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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