石家莊長安公園地鐵站洞樁法施工工藝應(yīng)用

孫 斌，王立華，解炳烈，楊 磊

(中土大地國際建筑設(shè)計有限公司，河北石家莊 050000)

由于軌道交通具有運(yùn)輸量大、快捷準(zhǔn)時、舒適安全、充分利用地下空間、綠色環(huán)保等特點，隨著我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和城市建設(shè)需要，將有更多的城市把軌道交通作為解決城市交通擁堵問題的有效手段，加入地鐵城市行列。石家莊地鐵是服務(wù)于石家莊市的城市軌道交通。是河北省第一座、華北地區(qū)第三座擁有地鐵的城市。洞樁法施工工藝因具有征地拆遷少，施工期間對路面交通和周圍居民生活影響小等優(yōu)勢特點；特別對于近接建(構(gòu))筑物的復(fù)雜環(huán)境中控制地層變形，保障市政道路、地下管線設(shè)施安全具有明顯優(yōu)勢[1]。因此洞樁法施工在石家莊地鐵施工中得以應(yīng)用。根據(jù)洞樁法施工技術(shù)特點和長安公園地鐵車站設(shè)計和施工狀況，形成洞樁法施工工藝，并提出了主要技術(shù)措施。

1 工程概況

長安公園站位于石家莊商業(yè)中心區(qū)，跨建設(shè)北大街與健康路交叉口南北向沿建設(shè)北大街布置。車站主體結(jié)構(gòu)為地下兩層三跨、拱頂直墻框架結(jié)構(gòu)。車站總長225.7 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.1 m，底板埋深約21.9 m，頂板覆土厚約7.0 m。

工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況：場區(qū)勘探深度范圍內(nèi)所揭示的地層主要為人工填土、黃土狀粉質(zhì)黏土、粉土、細(xì)砂及中砂等土層。車站現(xiàn)狀地下水埋深大于45 m，本工程基礎(chǔ)最低標(biāo)高在地表以下20 m左右，因此施工期間不需降水。洞樁法施工在無水地層環(huán)境下進(jìn)行施工作業(yè)，而國內(nèi)其它地鐵建設(shè)城市大多要考慮施工降水，洞樁法施工相比而言具有明顯經(jīng)濟(jì)性。工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件良好，是保證洞樁法安全施工有利的天然條件。

2 長安公園地鐵站洞樁法施工

2.1 洞樁法施工工藝

洞樁法的原理是將傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)施工方法和暗挖法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。即在地上不具備基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工條件下，在地下提前暗挖好的導(dǎo)洞內(nèi)施作圍護(hù)邊樁、中柱、底梁和頂梁、頂拱共同構(gòu)成洞樁支撐框架體系，承受施工過程荷載，而后在頂拱和邊樁形成的空間支撐構(gòu)架下，逐層向下開挖土體，逐步施工內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最后形成由外層邊樁及頂拱初期支護(hù)和內(nèi)層二次襯砌組合成的永久承載受力體系[2]。

根據(jù)長安公園地鐵站場地施工狀況和毗鄰地面建筑物、地下綜合管線等外部制約因素影響綜合考慮，并結(jié)合洞樁法施工技術(shù)經(jīng)驗，因地制宜的制定長安公園地鐵站洞樁法施工工藝。車站主體結(jié)構(gòu)采用洞樁法施工，上車站主體設(shè)8個小導(dǎo)洞(上層4個，下層4個)，采用臺階法施工。結(jié)構(gòu)頂拱由鋼格柵+噴射混凝土的初期支護(hù)和鋼筋混凝土的二次襯砌構(gòu)成，兩次襯砌之間設(shè)柔性防水層；洞樁法施工工藝主體結(jié)構(gòu)中柱及邊樁均采用人工挖孔樁，其中邊樁采用鋼筋混凝土樁，中柱采用鋼管混凝土柱。邊樁起支護(hù)土作用兼做承載力樁基，承受暗挖逆筑法頂拱腳豎向壓力；邊樁與結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻組成復(fù)合墻結(jié)構(gòu)，兩者之間設(shè)置防水層。車站結(jié)構(gòu)斷面圖見圖1。

圖1 車站結(jié)構(gòu)斷面

2.2 洞樁法施工步序

根據(jù)本工程特點、地質(zhì)條件、環(huán)境情況及工期要求，在經(jīng)濟(jì)合理前提下，編制科學(xué)合理的施工步序。應(yīng)充分利用現(xiàn)場監(jiān)控量測信息指導(dǎo)施工，嚴(yán)格施工步序，不得任意省略和修改。施工時要注意保護(hù)好周邊建(構(gòu))筑物、地下管線安全及正常使用。長安公園地鐵站洞樁法施工步序如下：

第一步：臺階法開挖導(dǎo)洞并施工初期支護(hù)，開挖導(dǎo)洞時，先開挖下導(dǎo)洞后開挖上導(dǎo)洞，先開挖邊導(dǎo)洞后開挖中間導(dǎo)洞。

第二步：在兩邊上下導(dǎo)洞內(nèi)施工挖孔樁及樁頂冠梁。

第三步：在導(dǎo)洞施工防水層、底板梁、頂縱梁，并在頂縱梁中預(yù)埋鋼拉桿。

第四步：臺階法開挖洞樁法扣拱初支結(jié)構(gòu)。

第五步：施工扣拱結(jié)構(gòu)部分的防水層及結(jié)構(gòu)二襯，并及時施工鋼拉桿。

第六步：頂拱二襯施工完成后，分層開挖土體至中樓板位置，分段施工中樓板梁及站廳層側(cè)墻結(jié)構(gòu)。

第七步：分層開挖站臺層土方并破除下層導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu)。

第八步：施工底板防水層及底板，然后施工側(cè)墻防水層及側(cè)墻。完成車站主體結(jié)構(gòu)施工。

第九步：施工車站結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件，拆除鋼拉桿，完成車站結(jié)構(gòu)施工。

2.3 重要施工工藝及技術(shù)措施

洞樁法施工重點均依托前期群洞開挖及后期扣拱進(jìn)行施工。施工過程中為避免群洞效應(yīng)，采取先下導(dǎo)洞、后上導(dǎo)洞、同層導(dǎo)洞間先邊導(dǎo)洞、后中間導(dǎo)洞的步序組織施工。重點介紹小導(dǎo)洞和扣拱施工工藝。導(dǎo)洞和頂拱施工基本原則：盡量少擾動地層，短進(jìn)尺，盡快施工初期支護(hù)，并使每步斷面及早封閉，采用信息化施工，勤量測并及時反饋信息以指導(dǎo)施工。嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”十八字方針。

2.3.1 小導(dǎo)洞施工

2.3.1.1 導(dǎo)洞土方開挖

長安公園站導(dǎo)洞為拱頂直墻復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，采用臺階法施工，初支為格柵鋼架+噴混凝土聯(lián)合支護(hù)形式。土方開挖進(jìn)尺為0.5 m，環(huán)形核心土預(yù)留不小于拱部斷面面積的1/2，核心土兩側(cè)與初支之間距離為1.0 m左右，上臺階長度控制在3～5.0 m左右。

2.3.1.2 導(dǎo)洞初期支護(hù)

導(dǎo)洞節(jié)點安裝的準(zhǔn)確性，是后期扣拱施工是夠順利的關(guān)鍵。格柵加工鋼筋采用C25、C22、C12，格柵鋼架在地面加工廠加工。按1∶1比例放樣設(shè)立工作臺，分節(jié)加工，節(jié)間通過角鋼、M24螺栓連接。加工時做到尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順，格柵鋼架焊接長度滿足規(guī)范要求；焊接成型時，沿鋼架兩側(cè)對稱進(jìn)行，格柵鋼架主筋中心與軸線重合，連接孔位置準(zhǔn)確。鋼架加工后試拼，檢查其平面翹曲和橫斷面誤差。鋼架堆放和運(yùn)輸時不得損壞和變形。橫通道導(dǎo)洞一格柵加工時，格柵外側(cè)預(yù)留節(jié)點板，以便后期導(dǎo)洞初支格柵連接。

2.3.2 初支扣拱施工

2.3.2.1 導(dǎo)洞內(nèi)初支扣拱施工

樁頂冠梁及頂縱梁施工完成后進(jìn)行車站主體初支扣拱施工，首先進(jìn)行邊導(dǎo)洞內(nèi)初支扣拱施工，格柵拱采用洞外加工，洞內(nèi)安裝，將拱架與導(dǎo)洞初支預(yù)留鋼筋及冠梁預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接，在格柵內(nèi)外兩側(cè)鋪設(shè)φ6.5@150×150網(wǎng)片，沿鋼格柵環(huán)向設(shè)內(nèi)外雙排φ22 mm縱向筋，環(huán)向間距為1 000 mm，內(nèi)外呈梅花狀布置。然后噴35 cm厚C25混凝土，初支背后露空部分使用C20混凝土回填。

2.3.2.2 導(dǎo)洞外初支扣拱施工

導(dǎo)洞內(nèi)初支扣拱錯開14 m(兩個柱跨)步距后進(jìn)行導(dǎo)洞外初支扣拱施工。首先施工中扣拱，錯開14 m步距后同步施工兩個邊扣拱，施工過程中不得拆除導(dǎo)洞中隔壁。初支扣拱厚度0.35 m，采用臺階法預(yù)留核心土開挖，深孔注漿+φ32 mm超前小導(dǎo)管注漿+鋼格柵+350 mm網(wǎng)噴混凝土聯(lián)合支護(hù)。鋼格柵縱向間距0.5 m，鋼筋網(wǎng)為φ6.5 mm雙層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距150 mm×150 mm，搭接長度不小于200 mm。注意扣拱施工時與導(dǎo)洞格柵預(yù)留鋼板連接牢固。

2.3.2.3 土方開挖施工

導(dǎo)洞外初支扣拱部分土方開挖，首先施工中扣拱，錯開14 m(兩個柱跨)步距后同步施工兩個邊扣拱，施工過程中不得拆除導(dǎo)洞中隔壁。導(dǎo)洞外初支扣拱土方開挖要求與導(dǎo)洞開挖要求相同。初支扣拱鋼格柵圖見圖2，扣拱鋼格柵連接節(jié)點大樣見圖3。

圖2 初支扣拱鋼格柵

圖3 扣拱鋼格柵連接節(jié)點大樣

2.3.3 二襯扣拱施工

二襯扣拱混凝土采用澆筑臺車分段澆筑。臺車表面采用6012可調(diào)鋼模板拼裝完成，拱部預(yù)留2個混凝土灌注口，支撐體系采用I12工字鋼焊接而成，設(shè)附著式平板振搗器，具備行走系統(tǒng)臺架支撐體系。

3 結(jié)束語

隨著我國城市建設(shè)不斷發(fā)展，軌道交通可有效緩解城市發(fā)展空間日益緊張狀況，也可滿足人們對公共交通方便快捷的需求。地鐵工程建設(shè)迅猛發(fā)展，洞樁法施工工藝在地鐵建設(shè)中已得到廣泛應(yīng)用。不同地質(zhì)條件和其它綜合因素決定了洞樁法施工工藝具體應(yīng)用及其技術(shù)措施的多樣性。石家莊長安公園地鐵車站洞樁法施工主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)已通過竣工驗收，正在陸續(xù)進(jìn)行裝飾裝修工程和設(shè)備安裝工程等后續(xù)工程施工。洞樁法整體施工過程表明其所采取的洞樁法施工工藝和技術(shù)措施是行之有效的，指引和有序順利推進(jìn)洞樁法施工，從施工技術(shù)層面為保證洞樁法施工質(zhì)量起到重要作用。為提高其地鐵工程建設(shè)質(zhì)量起到一定作用。通過對石家莊長安公園地鐵車站洞樁法重要施工工藝及技術(shù)措施進(jìn)行闡述，即從小導(dǎo)洞施工、初支扣拱施工、二襯扣拱施工這三個方面進(jìn)行了表述。為類似地質(zhì)條件下進(jìn)行洞樁法施工總結(jié)了施工技術(shù)經(jīng)驗。希望對相關(guān)工程技術(shù)人員有所裨益，提供一定參考價值。