地铁暗挖车站洞桩法施工技术

梁帅

中咨工程管理咨询有限公司 北京 100000

摘要：PBA洞桩法施工技术应用于地铁暗挖车站，可通过拱、桩及梁的综合体系对地铁结构受力进行提升，能增加地铁车站主体施工的安全性，提升施工可靠性，有利于推进机械化施工，提升地铁施工效率及施工质量，进而缓解我国城市建设用地匮乏、城市空间紧张的现状，并能满足公众对公共交通的需求。因此，加强地铁暗挖车站洞桩法施工技术的研究具有重要的现实意义，能够提升对地下空间的有效利用。PBA工艺在地铁车站施工中应用普遍,在减少地层干扰的前提下,在地下空间构建框架支护体系,为施工作业创造安全的环境。结合国内外工程实践,PBA工艺解决了地铁施工的难题,而且具有良好的发展前景。PBA洞桩法施工在进行地铁暗挖车站施工过程中能确保施工和周围环境的安全性，具有在施工过程中对环境影响小、结构相对安全、作业环境较好等优点，在PBA洞桩法施工中采用先支护、后开挖的施工方法，能确保车站施工安全。结合工程案例，从超前探测、竖井及横向通道、边桩、开挖导洞施工等方面总结施工技术要点，并对沉渣处理、混凝土灌注、坍孔预防等方面提出注意事项，以期为类似工程提供经验借鉴，降低施工安全风险。

关键词：地铁；暗挖车站；洞桩法；施工技术

1地铁暗挖车站PBA洞桩法施工技术的特点

PBA洞桩法施工技术的主要特点体现在以下几个方面:先期形成的拱柱梁桩体系构成了主要的受力框架,为后期的开挖作业提供了有效的保护,提高了施工的安全性。后期在进行土方作业时,施工规模被拆分成各相对独立的导洞,可以对变形进行有效的控制,且尽可能减少对周边环境的影响,能够适应复杂地质条件下的大跨度暗挖车站的施工要求。这种技术的施工比较灵活,适应性强,受跨度或层数的影响比较小;同时,可以按照地层的实际条件选择其底部采用桩基或者纵梁等承载结构。开挖小导洞的施工技术比较成熟可靠,且安全性比较高。而且各个导洞间均保持了一定距离,这样不仅可以对各导洞的纵梁、柱等同时进行施工作业,而且相互的干扰也比较少。边桩可以提高对土体所带来的侧向压力的承载能力,同时对地表的沉降也起到了一定的控制作用。该技术的施工空间比较大,便于机械作业,从而提高了施工的效率和质量。

2地铁车站工程中洞桩法PBA施工技术

2.1施工中需要进行超前探测,保证施工的安全

在施工时应采取超前钻孔的方式来对作业前方的地下水等地质水位情况进行探测。钻孔时控域利用风钻进行打孔,钻孔深度应达到5m,并且钻孔的数量应在3个以上。布设探孔时应尽量选择在拱腰或者拱顶进行钻设。如果在拱腰或拱顶的探孔内发现有明水存在时,要在下半断面以及拱脚出增加探孔数量,以探测情况为依据,并充分考虑开挖作业面的地质条件有针对性采取辅助防护措施,从而为施工的安全性提供可靠的保障。

2.2在导洞内引排残留水

如果在车站的横向施工通道内和小导洞的下半断面内都有残留水存在时,一般的降水方式难以将这些残留水完全排出。因此,需要根据实际的地质条件来设置引水管线,并利用竖井集水坑来汇集引出的残留水。施工时要按照施工现场的实际水量和地质水文等环境条件来选择相应的引水管的具体型号。

2.3开展竖井及横向通道的施工作业

在PBA施工过程需设置竖井及横向通道，在施工时竖井用格栅倒挂井壁法，横通道就是普通的台阶法施工，混凝土用喷射混凝土。导洞内引排残留水也是洞桩法PBA施工的重要环节，如果存在层间残留水，常见降水方式不能将残留水完全排出，需运用竖井集水坑对残留水进行汇集并及时引出。对于已深孔注浆止水或自吸泵真空降水、水平井、斜渗井等方式结合设置排水沟等措施进行引排。在本工程中，由于横通道内初支时要对横通道内侧壁格栅进行破除，会降低横通道竖向承载力，需对横通道的初支进行加固，提高施工安全性。

2.4开展边桩施工作业

PBA工法作业环境通常较恶劣，需在狭窄的导洞内进行绑筋、立模、浇筑混凝土、吊装等操作。边桩作业方式有人工挖孔桩或钻孔灌注桩，人工挖孔运用过程中要充分结合工程实际情况进行成桩工艺选择，在地层加固过程中，需适当缩短桩长或增加桩径，提升桩底受力能力。通常来讲，一旦在导洞内运用机械成孔，就需要采用钻孔灌注桩的方式。在边桩施工中，混凝土浇筑要点如下：譹)要对孔底进行清理，对积水进行排水，确保钢筋笼质量，验收合格支护进行浇筑；譺)水下灌注混凝土要确保管道密封性，导管埋入混凝土深度2～5m，控制好导管底端和孔底距离，在提升下放导管过程中不能触碰钢筋笼；譻)控制混凝土质量，对坍落度进行检测，灌注记录要由专人填写，确保满足设计要求。

2.5导洞开挖施工

在导洞开挖施工作业前，做好喷锚管线和机械设备等的检查与调试工作，并控制混凝土初凝时间，在开挖作业完成后及时架设格栅喷射混凝土，在实际操作中可采用部分喷射方式确保施工安全性。初喷结束前要加强锚杆、格栅钢架及锁脚管和焊机等物资的管理，确保各项设备性能。开挖之后及时支护，钢格栅采用连接筋连接，网片筋搭接长度不少于1个网格，并与钢格栅连接牢固，一般采用扎丝连接。

打设下榀超前小导管和锁脚锚杆，在扣拱操作中要明确施工顺序，减少中跨和边跨拱脚推力差对钢管柱的影响，中拱施工和边拱错开一定距离。施工过程中要确保喷锚支护的连续性，防止由于作业面裸露时间过长，影响施工安全性。

2.6采用注浆法加固地层

开挖隧道的作业面前方与周边建筑的距离比较近或者存在重要的管线设施时,如果隧道拱部有漏水的情况发生,或者该地层条件比较差时,为了保证周边环境和施工作业的安全,应对前面地层进行加固,通常可以采取通过超前深孔进行注浆的方式来加固地层。在确定注浆的范围时,可以根据实际情况来选择进行局部注浆或在半断面进行注浆。加固时应保证其厚度能够达到3m。

如果导洞内发生冒浆问题时要对浆液进行调整,改变其凝固时间,也可以改用间歇法进行注浆作业,对串浆或者冒浆的位置可以用棉纱来堵塞。施工时对地表也要加强巡视检查,避免地表发生冒浆问题。一旦发现地表发生冒浆情况,要立即对浆液的凝固时间进行调整,并在注浆时采取间歇作业的方式,如冒浆仍未解决应立即停止注浆。如果发现地层吸收的浆液量过多,而造成注浆压力在较长时间内都未上升时应对浆液进行调整,改变浆液的配比,使浆液凝固的时间缩短,并改用低压力的大泵量作业方式进行注浆,这样可以增加浆液停留在地层中的时间,为凝胶创造条件,以实现注浆控域的目的。

2.7对初期的导洞支护结构进行拆除

对导洞以及拱顶的初期支护结构进行拆除时要注意其结构通常已经出现了变化。特别是在对小导洞的边墙支护结构进行拆除时会发生卸载的现象,改变了其原有的受力结构,因此需要根据二次应力对结构进行相应的调整,避免应力的释放造成其支护结构出现变形弯曲。

3PBA施工期间的注意事项

3.1沉渣处理

为了保证孔内沉渣量满足设计要求,应做好以下工作:一是在混凝土灌注时,及时捞渣,减少孔内的沉渣量;二是下放钢筋笼、钢管柱时,尽量缩短施工时间,避免碰触到孔壁,减少孔内沉渣;三是随着施工时间延长,孔内沉渣过多,应进行二次清渣;四是下放导管后,导管底部和孔内沉渣相距10cm,然后通入高压风,利用泥浆循环促使沉渣浮出孔外。

3.2混凝土灌注

第一,导洞内的净空小,机械到达拱顶的高度受限,应该提高导管架、吊钩、料斗,缩短下导管的长度,方便导管拆卸。第二,导管使用前,要求连接牢固,进行隔水试验,底端距离孔底300-500mm。第三,灌注混凝土时,导管埋入混凝土2-6m,提升时不要触碰钢筋笼。第四,混凝土灌注至钢管桩底部,或高出设计桩顶50cm,即可回填细砂,高度控制在顶节钢管柱节点下1m。

3.3防止坍孔

钻孔施工中,坍孔是一种常见的事故,预防措施如下:第一,提高泥浆质量,发挥出泥浆护壁的作用,将泥浆的比重控制在1.1-1.3之间。必要时,可添加火碱、羧甲基纤维素。第二,下放钢筋笼时,不能碰触护壁;且钢筋笼设置保护层,下放后及时灌注混凝土。第三,控制钻孔速度和钻头的转动频率,避免进尺过快造成的坍孔。

结论

在地铁车站施工中,PBA工艺是一种常用的方案,具有安全性和高效性的特点。文中结合工程案例,从人工挖孔护壁、钻孔桩施工、钢筋笼施工、压力箱安装、浇筑混凝土、细砂回填等方面,介绍了施工技术要点。希望为类似工程提供经验借鉴,促进施工顺利进行。

参考文献：

[1]李震.地铁暗挖车站施工中洞桩法的应用探讨[J].建筑工程技术与设计,2019(14):2002.

[2]何国伟.地铁车站管幕式洞桩法暗挖施工对既有建筑结构的影响分析[J].建筑工程技术与设计,2019(4):1628-1629.