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洞樁法施工在北京地鐵中的應(yīng)用論文
摘要：結(jié)合北京地鐵十號(hào)線光華路站中洞施工實(shí)例，介紹了洞樁法的施工工藝，進(jìn)一步探討洞樁法的施工關(guān)鍵和施工難點(diǎn)，提出了相應(yīng)的解決措施，為其他大跨地鐵施工提供重要的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：地鐵車站，淺埋暗挖，洞樁法
引言
隨著地鐵施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，地下工程界不斷創(chuàng)新，提出了許多新的施工方法，其中淺埋暗挖洞樁法就是很有代表性的一種。該方法在傳統(tǒng)淺埋暗挖分部法的基礎(chǔ)上吸收了蓋挖法的特點(diǎn)，靈活多變，適用范圍極廣[1]。淺埋暗挖洞樁法在北京地鐵十號(hào)線多個(gè)車站工程中得到成功應(yīng)用，充分證明其在松散軟弱地層中進(jìn)行淺埋大斷面洞室開(kāi)挖是可行的，該方法具有良好的發(fā)展前景和推廣價(jià)值�，F(xiàn)以北京地鐵十號(hào)線光華路站中洞施工為例，介紹洞樁法的施工技術(shù)，探討淺埋暗挖洞樁法的施工關(guān)鍵和技術(shù)難點(diǎn)，并提出相應(yīng)的解決措施。
1 工程概況
光華路位于東三環(huán)路與規(guī)劃商務(wù)中心街交叉口，為單跨三洞地下局部雙層分離島式車站，中間為雙層結(jié)構(gòu)，兩側(cè)站臺(tái)為單層結(jié)構(gòu)，三洞間以通道相連，車站的主體為南北向布置，起點(diǎn)里程為K20+526。084，終點(diǎn)里程為K20+695。284。
車站總長(zhǎng)169。2m，總寬度46。7m，中間洞寬14。4m，兩側(cè)洞寬10。81m。單側(cè)站臺(tái)寬度4。5m，線間距40m。車站共設(shè)東南、東北、西北、西南四個(gè)出入口，兩個(gè)風(fēng)井和風(fēng)道分別位于車站南北兩端。車站結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1所示。中洞為雙層結(jié)構(gòu)，覆土厚度為7。4m，采用洞樁法施工。
2 光華路地鐵站中洞洞樁法施工
2。1 中洞洞樁法施工工序
光華路車站主體中洞為單跨雙層結(jié)構(gòu)，采用洞樁法施工。首先施作兩側(cè)小導(dǎo)洞，小導(dǎo)洞開(kāi)挖尺寸寬×高為5600mm×6400mm，初支厚度為300mm。再在小導(dǎo)洞內(nèi)施作800@1200的鉆孔灌注樁，樁頂設(shè)1600mm×1650mm的縱梁，然后施作中洞拱部初支和二襯，在中洞拱部結(jié)構(gòu)的支護(hù)下向下開(kāi)挖土方，逐層架設(shè)水平施工橫撐，直到結(jié)構(gòu)底板，然后再由下至上逐層拆除橫撐施作二襯底板和邊墻。
2。2 主要施工方法和技術(shù)措施
2。2。1 導(dǎo)洞內(nèi)灌注樁施工
中洞圍護(hù)樁樁徑為800mm，間距1200mm，樁長(zhǎng)22。5m，錨入車站底板下13。83m，樁身混凝土標(biāo)號(hào)為C30，共計(jì)240個(gè)樁。圍護(hù)樁需在中洞兩側(cè)導(dǎo)洞內(nèi)進(jìn)行施工，導(dǎo)洞凈高5。80m，凈寬5。00m，樁位在導(dǎo)洞底板靠邊墻側(cè)，操作凈高度約為5m左右。
鉆孔樁施工需在中洞導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)收后進(jìn)行，由于施工場(chǎng)地條件的限制，鉆進(jìn)和運(yùn)輸都存在相當(dāng)難度。由于東南豎井進(jìn)場(chǎng)較晚，南端橫通道尚未施工，只能從北端橫通道施工鉆孔樁，為避免鉆機(jī)間施工的相互干擾，將鉆孔樁分為4組，每臺(tái)鉆機(jī)施工1組，即60根樁。鉆孔樁施工采用改型反循環(huán)鉆機(jī)，每個(gè)導(dǎo)洞安排兩臺(tái)鉆機(jī)，按由內(nèi)向外跳二鉆一順序施工，從就近風(fēng)道出渣運(yùn)輸，兩端風(fēng)道導(dǎo)洞內(nèi)設(shè)泥漿沉淀池，廢漿經(jīng)就近風(fēng)道運(yùn)出。
2。2。2 縱梁施工
鉆孔灌注樁施作完成后，鑿除樁頭，進(jìn)行樁頂縱梁施作，縱梁長(zhǎng)143。8m，截面尺寸寬×高為1600m×1650m，采用C30商品混凝土。每個(gè)縱梁分五段施工，各段長(zhǎng)度30m左右，鉆孔灌注樁樁頂清理、樁身質(zhì)量檢查、鋼筋綁扎、模板和支撐的安裝及混凝土澆筑等工序的施工采用流水作業(yè)，加快工程進(jìn)度。出入口段應(yīng)先將縱梁下部的鉆孔樁接高至梁底標(biāo)高位置后再施工縱梁�？v梁模板及支撐采用組合鋼模板+方木支撐體系，應(yīng)保證鋼模板及支撐體系的剛度和強(qiáng)度。混凝土澆筑采用泵送C30商品混凝土，插入式振搗棒振搗。
2。2。3 扣拱施工
在中洞扣拱施工中，先施作導(dǎo)洞內(nèi)初支結(jié)構(gòu)，再開(kāi)挖兩個(gè)導(dǎo)洞之間拱部土方，施作導(dǎo)洞之間的拱部初支，中洞拱部連為一體，共同受力。施工中格柵鋼架的連接處理的好壞，直接影響格柵安裝的精度以及初期支護(hù)的機(jī)構(gòu)質(zhì)量，是洞樁法施工中的關(guān)鍵問(wèn)題。下面對(duì)施工中格柵拱架連接主要的幾個(gè)問(wèn)題及相應(yīng)的施工措施加以說(shuō)明。
1）拱腳處連接。施工中首先在縱梁上預(yù)埋地腳螺栓和鋼板，小導(dǎo)洞內(nèi)格柵連接板與縱梁上預(yù)埋的地腳螺栓直接連接，同時(shí)與預(yù)留鋼板焊接，地腳螺栓錨固長(zhǎng)度不小于35d。
2）小導(dǎo)洞內(nèi)格柵和小導(dǎo)洞之間格柵的連接。在小導(dǎo)洞內(nèi)超前2m~4m破除導(dǎo)洞與拱部格柵連接處的混凝土，割除下部導(dǎo)洞格柵，將小導(dǎo)洞之間的初支格柵與切割后的導(dǎo)洞格柵直接連為一體，施工中預(yù)埋注漿管，噴混凝土后及時(shí)背后注漿。
3）拱頂格柵連接及下部土方開(kāi)挖施工。兩個(gè)導(dǎo)洞之間初支結(jié)構(gòu)凈寬度為9。063m，弧長(zhǎng)為9。615m。結(jié)構(gòu)拱部處于粉細(xì)砂層中，開(kāi)挖易引起塌方，因此初支格柵采用3段，使格柵連接點(diǎn)偏移拱頂，避免拱頂變形過(guò)大。同時(shí)施工中分三部分開(kāi)挖，先開(kāi)挖兩側(cè)土方，安裝鋼格柵噴射混凝土后再開(kāi)挖中部土方，安裝鋼格柵噴射混凝土封閉上拱。為控制地表沉降，開(kāi)挖施工中留置核心土。
2。2。4 大管棚超前加固施工
由于車站主體結(jié)構(gòu)中洞位于東三環(huán)道路中心下面，中洞長(zhǎng)148。2m，從北向南為下坡，坡度為2‰，上覆土只有7。4m，地面交通繁忙，車流密度較大，而且地下管線密布，為減小地表沉降，保證地下管線和地面交通安全，在車站中洞洞樁法施工中采取大管棚施工和小導(dǎo)管注漿聯(lián)合超前支護(hù)方法。
大管棚施工兩側(cè)對(duì)打，每側(cè)管棚長(zhǎng)度77。5m，設(shè)在拱部60°范圍內(nèi)，每側(cè)33根。管棚采用159×8mm無(wú)縫鋼管，環(huán)向間距300mm，開(kāi)口處每根管棚中心距中洞拱部初支結(jié)構(gòu)外皮輪廓線250mm，縱向搭接5m，管內(nèi)填充水泥砂漿。
2。2。5 橫撐施工
中洞開(kāi)挖過(guò)程中，在中洞拱腳處會(huì)產(chǎn)生很大的水平力，使拱腳產(chǎn)生水平位移，施工中若不采取相應(yīng)措施，中洞拱部會(huì)因拱腳水平位移過(guò)大而失穩(wěn)，或引起地表沉降過(guò)大。針對(duì)這種情況，在兩側(cè)拱頂縱梁之間設(shè)置拉桿并預(yù)加拉力，即施工中的第一道橫撐。橫撐采用的是600的鋼管，長(zhǎng)13m，水平間距為3。0m。第一道橫撐位于縱梁處，兩端需與縱梁施工時(shí)預(yù)埋螺栓連接。施工時(shí)，橫撐兩端鋼板與梁內(nèi)預(yù)留鋼板沿周邊焊接在一起，以保證橫撐的抗拉強(qiáng)度。之后的第二道、第三道格柵設(shè)置方法相同。施工中對(duì)初期支護(hù)進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量，及時(shí)調(diào)整橫撐預(yù)應(yīng)力值，以控制變形和地表沉降。
2。3 施工的特點(diǎn)和安全保證措施
1）由于中洞結(jié)構(gòu)跨度很大，中洞拱部初支結(jié)構(gòu)凈寬度為16。271m，覆土厚度8m左右，扣拱時(shí)機(jī)的選擇對(duì)初支結(jié)構(gòu)變形和地面沉降的影響很大。
2）光華路站是在中洞導(dǎo)洞之間初支結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)行扣拱，扣拱完成后施工下部土方及結(jié)構(gòu)，確保結(jié)構(gòu)施工的安全。
3）扣拱施工需鑿除導(dǎo)洞的部分結(jié)構(gòu)，分段進(jìn)行施工。
4）拱部初支結(jié)構(gòu)和扣拱施工中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，包括拱頂沉降、收斂和鋼筋應(yīng)力等。
5）施工中必須嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、強(qiáng)支護(hù)、短開(kāi)挖、早封閉、勤量測(cè)”的施工原理，做到隨挖隨支。
6）施工中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，地表下沉、拱頂下沉及周邊收斂等常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目必須認(rèn)真監(jiān)測(cè)，掌握第一時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)開(kāi)挖頻率、格柵間距、上下臺(tái)階間距和注漿情況的控制，并及時(shí)反饋信息，以根據(jù)實(shí)際情況修正設(shè)計(jì)參數(shù)，確保施工安全。
3 體會(huì)與建議
1）在洞樁法施工中，前后施工環(huán)節(jié)都相互影響，這種聯(lián)系是由預(yù)埋件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，預(yù)埋件的準(zhǔn)確定位直接影響洞樁法的施工質(zhì)量及施工進(jìn)度。準(zhǔn)確的預(yù)埋件可以為后續(xù)施工帶來(lái)便利，預(yù)埋件的偏差給后續(xù)施工帶來(lái)極大的困難。因此，施工過(guò)程中應(yīng)加大測(cè)量力度，準(zhǔn)確定位預(yù)埋件，確保前后工序的順利銜接。
2）在洞樁法施工中要合理考慮施工工序，既要考慮洞樁法自身的施工工序，又要考慮整個(gè)施工過(guò)程的施工工序。例如光華路車站主體施工中，兩側(cè)洞的開(kāi)挖和中洞的開(kāi)挖是相互影響的。中洞向下開(kāi)挖會(huì)釋放側(cè)洞邊墻的部分被動(dòng)土壓力，加大側(cè)洞邊墻的側(cè)向變形；同時(shí)側(cè)洞開(kāi)挖產(chǎn)生的土體沉降會(huì)加大中洞圍護(hù)樁側(cè)向受力。因此，施工中要合理組織主體群洞結(jié)構(gòu)的施工工序，充分利用地層的時(shí)間、空間效應(yīng)，降低工序的相互影響。
3）洞樁法在施工大跨隧道中的應(yīng)用前景極好，但同時(shí)它又是一種較新的地鐵隧道施工方法，可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)比較少，在施工過(guò)程中需要不斷改善工序和施工工藝。目前光華路地鐵項(xiàng)目正在進(jìn)行中，文中提到的各項(xiàng)施工技術(shù)仍需要驗(yàn)證和不斷創(chuàng)新推廣。
參考文獻(xiàn)：
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