土體；（4）安裝預制護壁；（5）繼續(xù)開挖下節(jié)土體；（6）至樁底結(jié)束開挖。

2.2 預拌料混凝土護壁

預拌料混凝土護壁是采用預拌噴射混凝土干料與水按一定配比攪拌后進行澆筑，澆筑后的混凝土初凝時間短，大幅度縮短護壁施工間隔時間，由于預拌噴射混凝土干料在工廠精確計量、高效干拌、批量生產(chǎn)，同時廠家對預拌噴射混凝土干料骨料的粒型與級配進行有效控制，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠，可提高護壁施工質(zhì)量。預拌料混凝土護壁是將廠家預制好的預拌噴射混凝土干料拉運到現(xiàn)場儲存，現(xiàn)場直接加水攪拌后即可澆筑，此方法相比普通自拌混凝土護壁澆筑的初凝時間要短，澆筑后護壁混凝土能在孔樁內(nèi)快速有效形成支護體系，從而在確保施工安全的前提下，縮短了護壁施工間隔時間，從而實現(xiàn)車站導洞內(nèi)人工挖孔樁快速施工目的。

預拌料混凝土護壁施工工藝流程主要為：（1）測量定位；（2）開挖鎖口土體；（3）安裝提升設(shè)備及輔助設(shè)施；（4）開挖吊運第二節(jié)孔土方；（5）支護第二節(jié)護壁模板；（6）澆筑第二節(jié)護壁混凝土；（7）繼續(xù)開挖下節(jié)土體；（8）至樁底結(jié)束開挖。

2.3 人工挖孔樁護壁實施方案特性對比

分節(jié)預制裝配式護壁和預拌料混凝土護壁各有特點，對兩者的優(yōu)缺點進行歸納總結(jié)有利于根據(jù)地鐵車站導洞的實際情況選擇適宜的人工挖孔樁施工方案。分節(jié)預制裝配式護壁和預拌料混凝土護壁的優(yōu)缺點對比見表1[3]。

3 案例分析

3.1 工程概況

某地鐵車站為暗挖雙層單柱兩跨標準島式車站，采用6導洞洞柱法施工。車站全長281.60 m，站臺寬度12 m，主體結(jié)構(gòu)寬度21.3 m，結(jié)構(gòu)覆土約10.94 m，中心里程處軌面標高22.033 m。車站底板埋深約27.787 m，標準斷面頂板覆土約11.137 m。總建筑面積20 155.59 m2，其中主體建筑面積11 800.2 m2，附屬建筑面積（含風道、出入口、安全出口通道）8 355.39 m2。本站設(shè)置4個出入口、4個風道、3個安全出口及1個無障礙口。

該地鐵車站周圍地勢起伏較大，地面標高46.7～48.09 m，工程沿線地面以下60 m深度范圍內(nèi)地層按其沉積年代及工程性質(zhì)可分為人工堆積層和一般第四紀沖洪積層，按地層巖性進一步分為11個大層及亞層：由上而下依次為：（1）人工填土層：粉土填土①層；雜填土①1層；（2）一般第四紀沖洪積層：粉土②層；粉質(zhì)黏土②1層；粉質(zhì)黏土④層；黏土④1層；粉土④2層；粉細砂④3層；粉質(zhì)黏土⑥層；黏土⑥1層；粉土⑥2層；卵石-圓礫⑦層；粉細砂⑦2層；卵石⑨層；卵石?層。該車站主要賦存有3層地下水，其類型分別為上層滯水（一）、層間潛水（三）、層間潛水（四）。

車站導洞內(nèi)采用人工挖孔樁，工序轉(zhuǎn)換多，施工周期長，如何優(yōu)化護壁施工工藝是保證工期的關(guān)鍵。

表1 人工挖孔樁護壁方案特性對比

3.2 效果分析

本工程人工挖孔樁施工空間有限，且考慮人工挖孔樁護壁施工質(zhì)量、工期、成本、資源配備等指標，選用預拌料混凝土護壁進行本工程人工挖孔樁護壁施工。施工過程中分別對預拌料混凝土護壁的實體強度和混凝土干料與水配比進行了仔細的檢測和比選，預拌料護壁8 h、12 h、18 h和24 h強度分別為 0.2 MPa、1.2 MPa、2.7 MPa 和 3.9 MPa，預拌料干料與水最佳配合比配比為1∶0.11。

通過方案優(yōu)化前后人工挖孔樁預拌料混凝土護壁施工周期統(tǒng)計可知，每根樁開挖深度約為8 m，每成一根樁需3.5～4 d，平均2 m/d，其人工挖孔樁預拌料混凝土護壁施工周期由方案優(yōu)化前每根樁2 m/d提高至3 m/d。由于預拌料混凝土護壁施工成功應用于該工程人工挖孔樁護壁施工中，既有效控制了人工挖孔樁的安全和質(zhì)量，又加快了施工進度，圓滿完成本項目人工挖孔樁的護壁施工任務(wù)。

4 結(jié)語

針對洞柱法地鐵車站導洞人工挖孔樁工序轉(zhuǎn)換多，施工周期長的問題，介紹了分節(jié)預制裝配式護壁和預拌料混凝土護壁的工藝流程和特點。依托某洞柱法地鐵車站導洞人工挖孔樁工程，結(jié)合分節(jié)預制裝配式護壁與預拌料混凝土護壁施工方案優(yōu)缺點，選用預拌料混凝土護壁進行本工程人工挖孔樁護壁施工。實測結(jié)果表明，預拌料護壁8 h、12 h、18 h和24 h強度分別為 0.2 MPa、1.2 MPa、2.7 MPa和 3.9 MPa，預拌料干料與水最佳配合比配比為1∶0.11，優(yōu)化后的單樁成樁速度由2 m/d提高至3 m/d，圓滿完成了人工挖孔樁護壁施工任務(wù)。