洞桩法先拱后墙修建地铁车站施工技术分析

洞桩法先拱后墙修建地铁车站施工技术分析

张景辉

中铁电气化局集团有限公司铁路工程公司

摘要：我国交通事业一直都在蓬勃发展，由于地面上交通压力已经十分巨大，所以有越来越多的城市开始修建自己的地铁工程。但是地铁工程往往存在着工期较长、工程总量比较巨大的特点，并且我国地质情况十分复杂，所以这样看来，选取合适的施工方式就尤为重要了。本文以北京某地铁车站为例，介绍了洞桩法施工方式，并且针对先拱后墙这种施工方式进行了详细介绍，希望能给以后的地铁施工提供一些参考，推动我国公共交通事业的发展。

关键词：地铁；车站；洞桩法；施工技术

该车站为背景地铁十号线中间的一个车站，该车站周围结构十分复杂，有道路也有桥桩。同时该地地质条件也非常复杂，不利于施工，地下水位很高，土层粘性较大。另外该地处于繁华市区，地上建筑十分密集，其地下也有很多管网分布。所以经过研讨之后，我们决定采用洞桩法施工的方式，一方面可以保证周围桥桩的稳定，另一方面也减缓地铁站施工给周遭地区带来的压力。实践证明，这种施工方式不会造成太严重的沉降，拱顶下沉得到了控制，整个地表下沉也有很大的减轻。

一、工程概况的介绍

该车站处于繁华市区，车流繁忙、周围建筑密布。整个车站走向为南北向，车站长度为180米，结构为分离岛式，但是该地铁站位于京广桥旁边，所以布置于东三环北路之下，其埋深大约为10米，迂回风道以及联络通道俱全。

整个车站在结构上属于双线双洞结构，并且分为地下一层和地下二层。展台总长度为120米，是两侧走廊的宽度各位6米，断面属性为单跨断面，单拱。本地铁车站是十号线和六号线的交叉换乘站。

该地区的地质结构从上到下，分别是杂质土、砂质粉土，然后是粉质黏土和砂层，最下面才是圆砾层和粉质粘土层。该地铁站施工就刚好处于砂层和圆砾层之中。

该地区地下水位较高，分为上层潜水和承压水，地下水位约为7米，承压水位深度约为21米，潜水层的水位约为14米，就水位来看，车该车站位于承压水层之中。

二、施工方式

施工所使用的洞桩法，其实质上就是将暗挖法接了了盖挖法之中的一系列特点，并且加以结合而形成的。总结起来就是在施工的时候，首先挖开一个小型的导洞，然后在导洞里面做一个钻孔桩，然后以此为基础，创造一个拱顶，之后在拱顶的支撑作用之下，继续进行开挖。

三、施工技术说明

在进行施工的时候，我们结合实际情况将其划分为两个部分，其一是车站主体，其二是竖井以及横向通道，但是施工过程中经常是采用穿插方式来进行的，这样才能创造工作面，给施工带来便利，保证施工的进度以及效率。下面本文将以竖井以及风道环节的施工作为案例，来展开说明。

施工顺序：风井→风道及主体小导洞→钻孔钻→桩顶冠梁→拱部初支→拱部土方开挖→拱部二衬→土方向下开挖→基底封闭→防水二衬→其他站内设施。

（一）风井部分。施工中风井作用：一是为人员、机械、材料、出土提供施工通道；二是作为作为今后的通风井。风井施工：采用钻孔桩、锚喷混凝土护壁，龙门提升架出土，模注钢筋混凝土衬砌(预留横通道开口位置)，井口设加强环，逆作法施工。井口及井内设出土提升架，电葫芦，步梯及风、水、电、通风、下料等管线。

（二）风道及车站主体部分。风道及车站主体部分按新奥法原理组织施工，共归纳为十二个个步骤。

施工总原则是小分块，快封闭，先修拱顶以尽量减少力的转换和对围岩的扰动。导洞掘进和扣拱施工中应遵循“先预报，管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”及“先撑后挖，及时支撑”的原则。

第1步:在风井侧壁按小导洞净空尺寸(小导洞宽4m，高5m，端部加长4m以利于钻孔桩施工)，开口破除初期支护，洞口周边设钢筋混凝土加强环予以加固。小导洞施工采用小导管注浆加固地层，先开挖近建筑物和桥桩侧小导洞，两小导洞施工前后拉开距离，间距不小于10m，上下台阶法开挖，格栅网喷混凝土支护，导洞钢架预留接头。

第2步:小导洞初支完成后，在左右导洞内由内向外倒退着施作钻孔桩，（桩径φ800、φ1000，间距1.2m、1.5m），钻孔桩应跳做。待桩柱完成后，视情况在边桩间进行帷幕灌浆，分别施作桩顶纵梁，桩内钢筋甩出预留。

第3步:在导洞内施作主体拱部格栅钢架拱脚，纵向间距0.5m，与导洞格栅钢架预留接头相连。

第4步:立模回填导洞内拱架及其背后空隙。

第5步:拱部超前小导管注浆加固地层，开挖上部土体至第一开挖面，架设拱部初支格栅钢架，施作初期支护，必要时设置临时竖撑。

第6步:待拱脚回填混凝土和主拱初支达到设计强度后，拆除临时竖撑，向下开挖土体至中板下一定距离，拆除永久结构断面范围内导洞格栅钢架，导洞格栅纵向拆除长度应根据监控量测严格控制。

第7步:铺设边墙、拱部防水层，及时施作二衬，站厅层封闭成环，预留边墙钢筋。

第8步:向下开挖土体到钢管撑下0.5m标高，桩间喷射50mm厚C20混凝土找平，必要时桩背后注浆加固，架设腰梁及钢管撑。

第9步:继续开挖土体到基底标高，桩间喷混凝土，施作底板垫层。

第10步:铺设底板防水层及细石混凝土保护层，浇筑底板及部分边墙，边墙水平施工缝应留在高出底板表面不小于1.5m的墙体上。

第11步:待底板达到一定强度，跳拆钢管撑，铺设侧墙防水层，浇筑侧墙混凝土与上层边墙相接。

第12步:施做车站内部结构，车站土建施工完成。

四、施工效果

（一）该方法的优势

这种方式首先是在无水的地层展开施工，所以可以有效避免地表沉降情况，很好地保护了低下水资源。并且在导洞施工的时候，其地址调查报告可以重复利用，这也给施工带来了很大的便利。在施工过程中作业面比较宽广，所以施工进度得到了保证。

（二）该施工方式的不足

由于在导洞内进行钻孔灌注桩作业空间小，使泥浆处理、下钢筋笼、灌筑水下混凝土都较困难，且质量控制难度较大。但随着工程机械技术的不断发展，相信这个问题可以克服。中桩破除量大，初期支护废弃量和边、导洞回填圬工量也较大，减少废弃工程量有待进一步研究。先拱后墙施工易产生混凝土收缩裂缝，为衬砌薄弱环节，建议今后采用顺作法先墙后拱进行施工。

五、结语

由于该地区地下水位很高，所以在该地区施工的时候应该做好防水方案，并且将其编制到整个施工方案计划当众，这样才能保证防水施工能够协调统一起来，并且做好技术交底工作。其实整个防水工程中，任何一处都马虎不得，所以应该从细节入手，防止出现施工过程中的瑕疵。但是当前不应该盲目追求混凝土的强度，一旦收缩加大，就会造成比较严重的收缩缝问题，但是当前在我国的地铁施工中，混凝土的强度普遍较大，所以这种施工方式仍然不够完善，有待于进一步解决。

参考文献

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