地鐵車站關(guān)鍵施工技術(shù)控制要點(diǎn)

宗建

(中鐵七局集團(tuán)第二工程有限公司 遼寧 沈陽 110000)

在我國基礎(chǔ)建設(shè)中，城市軌道交通建設(shè)取得了很大的成果[1]。隨著城市人口的增加，許多地方都在修建地鐵。交通、管網(wǎng)的快速發(fā)展中，地鐵建設(shè)受到了因素影響，如地下管線、鄰近建筑物、交通設(shè)施等[2-3]。地鐵車站多修建于城市主干道，路面施工空間小，適合采用洞樁施工法（Pile-Beam-Arch method，PBA）施工，以降低地鐵車站施工對既有工程的影響。本文以實(shí)際工程為背景，闡述了PBA 施工方法與關(guān)鍵施工工序控制要點(diǎn)。

1 工程概況

三好街站為地鐵三號線的第二十座車站，前一站為方形廣場站，后一站為工業(yè)展覽館站。三好街站為3號線和規(guī)劃8號線的換乘站，3號線車站先期建設(shè)，規(guī)劃8號線車站遠(yuǎn)期建設(shè)。

三好街車站采用PBA 洞樁法施工，車站站臺有效寬度14 m，主體為框架結(jié)構(gòu)，地下分為上下兩層結(jié)構(gòu)，共計8 個導(dǎo)洞，車站長度為220.7 m。標(biāo)準(zhǔn)段車站寬度為22.7 m，標(biāo)準(zhǔn)段高度為15.6 m，頂板至地面厚度7.0 m左右。車站1 號施工豎井兼做站前區(qū)間盾構(gòu)吊出井。車站平面圖如圖1所示。

2 PBA施工方法與研究現(xiàn)狀

PBA工法在施工中將樁、梁、拱支撐共同組合形成一體，使單一受力的個體共同組合成受力的整體，承受施工過程的荷載，先開挖豎井進(jìn)行初期支護(hù)，而后進(jìn)行土體的開挖，最終形成共同受力支護(hù)整體，確保在主體施工過程中具有相對的安全，并有效地控制地層沉降。這種施工方法優(yōu)勢在于對路面交通、鄰近建筑物的影響較小，同時適合于工作面狹窄的隧道洞室。牛鑫等人[4]以哈爾濱2號線地鐵車站為背景，闡述了單柱雙跨式洞樁法車站扣拱施工技術(shù)。黃小平[5]以北京東直門站為工程背景，對下穿既有隧道二次襯砌施工工藝進(jìn)行了介紹，并優(yōu)化了二次襯砌施工。馮曉波[6]以西安廣濟(jì)洞樁法車站為工程背景，通過理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方法對車站地表沉降與控制技術(shù)展開了研究。

3 PBA暗挖車站關(guān)鍵施工技術(shù)控制要點(diǎn)

3.1 初支扣拱施工控制

三好街站主體為兩層三跨結(jié)構(gòu)，扣拱有中間導(dǎo)洞扣拱和兩邊導(dǎo)洞扣拱，采用臺階法開挖導(dǎo)洞并保留核心土，超前支護(hù)采取DN32×3.25 mm雙排超前小導(dǎo)管，弧形間距0.3 m 內(nèi)側(cè)采用L=2.0 m；內(nèi)側(cè)采用L=2.5 m，傾角20°隔品打設(shè)。

根據(jù)設(shè)計圖紙，邊導(dǎo)洞施工過程中需預(yù)留節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)形式預(yù)約側(cè)拱形聯(lián)軸器在側(cè)拱形大廳內(nèi)，后期采用側(cè)拱形格柵和主筋焊接連接。結(jié)合現(xiàn)場施工情況，將節(jié)點(diǎn)焊接在鋼板上單側(cè)兩面，采用與格柵主筋規(guī)格相同的U型筋、U型筋和側(cè)導(dǎo)向拱形焊接在單面，焊接長度為10 d，剪頭鋼筋長度為30 cm，不影響小導(dǎo)向孔土方。

小孔內(nèi)部的預(yù)留門間的連接使用10 d以上的焊接長度。施工條件不滿足時，使用與格柵主筋規(guī)格相同的L型筋，焊接嵌入鋼板和帶扣拱形主筋。L型筋之間存在角度偏差，在確保焊接質(zhì)量的同時，可以根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整。初支扣拱結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)情況具體如表1所示。

表1 初支扣拱結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)表

3.2 邊樁施工控制

3.2.1 人工挖孔護(hù)壁

洞內(nèi)邊樁采用人工挖孔護(hù)壁來進(jìn)行鉆進(jìn)護(hù)筒，護(hù)壁厚度控制在10 cm左右，深度1.5～2.0 m，圓筒的內(nèi)徑不小于鉆頭的20 cm，圓筒根據(jù)設(shè)計位置的中心線埋設(shè)在10 cm，開口斷徑為1.2 m。在汽缸上部開孔設(shè)置1～2個紙漿口，使紙漿口高于小導(dǎo)孔的底部，將溢出的泥排出泥池，用泥泵輸送到回收池。

3.2.2 泥漿拌制

用于打孔的泥采用優(yōu)質(zhì)膨潤土，施工中經(jīng)常測量泥比重、黏度、砂含量和膠體率，使泥的頂棚面始終高于筒外位，泥漿比重如表2所示。

表2 泥漿比重

3.2.3 鉆進(jìn)

循環(huán)鉆頭首先在鉆孔中輸入一定數(shù)量的泥漿后，啟動砂石泵，正常后，開始逆循環(huán)鉆頭，在鉆孔底部慢慢地旋轉(zhuǎn)鉆頭：慢慢地鉆頭正常工作后，慢慢地擴(kuò)大轉(zhuǎn)速調(diào)整鉆頭的壓力，不能將水堵住鉆頭的進(jìn)口。

在開洞時，要經(jīng)常觀察水面和水位的情況，防止泥漿從軟管腳處泄漏，如果紙漿泄漏的話，要立即填埋，確保安全孔。

形成的孔位在符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，鉆頭應(yīng)繼續(xù)工作一定的時間，確保底部不會收縮，檢查孔的深度、孔徑、孔壁、垂直度等，發(fā)現(xiàn)尺寸不符合要求時立即采取有效措施。

測定孔底沉渣是否超過基準(zhǔn)值，如果超過基準(zhǔn)值則進(jìn)行二次清零。清除孔，設(shè)置鋼筋籠后，應(yīng)立即灌入混凝土，防止沉淀超額及孔壁崩塌，孔樁沉積的厚度應(yīng)控制在300 mm以內(nèi)。

3.3 土方開挖控制

（1）使用拱形部分，沿著人造拱形外側(cè)的弧形，先挖兩側(cè)拱形線的位置側(cè)的土，然后挖拱形附近的土，以確保工程效果。在開鑿尺寸滿足要求后，立即豎起鋼柵，C25網(wǎng)噴灑混凝土。

（2）嚴(yán)格控制挖土過程，避免鉆井過度。保證開鑿中線、標(biāo)高及小孔上下掌子面樓梯的長度符合設(shè)計要求，確保開鑿面平整，降低施工誤差、變形以及超挖等因素的影響。

（3）確保實(shí)時計量監(jiān)視手掌面，確保實(shí)時監(jiān)視數(shù)據(jù)反映手掌面施工狀況，拱形、拱形腿和墻壁的變形值超過設(shè)計要求值或發(fā)生突變時需要臨時支撐和及時施工，封閉形成閉環(huán)，并控制位移和變形。

（4）洞內(nèi)土方運(yùn)輸主要采用人工手推車結(jié)合小型農(nóng)用三輪車運(yùn)輸。上導(dǎo)洞渣土運(yùn)輸?shù)綑M通道后，通過設(shè)置在橫通道端頭外延1 m 的鋼板溜槽直接傾倒渣土，傾倒渣土前井底和橫通道的信號工必須確認(rèn)豎井底無人作業(yè)，確保人員安全。下導(dǎo)洞可以直接運(yùn)輸?shù)截Q井坑底。渣土由抓斗起重機(jī)從豎井坑底運(yùn)輸?shù)降孛娑淹翀觯儆裳b載機(jī)裝車運(yùn)走。

3.4 降水施工方法及施工工藝

本合同段內(nèi)的降水施工，考慮到場地和自身優(yōu)勢，降水井施工均采用泵吸反循環(huán)鉆施工，降水井直徑600 mm，全孔下入Φ400/50 mm 無沙水泥無砂管，井口下部3 m 的濾水管外回填黏土，井深范圍內(nèi)回填Φ3～15 mm濾料。降水施工工藝流程圖如圖3所示。

圖3 降水施工工藝流程圖

根據(jù)涌水量大小選取深井潛水泵的型號，潛水泵下放到設(shè)計深度，泵管連接緊密不漏水。其坑周圍暗埋排水管線與市政雨水排放系統(tǒng)連接，抽水通過主管道排入市政雨水系統(tǒng)。根據(jù)施工現(xiàn)場要求，降水井井口分為地面井和暗埋式兩種形式。暗埋式井口剖面具體如圖4、圖5所示。

圖4 暗埋式井口剖面

圖5 排水裝置

3.4.1 施工準(zhǔn)備

（1）降水項(xiàng)目是建筑結(jié)構(gòu)的附屬工程，在建設(shè)之前，應(yīng)將其與結(jié)構(gòu)施工單位最近得到的官方圖紙相比較。

（2）在施工過程中，施工與結(jié)構(gòu)施工要緊密配合，要對施工方法、分段劃分、臨時設(shè)施與井位的關(guān)系、工期安排等進(jìn)行細(xì)致的分析，如有矛盾，要及時協(xié)調(diào)。

3.4.2 施放井位

（1）在實(shí)施降水井井位前，應(yīng)對場區(qū)的地下管道進(jìn)行細(xì)致的勘查和核查，如果不能，可以采取人工開挖、探井等方式，以確保不存在各類障礙。

（2）為了避免各類障礙，可以在一定程度上改變井口的距離，井底與護(hù)樁外皮的距離為2.8 m，降水井的最大井距不應(yīng)超過12 m（只有部分），并且降水井的總量不能減少。

（3）降水井成孔。為了保證降水量，緩解洗井困難，各管井均采用泵吸反循環(huán)鉆井。井身構(gòu)造誤差：直徑偏差為±20 mm，垂直度偏差小于1%；該井的深度達(dá)到了設(shè)計的深度。

（4）替漿及下管。井筒采用無砂混凝土濾管，將井管置于預(yù)制水泥管靴上，并在水位下方纏繞1層80目的尼龍網(wǎng)，緩慢下降，在距離井口200 mm時接上節(jié)井管，并用尼龍網(wǎng)包裹，防止堵塞，垂直方向用3～4根30 mm寬、2～3m長的竹條與2根線將井管固定。為了避免上、下段的錯位，先將井筒沿井向垂直。吊放井筒應(yīng)垂直，并保持在井眼的正中央。為了防止雨水、泥沙、雜質(zhì)等掉入井內(nèi)，井筒應(yīng)高度不低于地面200 mm，并有臨時防護(hù)措施。

4 結(jié)語

綜上所述，地鐵暗挖車站PBA工法通過樁、梁、拱支撐組合形成整體，共同承受外力。施工在提供了更加安全可靠的保障的同時，提高了結(jié)構(gòu)的整體受力能力、施工的質(zhì)量和效率，減少了施工對路面交通道路的妨礙，降低成本的投入。針對暗挖車站復(fù)雜的地理環(huán)境，初期狹窄的工作面，施工單位應(yīng)充分做好施工準(zhǔn)備和關(guān)鍵工序的控制，能有效避免洞體塌方、市政管線破壞等事故，減少施工過程中的安全隱患。本文對類似地鐵車站的開挖提供了有效借鑒。