洞樁法施工技術在地鐵車站工程中的應用

馬占起

中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南分院，山東濟南 250022

1 工程概況

某地鐵站位于市政道路交叉口位置，車站形式為雙層、單柱雙跨式箱型框架結構，車站總長為185.6m，總建筑面積約12 635m2，車站共設置有3個出入口、2座風道和風井及1個殘障電梯井和1個消防通道。受施工場地周圍環境的限制，為盡量減少與控制施工過程對地鐵站周邊市民正常生產和生活及市政交通的影響，該地鐵站主體結構工程施工采用礦山法進行全暗挖施工；同時為控制基坑結構施工引起的周邊地面沉降變形位移，確保周邊建筑結構和市政道路及地下管道設備的安全穩定，該主體結構選擇采用對地層和環境影響均較小的洞樁法進行結構施工。

2 洞樁法施工原理及特點分析

應用洞樁法進行地鐵車站工程的施工，即將地上框架結構的傳統施工技術與暗挖法進行有機結合，在施工場地范圍地面上不具備直接施工基坑圍護結構的條件時，可在地下預先暗挖完成的導洞內進行圍護邊樁、中柱、底梁和頂梁、頂拱結構的施工，使其共同構成樁、梁、拱支撐的整體框架受力體系，承受基坑及主體結構施工過程中的各類荷載；在頂拱和邊樁結構的整體圍護下，在地下逐層向下開挖，同時對內部結構進行施工，最終形成由外層圍護邊樁及頂拱初期支護與內層結構二次施工組合而成的永久承載體系。在地鐵站工程中采用洞樁法施工的主要特點如下：

1）對施工場地地面和周邊環境的影響相對較小，適用于受交通條件及周邊環境條件嚴格限制無法進行明挖施工的地下工程施工；

2）由于施工過程中引起的地面沉降變形相對較小，對保護工程施工場地周邊的市政道路、建筑結構和附近的地下設施（如橋樁、管道等）的結構穩定和正常運營有利，達到安全施工的目標；

3）與其它大跨度結構暗挖施工技術（如中洞法、CRD法等）相比，在地鐵站工程中采用洞樁法施工，其結構受力條件相對更好，廢棄工程量少，周邊地面沉降小，場地空間利用率高，而且其成本造價也相對較低，工程經濟效益相對更好[1]。

3 洞樁法施工方法和步驟

施工豎井施工開挖至設計深度，完成井底封閉施工后，通過地下橫向通道按先下后上，先側邊后中間的先后順序對地鐵站主體結構的6個導洞進行開挖施工；導洞施工完成后在下部邊導洞內先進行條形基礎施工，下部中導洞內進行底縱梁施工；下部基礎結構完成后，在上部邊導洞內先進行挖孔灌注樁和樁頂冠梁施工，再在中部上導洞內進行挖孔吊裝鋼管柱施工，最后進行柱頂縱梁澆筑施工；待主體結構的樁、柱、梁體系基本形成后，可對地鐵站主體結構上部導洞間的主體拱部土體部分進行開挖，并及時施工初期支護結構，形成初期主體支撐頂拱；最后在樁、梁、拱框架支撐體系的圍護下，逐層向下開挖土體并同時進行相應結構混凝土的澆筑施工，即按逆筑法完成整個地鐵車站主體結構的施工[2]。

4 洞樁法施工關鍵技術

4.1 導洞開挖及群洞效應的控制

該地鐵站主體工程中，6個施工導洞之間的設計間隔距離僅有6.8m，在導懂開挖過程中有效避免開挖施工的相互影響，合理設置各個導洞的開挖順序，避免群洞效應所引起的較大地面沉降，確保施工場地周邊地下設施和周邊環境的穩定和安全，是施工導洞開挖過程中需要解決的重點技術問題。實際施工中，主要采取了如下措施：

1）合理設置各個施工導洞的開挖順序，按先下后上，先側邊后中間的施工順序依次進行開挖，在施工導洞的開挖過程中及時跟進支護設置；

2）根據施工現場的工程監測分析結果，及時反饋施工信息以指導施工導洞的設計修改和施工調整，及時調整支護結構的設計參數和施工方法，是確保安全施工的重要手段；

3）實際施工時，各施工導洞之間的位置在橫、縱向均再拉開擴大一定的距離，下導洞超前上導洞10m～15m重新設置，減小施工過程中的相互干擾；

4）施工導洞應分臺階快速開挖施工，以減少對場地地層的擾動；同時加強初期支護結構的設置，支護結構應及時封閉成完整環狀結構，可有效減小導洞的沉降和變形。

4.2 主體扣拱結構施工

該地鐵站工程的主拱地層土質較差，且含水率相對較高；單個主拱開挖跨度達11.2m，雙跨對稱同時開挖達22.4m范圍，且中間支撐結構截面相對較窄，中、上部施工導洞土層受主拱開挖的影響受力復雜，該大跨扣拱結構開挖施工的難度相對較大；同時，該地鐵站結構頂部還設有多條雨污水管線與車站并行，距結構頂部近且多存在滲漏現象，扣拱結構施工過程中如何保證地下管線的正常使用也是該工程的一大難點。實際施工時，主要采取了如下施工措施：

1）扣拱部位采取分部開挖，有效減小的實際開挖跨度，階段性縮短了循環作業的時長，分部開挖面完成后及時將開挖后的地層閉合成環，解決了開挖跨度大的問題；

2）在開挖施工接近地下管線位置時，預先施打必要的水平探孔，確定施工前方的詳細水文地質情況，地層中存留的殘留積水還可通過探孔及時排出；

3）加強施工過程的實時監控測量，對洞室拱頂自身沉降和管線沉降量應重點監測。當監測變形量和變形速率超過預先設定的警戒值時，應立即采取相應的應急措施，如加強預加固處理、初期支護、增設臨時支撐結構、調整開挖工藝或步驟等。嚴格遵循短開挖、強支護、快封閉、勤監測的原則。

4.3 逆作結構防水技術

由于受施工場地和操作空間的限制，施工過程中結構防水板的預留和保護都存在較大的困難，施工縫位置的防水處理質量也難以保證；另一方面，由于混凝土凝固收縮的特性，結構施工縫位置下部混凝土澆灌施工時，其縫隙處難于澆灌密實而存有空隙，使得采用逆作法施工的地下結構在施工縫位置容易產生滲漏水的現象，嚴重時可造成工程質量缺陷甚至結構安全隱患，影響結構使用功能的充分發揮[1]。實際施工中采取的主要措施如下：

1）將施工縫盡量設置在結構受剪相對較小且便于施工的部位，施工時應留出足夠的作業空間確保下部邊墻混凝土的施工能順利進行。為確保下部混凝土結構澆灌密實，逆作施工縫應留設成臺階式或斜縫形式，以便下部混凝土結構澆灌和振搗施工的實施；

2）結構施工縫位置應采取多道防線、綜合防治的防水措施。實際施工時，設置了雙道遇水膨脹嵌縫膠與預埋注漿管進行施工縫防水處理；

3）主扣拱結構的二襯混凝土，采取對稱同步澆筑的工序進行澆筑施工，確保中間鋼管柱頂縱梁在結構兩側的受力平衡。

5 結論

在該地鐵車站工程中，通過應用洞樁法進行施工，成功解決了因工程地質和場地水文條件，施工場地附近地面交通運輸及周邊建筑、環境條件等狀況不允許采用明挖法進行施工的難題，為類似工程的施工提供了一定的參考和借鑒。

[1]鄺健政，等.巖土注漿理論與工程實踐[M].北京：科學出版社，2001.

[2]朱澤民.地鐵暗挖車站洞樁法(PBA)施工技術[J].隧道建設，2006，26(5).