浅谈洞桩法在轨道交通工程中的运用

浅谈洞桩法在轨道交通工程中的运用

梁建波

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摘要 :轨道交通的发展见证了国家工业化、城市化的发展，人口向城市的持续迁移和对交通越来越大的需求促进轨道交通的持续发展，目前广州轨道交通项目大多处于中心城区，施工面临着地质复杂、管线驳杂、周边房屋与构筑物交错、核心地段市政道路敏感、借地征拆困难等多种因素的影响与制约，在中心城区采用暗挖法施工成为不可避免、无法回避的工法。广州东风路、黄埔大道、中山大道等核心地区、核心路段广州在建的轨道交通11号线、13号线二期等工程，如流花路站、华景路站、天河东站、沙河站、纪念堂站、仓边路站、农林下路站、梅东路站、白马岗站等共十余座车站均采用了洞桩法进行暗挖施工。

洞桩法的应用一方面破解了中心城区施工条件的制约，另一方面解决了在广州复杂地质条件下的复合地层中进行大断面安全、有效开挖遇到的难题，本文分析总结洞桩法施工过程中风险管控与安全质量监管重难点，对促进、提升轨道交通洞桩法管理具有重要的意义。

一、洞桩法工艺简述

洞桩法是浅埋暗挖施工工法的一种类型，其结合了盖挖法和暗挖法的优势，施工工艺主要包含开挖导洞，然后在导洞内施作桩、底纵梁、中柱、顶纵梁等，接着开挖并施作扣拱，形成由“桩（墙）-梁-拱”的支撑体系再向下开挖土体并施作车站内部结构。洞桩法最早应用并成熟于北京地铁项目，后在青岛、重庆、乌鲁木齐等地推广应用，多地的成功案例表明，洞桩法能够有效地控制地表沉降，保障施工与周边环境的安全，当地层参数较差，尤其是在土质或软弱（Ⅵ级）围岩条件下，洞桩法较其他常见暗挖施工方法（中洞法、侧洞法、CRD法等）具有支护形式合理、沉降可控、施工安全度高、较好的经济效益等优势。

二、洞桩法在广州地区应用过程中存在的重难点、问题及原因分析

洞桩法通常适用于土层较软、稳定性较差、地下水位较高或仅可使用较小面积场地进行施工的情况。在此情况下，相比于常规暗挖法洞桩法的施工速度较快，对周围环境的干扰也较小。但是，洞桩法需要使用专业的设备和技术，施工难度较大，施工成本也相对较高。通过对广州地铁应用洞桩法施工车站的实地调研，洞桩法在广州地区应用的重难点及问题如下：

1、隧道开洞风险大。相比常规的隧道开洞，横通道开洞是在竖井侧壁开洞，导洞和扣拱是在横通道侧壁开洞，它们涉及工序转换和复杂的受力转换，容易发生侧壁支护坍塌、涌水涌沙等险情。

2、隧道暗挖过程风险大。导洞的设计是沿车站通长设置的3到4个平行的相邻隧道，隧道间距小，开挖施工对相邻隧道的土石扰动加大了工程地质风险，相邻的多个隧道形成群洞效应，容易发生开挖面突然坍塌、掉顶等险情。

3、狭小有限空间内作业风险大。横通道与导洞这些隧道纵横交错、空间狭小，同时导洞内还需进行人工挖孔桩、钢管柱等工序作业，在有限空间内如果存在通风换气不畅就会造成人员缺氧、中毒、昏迷、窒息等险情，应急逃生通道少、上下应急联络困难等问题都会是应急救援中的巨大难题。

4、人口密集区域爆破作业风险大。爆破作业的紧邻着已完成的初期支护结构甚至已完工的永久结构，爆破产生的振动、冲击波等对工程自身的结构以及机械设备、监测设施等会有不同程度的影响，可能会造成支护结构开裂、破坏，设备设施损坏；同时周边的居民会对爆破作业所产生的震动、响声有比较明显的感受，易造成居民投诉甚至恐慌等问题。

5、施工缝的处理质量管控，洞桩法在广州地铁的应用中，采用的是逆作法或半逆作法。主体工程的施工缝处理质量好坏，直接影响到车站结构抗渗漏性能。

三、对策与建议

企业是安全生产的首要责任，健全完善风险分级管控和隐患治理双重预防机制，是全面提升项目对洞桩法施工工程的安全管控水平，最大程度降低施工风险，保证周边建筑物、环境与施工作业和人员的“双安全”的必要手段和要求。对洞桩法施工的风险应严格按照风险分级管控程序的四个阶段七个步骤开展实施，即尽早进行危险源识别、及时进行风险评价、提高风险控制、定期进行效果验证与更新。重点做好：

1、建 (构) 筑物及管线基础资料收集、周边环境影响分析及保护工作。对工程周边环境要进行系统的全面排查和分析，收集并核实地下管线和建 (构) 筑物资料，确保成果资料的真实性，并委托有资质的机构对周边设施进行全面调查和鉴定，形成鉴定报告。对废弃老旧水管，要核实并排空管内滞水: 对废弃人防工程，应检查是否存在背后空洞水囊，必要时可提前回填处理，确保拱顶无水施工。

2、摸清水文地质情况，掌子面必须采用超前水平钻、物探等手段进行连续的超前地质预报，严禁在地质不明时冒险实施开挖作业。在风化不均、软弱地层、溶蚀空洞风化深槽等风险区在详勘基础上加密钻孔实施施工勘察，摸清拱顶水文地质情况。如掌子面采用超前水平钻探，长度不低于 30m，搭接不少于 5m，加深炮孔不低于 5m，搭接不少于 2m。

3、做好施工参数管理，确保施工每个循环做到连续作业。应根据工程具体地质和环境条件，经试验确定合理的开挖方式、循环进尺、衔接时间要求及掌子面步距等参数，

控制掌子面作业人数。严禁施工中擅自调整设计参数，掌子面脱岗离人、超限员作业、超限定时长支护作业及超掌子面步距作业。

4、监控量测严格落实“信息化施工”。中心城区除常规监测外，必须进行土体分层坚向位移监测，开挖断面按 10m间距布置分层竖向位移监测点。拱顶上方的给水管、雨污水管等重要管线必须布设直接监测点。严禁擅自修改、编造监测数据，故意漏报、迟报、瞒报监测数据。

5、细化、梳理风险管理各个关键工序与环节，有针对性开展有限空间作业、人工挖孔桩、爆破作业等方面的隐患排查与过程旁站监督，建立危大工程巡查记录与隐患排查台账，问题清单有跟踪、有回复、有落实。

结束语:总体来说，洞桩法在城市核心区域具有独特的优势，通过总结洞桩法施工过程中风险管控与安全质量监管重难点，对促进、提升轨道交通洞桩法管理具有一定的的意义。

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