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1、地铁暗挖车站扣拱施工技术摘要:介绍了X市地铁十号线苏州街暗挖车站“PBA”洞桩法施工中的关键技术———扣拱施工技术,包括施工难点、施工方法及施工留意事项等,可为类似工法施工供应借鉴和参考。“PBA”洞桩法的原理就是将传统的地面框架结构施工方法(即在地面先做基坑围护桩,然后从上向下进行基坑土方开挖,必要时加撑防止基坑变形,开挖究竟后从下向上施作框架结构)和暗挖法进行有机结合,即在地面上不具备施作基坑围护结构条件时,改在地下提前暗挖好的导洞内施作围护边桩、中柱、底梁和顶梁、顶拱,共同构成桩、梁、拱(PBA)
2、支撑框架体系,承受施工过程的外部荷载,然后在顶拱和边桩的保护下,逐层向下开挖土体,施作内部结构,最终形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。在桩、梁体系完成后,则进行支撑拱的施工,俗称扣拱施工。由于本工法对施工引起的地层沉降变形要求相对较高,因此安全顺序地将顶部大拱施作完成就成为本工法成败的关键。1工程概况6X市地铁十号线一期工程苏州街站位于海淀南路与苏州街交叉路口,站位与海淀南路基本平行。车站形式为两端双层暗挖,中间单层暗挖单柱双跨侧式车站。车站总长195m,总建筑面积126
3、27.7m2。车站共设置了4个出入口和两座风道及风井。为便利施工,在风道挑高段起点位置各设一座施工竖井。车站通过主要地层从上至下为:粉质黏土层、粉土层、圆砾卵石层、中粗砂层、粉细砂层、粉质黏土层、卵石圆砾层,基底位于卵石圆砾层。站体施工范围内存在上层滞水、潜水、承压水,结构大部分位于潜水层,结构底板位于承压水层,三层水对站体地下施工均造成影响。2周边环境站位处路面下各类既有管线密集,对车站施工有影响,需保护的地下管线达20条之多,且大多为雨污水管、自来水管、燃气管等对施工产生较大影响的管线,道路交通繁忙
4、,车站周边为高层商业区和住宅区。施工受周边环境影响较大。3施工工艺由于受四周环境的限制,为削减对周边居民、商业经营活动及交通的影响,车站施工采用矿山法全暗挖施作。其中主站体两端设计为单柱双层双跨拱形结构,拱部初支厚350mm,边桩为d1000mm挖孔桩,拱部及边墙结构厚600mm,中板厚550mm,底板厚1000mm,中柱为d1000mm钢管混凝土柱,双层暗挖段共长166.0m,开挖宽度22.5m,开挖高度17.15m,覆土厚6.0m～7.0m,局部仅有3.4m～4.5m。为掌握地面沉降变形和确保周边环
5、境的安全稳定,双层结构采用了对地层和周边环境影响均较小的“PBA”洞桩法进行全暗挖施作。6施工竖井开挖到位井底封闭后,通过横通道按先下后上,先两边后中间顺序进行主站体6个导洞的开挖;然后在主体下部边导洞内施作条形基础,下部中导洞内施作底纵梁;之后在上部边导洞内施工挖孔灌注桩和桩顶冠梁,中部上导洞内挖孔吊装钢管柱,接着浇筑柱顶纵梁;待主体桩柱梁体系形成后,开挖车站主体上部导洞间主体拱部土体,准时施作初期支护,形成主体初支顶拱;然后在桩、梁、拱框架支撑体系的保护下,边向下开挖土体边施作结构混凝土,按逆筑法完
6、成车站主体结构。4扣拱施工难点本工法在桩、梁体系(即边洞内条基、边桩及桩顶冠梁,中洞内底纵梁、钢管混凝土柱和顶纵梁)完成后,接下来将进行初期支护主拱的施作,以形成桩、梁、拱框架支撑体系。扣拱施工存在以下难点:(1)大跨度开挖施工风险大。一是单个主拱开挖跨度已达11.3m,双跨对称同时开挖则将达22.6m,中间顶纵梁相对较窄,中上导洞土层受主拱开挖影响受力复杂。二是结构所处位置地下水位高,工程地质条件差,局部位于粉细砂层中,自稳性较差,开挖后易坍塌。拱顶存在管线渗漏水等上层滞水,是施工中的一大隐患。三是对
7、称开挖作业时间长,又需破除主拱与边洞连接处边洞初支,作业时间会更长,并且破除初支过程中对地层扰动大。(2)大跨对称开挖对管线安全影响大。由于本站地下管线密集,需进行保护管线较多,双层结构顶部有6条管线与结构并行,距结构较近且多是雨污水管,在中上导洞开挖过程中已发觉雨污水管存在渗漏,对主拱开挖施工安全存在很大隐患。因此扣拱施工中确保众多管线不渗不裂正常使用也是本工程的一大难点。5施工方法6为降低施工风险,确保结构上方地下管线安全和周边环境稳定,在主体桩柱、梁体系形成后,采取分部扣大拱的施工方案。首先施作边
8、洞内主拱拱脚初支并对初支背后进行回填,然后分部开挖车站主体上部导洞间主拱土体,并准时施作初期支护,分部闭合形成主体初支大拱,完成初支扣拱的施工。桩、梁、拱框架支撑体系形成后,再拆除临时支护,由上向下进行结构的施工。扣拱施工工序见图1。详细做法如下:(1)导洞内桩、梁体系形成后,在中上边导洞内架立工字钢竖撑,施作主拱拱脚初期支护和背后回填混凝土。(2)分部开挖主拱边导洞侧半拱并准时进行初期支护和临时支护。(3)对称同时开挖支护主拱剩余部分,并
