精品資料（2021-2022年收藏的）暗挖大型換乘地鐵車站施工關(guān)鍵技術(shù)及對策.

1、暗挖大型換乘地鐵車站施工關(guān)鍵技術(shù)及對策陳濤,董小龍(沈陽市地鐵指揮部,沈陽110011摘要:結(jié)合沈陽地鐵青年大街站工程實際,介紹了暗挖洞樁法的主要施工步驟及要點。青年大街站結(jié)構(gòu)復(fù)雜,洞樁法施工增加了工程的安全性和穩(wěn)定性,可減少施工產(chǎn)生的變形,有效保護臨近建(構(gòu)筑物。關(guān)鍵詞:P BA 工法;地模;鋼管柱;鉆孔樁施工中圖分類號:U455文獻標識碼:BKey Constructi on Technologi es and Counter measures forLarge 2scale M i n ed I nterchange M etro St ati onsCHEN Tao,DONG Xiao

2、 2l ong(S henyang M etro Headquarter ,S henyang 110011,China Abstract:Taking the constructi on of Youth Street Stati on of ShenyangMetr o as case hist ory,the author p resents the ma 2j or constructi on step s and key points of P BA (Pile 2Bea m 2A rch constructi on method .Due t o the comp lex stru

3、cture of the Metr o stati on,P BA (Pile 2Bea m 2A rch constructi on method is adop ted,which i m p r oves the safety and stability of the works,m ini m izes the def or mati on occurring during constructi on and p r otects the adjacent structures and buildings effec 2tively .Key words:P BA constructi

4、 on method;field f or mwork;steel tube post;constructi on of bored concrete p ile1工程概況青年大街站位于沈陽市沈河區(qū),為一、二號線的十字交叉換乘車站,布局復(fù)雜,車站規(guī)模大;青年大街站車站主體均為暗挖施工,一號車站采用P BA 工法(洞柱法和CRD 工法(中柱法結(jié)合施工。P BA 工法施工段為兩層三跨三連拱結(jié)構(gòu),CRD 工法施工段為單層三跨三連拱結(jié)構(gòu)。二號線采用P BA 工法施工段為兩層兩跨兩連拱結(jié)構(gòu)。2工程關(guān)鍵技術(shù)P BA 工法:青年大街站主要采用P BA 工法施工,該工法施工工藝復(fù)雜、工序轉(zhuǎn)換頻繁。采用P BA

5、 工法施工大跨度地鐵車站工程實例較少,工法尚需在施工實踐過程中進一步的完善。降水施工:青年大街站地質(zhì)條件差,車站結(jié)構(gòu)穿越粉-細砂、中-粗砂、礫砂、圓礫層,地下水豐富且滲透系數(shù)高(為120m /d 。降水施工的好壞直接影響工程的成敗,施工中必須確保降水效果,保證車站在無水環(huán)境下施工。防坍塌:車站拱部為粉細砂層,開挖時極易坍塌,施工過程中必須遵循淺埋暗挖十八字方針。尤其是拱部開挖時須嚴格按要求做好超前管棚、注漿加固拱部地層等防坍措施。邊樁、中柱、縱梁及扣拱施工:P BA 工法的關(guān)鍵是邊樁、中柱、縱梁體系及扣拱的形成,后續(xù)工作全部在樁柱梁體系及扣拱形成的空間構(gòu)架下進行。由于邊樁、中柱、縱梁施工全部為

6、洞內(nèi)作業(yè),扣拱形成經(jīng)過多道工序,解決好樁、柱、梁體系及扣拱形成過程中的力學(xué)轉(zhuǎn)換及平衡,確保樁柱梁及扣拱體系施工質(zhì)量,防止結(jié)構(gòu)變形、失穩(wěn)和破壞,避免出現(xiàn)地面及拱部的沉降超限和局部坍塌是貫穿P BA 工法的技術(shù)難點。防水施工:由于車站結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序轉(zhuǎn)換多、防水層施工條件差、防水層保護較難、防水層的預(yù)留搭接與結(jié)構(gòu)的施工縫較多,防水層質(zhì)量較難保證。車站拱部連拱結(jié)構(gòu)中洞與側(cè)洞連接處的凹槽形成聚水廊道,非常不利于防水,因此,防水層的施作是本工程的技術(shù)難點?？刂频乇沓两当ＷC建筑物和地下管線安全:青年大街站車站主體為多跨暗挖大斷面,結(jié)構(gòu)上方地下管線密布、周邊建筑物較多。施工過程中保證暗挖車收稿日期:2007-

7、05-10;修回日期:2007-06-07作者簡介:陳濤(1966-,男,1988年畢業(yè)于同濟大學(xué)地下建筑工程專業(yè),高級工程師,現(xiàn)主要從事地鐵建設(shè)管理工作。第27卷第3期2007年6月隧道建設(shè)Tunnel Constructi on 27(3:7174,91June,2007站結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,控制地層變形,確保周邊建筑物和地下管線安全即是本工程的重點也是本工程的關(guān)鍵。3施工對策3.1施工方案3.1.1車站的總體施工安排青年大街站總體施工順序遵循“一、二號線同步施工,為主體提拱施工通道的附屬先行施工,主體緊接全面快速施工;主體施工過程中穿插進行換乘通道、緊急疏散通道的施工;地面附屬工程在具備條件的情況

8、下盡早施工,減少后期施工壓力;明挖結(jié)構(gòu)在滿足工期要求的情況下盡可能避開(沈陽冬季施工”的組織原則。3.1.2車站的結(jié)構(gòu)形式青年大街站共采用了三種結(jié)構(gòu)形式、兩種工法,一 號車站具體橫斷面如圖1。圖1一號車站結(jié)構(gòu)橫斷面圖Fig .1Structural cr oss 2secti on of No .1Metr o stati on3.2車站結(jié)構(gòu)的施工3.2.1P BA 工法暗挖車站總體施工順序為保證車站結(jié)構(gòu)施工安全,車站結(jié)構(gòu)必須盡快形成框架。首先施工6個導(dǎo)洞(上4下2,接著在導(dǎo)洞內(nèi)施作承載結(jié)構(gòu)和傳力結(jié)構(gòu),包括邊樁、底梁、鋼管柱、頂梁等,然后由上至下逆筑車站結(jié)構(gòu),包括三跨頂拱的初期支護和二次襯砌、

9、站廳層、站臺層等,最后進行建筑裝修、設(shè)備安裝等。具體施工流程如下:導(dǎo)洞開挖及支護邊樁施工、柱孔開挖底梁施工鋼管柱吊裝及灌注混凝土樁、柱頂梁施工三跨頂拱初支及二襯扣拱站廳層施作站臺層施工建筑裝修及設(shè)備安裝。第一步:施工(1、(4小導(dǎo)洞,在小導(dǎo)洞(1、(4內(nèi)施工鉆孔灌注樁及樁頂冠梁。見圖2(a 。第二步:施工(2、(3、(5、(6小導(dǎo)洞,先施工下導(dǎo)洞,后施工上導(dǎo)洞,洞通后施工上下導(dǎo)洞間鋼護筒。見圖2(b 。第三步:在下導(dǎo)洞(5、(6內(nèi)施工底板梁防水層及底板梁后,施工鋼管混凝土柱,然后施工頂板防水層及頂縱梁,并在頂縱梁中預(yù)埋鋼拉桿。見圖2(c 。第四步:施工頂拱超前小導(dǎo)管,并注漿加固地層;開挖導(dǎo)洞洞

10、土體,施工頂拱初期支護。見圖2(d 。第五步:施工頂拱及洞頂超前小導(dǎo)管,并注漿加固地層;開挖導(dǎo)洞及洞土體,施工頂拱初期支護,洞通后及時施工頂拱二襯及鋼拉桿。見圖2(e 。第六步:頂拱二襯施工完成后,分層開挖地下一層土體至地下一層中樓板下;施工地下一層中樓板梁及中樓板,并施工側(cè)墻防水層及側(cè)墻。見圖2(f 。第七步:分層開挖土體至第一道鋼支撐下0.5m 處,架設(shè)第一道鋼支撐,施工側(cè)墻網(wǎng)噴混凝土;開挖土方至基底,施工底板防水層、結(jié)構(gòu)底板。見圖2(g 。第八步:拆除鋼支撐,施工側(cè)墻防水層及側(cè)墻;混凝土達到設(shè)計強度后,拆除鋼拉桿,并施工內(nèi)部結(jié)構(gòu);完成車站結(jié)構(gòu)施工。見圖2(h 。3.2.2P BA 工法暗

11、挖車站施工要點(1小導(dǎo)洞施工該P BA 逆作法施工小導(dǎo)洞數(shù)量較多,群洞效應(yīng)更為明顯,為盡量減小群洞效應(yīng),小導(dǎo)洞必須嚴格按照施工順序的說明執(zhí)行。車站頂部為粉細砂層,底板位于礫砂、圓礫層,施工過程中必須加強地層改良。在砂、卵石地段,不但進行超前小導(dǎo)洞注漿加固,而且把注漿范圍擴大到拱部的掌子面,以防止開挖面的坍塌,并控制來自隧道縱向的地層損失及支護前因為應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的松弛變形。車站底板位于圓礫層,降水作業(yè)使底部孔隙率有所增大,為增大中柱底梁地基承載力、減少基底的壓縮變形,底梁施工前必須對下導(dǎo)洞底板進行注漿加固。(2洞內(nèi)鉆孔灌注樁施工上導(dǎo)洞施工完成后,在導(dǎo)洞內(nèi)施工邊樁。在狹小的導(dǎo)洞內(nèi)同時完成鉆機成孔

12、、鋼筋籠搬運吊裝、混凝土灌注、泥漿外運,施工難度較大,施工過程中需要注意以下方面。由于洞內(nèi)操作空間小,地層變化大(有粉細砂、中粗砂、砂卵石等和邊樁設(shè)計要求,采用改裝沖抓鉆或反循環(huán)鉆機成孔,以滿足地下導(dǎo)洞狹小空間鉆孔的施工要求。為防止塌孔和保證成孔質(zhì)量,鉆孔灌注樁采用跳樁法施工。27隧道建設(shè)2007年6月第27卷鋼筋籠長度由于受空間限制,采用多節(jié)施工,節(jié)間采用機械連接,接頭按設(shè)計要求錯開。(3天粱施工天梁也是P BA工法施工重要的承載與傳力結(jié)構(gòu),兩側(cè)通過預(yù)留筋與車站拱部二襯鋼筋相接,下端與鋼管柱連接?！疤炝骸痹谥蠈?dǎo)洞內(nèi)施作,其鋼筋綁扎、支模和混凝土灌注等各個施工環(huán)節(jié)都局限在導(dǎo)洞狹小的空間,施工

13、較為困難。施工中根據(jù)柱距采用分段法施工,一般分段長度12m左右。在導(dǎo)洞狹小的空間可以采用機械連接預(yù)留鋼筋頭,并設(shè)置鋼板,保護防水板不被破壞?！疤炝骸苯Y(jié)構(gòu)斷面較為復(fù)雜,且鋼筋密度大,灌注條件差,因此要確保“天梁”頂部灌注密實,減少初支和二襯混凝土之間空隙,設(shè)置預(yù)留澆注孔位進行隔孔澆注;并采取天梁兩側(cè)及天梁底部三面同時振搗,同時加強對施工縫的處理。(4三跨頂拱初期支護施工37第3期陳濤等暗挖大型換乘地鐵車站施工關(guān)鍵技術(shù)及對策 車站承載結(jié)構(gòu)和傳力結(jié)構(gòu)形成后,從施工橫通道向兩端施作三跨頂拱初期支護。中拱超前,兩邊拱緊跟(約落后中拱35m。中拱拉桿施作落后掌子面核心土約1m,拉桿施作必須及時,確保拱的推

14、力平衡。拉桿采用32mm精軋螺紋鋼筋,用螺母固定,并用扭矩扳手施加一定的預(yù)應(yīng)力。拱部開挖時,初期支護落在樁頂縱梁上,直接將力傳至邊樁和中柱。由于拱部開挖斷面較大,在開挖過程中主要依靠預(yù)支護來維持洞周圍巖的暫時穩(wěn)定,開挖結(jié)束后才能施作初期支護,跨度過大時必將引起顯著的地層沉降,因此采用大管棚、小導(dǎo)管、壓注改性水玻璃漿液超前加固、鎖腳錨管、回填注漿等一系列有效措施防止坍塌,控制拱部開挖階段的地層沉降量。在開挖過程中導(dǎo)洞初期支護不得破除,以保證柱上天梁的可靠受力。(5三跨頂拱二次襯砌施工頂拱初支施工完成后,緊接著施工頂拱的二次襯砌。施作中拱二次襯砌前,先拆除上導(dǎo)洞內(nèi)與之相鄰兩側(cè)的格柵。二次襯砌的鋼筋

15、分別與天梁的預(yù)留鋼筋機械連接。為保證施工安全,襯砌分段進行,拆除一段導(dǎo)洞格柵襯砌一段,襯砌長度69m。中拱二次襯砌施工超前邊拱一組。為保證二襯的外觀質(zhì)量,采用定型可調(diào)鋼模,用梳形木和碗扣式腳手架作為支撐體系。(6站廳層施工頂拱襯砌施工完成后由1#、2#施工橫通道向車站兩端開挖土方,并破除導(dǎo)洞初期支護。開挖土方至站廳板位置,采用0.15m3小型挖掘機開挖、機動三輪車運輸、人工輔助清底、拆除導(dǎo)洞支護及鋼管柱臨時支撐。車站站廳層的混凝土東側(cè)分兩次澆注,每次澆注長度35m。西側(cè)分三次澆注,每次澆注長度29m。站廳層的底模采用土模,開挖至站廳層的底面標高后,進行夯實,用紅磚和35c m厚的水泥砂漿做成地

16、模,并涂脫模劑,待脫模劑成膜后綁扎鋼筋,同時預(yù)留、預(yù)埋各種孔洞、預(yù)埋件,檢查合格后澆筑混凝土。站廳層混凝土達到設(shè)計強度后進行站廳層以上邊墻的二次襯砌混凝土澆筑,邊墻高2.2m,采用移動式邊墻模板臺車每10m一組進行澆筑。(7站臺層施工待站廳板及邊墻二襯混凝土達到設(shè)計強度后即進行站廳板以下土方開挖。站臺層的土方分三層開挖,站廳板以下1.7m范圍為第一層,采用人工開挖,同時鑿除地模;第二層開挖至柱下條形基礎(chǔ)頂面鋼管支撐以下0.5m,及時架設(shè)鋼管支撐。第三層機械開挖到底,輔以人工拆除下導(dǎo)洞初期支護并施工底板墊層。由于逐層開挖受到結(jié)構(gòu)層高限制,挖土擬采用0.15m3小型挖掘機與人工結(jié)合。土方開挖時,不

17、能緊挨中間鋼管柱單邊開挖,應(yīng)沿鋼管柱四周平衡開挖,以減少土方對中間鋼管柱的壓力,避免產(chǎn)生不必要的變形。逆作法施工土方開挖期間應(yīng)全過程對基坑的圍護體系、周圍環(huán)境、地下結(jié)構(gòu)本身進行監(jiān)測,及時反饋信息,及時調(diào)整開挖方法、開挖速度和開挖方向,做到信息化施工。3.3管理措施為了保證青年大街站在施工過程中能夠攻堅克險,整個工程有條不紊、合理有序地進行,應(yīng)采取以下針對性措施。組建一個有豐富地鐵暗挖施工經(jīng)驗、責任心強、團結(jié)協(xié)作、能打硬仗的項目班子,配備充足的有經(jīng)驗的技術(shù)骨干和生產(chǎn)干部。根據(jù)設(shè)計圖紙、施工現(xiàn)場實際情況及外部環(huán)境等因素,做好工程總體籌劃。經(jīng)審核批準后,作為本工程各項工作的綱領(lǐng)性文件,指導(dǎo)本標段安全

18、管理、質(zhì)量控制、施工進度、項目成本等工作順利進行。加強技術(shù)支持保障工作:為保證本工程整體施工安全、穩(wěn)妥、有序、科學(xué)、合理、經(jīng)濟,本標段的實施性施工組織設(shè)計,項目部編制完成后由公司總工審核并組織專家評審;同時為及時解決工地上的技術(shù)難題,由公司組織成立項目專家組。為提高項目的技術(shù)攻關(guān)能力,立足自身解決施工現(xiàn)場的技術(shù)難題,通過在建工程培養(yǎng)技術(shù)人才。項目部針對青年大街站“拱部穿越粉細砂層、洞內(nèi)樁基施工、車站初支、二襯扣拱、連拱隧道防水層施工”等技術(shù)難題成立由項目領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)骨干、操作人員組成的攻關(guān)型的QC小組。為確保周邊環(huán)境和車站的施工安全,對車站上方的市政管線和周邊建筑物等風險源進行分級管理,對重大的

19、風險源制定專項的監(jiān)測和保護方案。施工前,對周邊建筑及地下管線進行詳細調(diào)查,并設(shè)定合理的監(jiān)測警戒值和報警值等預(yù)控指標,進行動態(tài)信息積累。制定增設(shè)支撐、減小分段長度、分層厚度、調(diào)整支撐預(yù)應(yīng)力及對既有建筑物、地下管線采取注漿保護等措施,達到保證周邊建筑物和市政管線正常安全使用的目的。4施工監(jiān)測根據(jù)設(shè)計要求和施工需要,擬進行以下監(jiān)測項目:地質(zhì)及支護觀察、地表沉降、周邊建筑物沉降及傾斜、地下管線、拱頂下沉、周邊位移、鋼管柱下沉、土體水平位移、土體分層沉降、鋼管柱受力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、圍巖壓力、底部隆起、地下水位。通過監(jiān)控量測,了解各施工階段與支護結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化,明確工程施工對地層的影響程度以及可能產(chǎn)生失穩(wěn)的薄

20、弱環(huán)節(jié),把握施工過程中結(jié)構(gòu)所處的安全狀態(tài)。用現(xiàn)場實測結(jié)果彌補理論分析不(下轉(zhuǎn)91頁47隧道建設(shè)2007年6月第27卷 圖4抑拱棧橋施工平面圖(單位:c m Fig .4Plan of invert trestle (unit:cm 圖5仰拱棧橋橫剖面圖(單位:c m Fig .5Cr oss 2secti on of invert trestle (unit:c m (2施工順序首先施作棧橋立柱,在立柱達到設(shè)計強度后安設(shè)棧橋橫梁。棧橋主梁由挖掘機配合人工精確就位。棧橋鋪設(shè)完畢后,洞內(nèi)出碴、噴混凝土及鉆爆車輛及設(shè)備在棧橋上正常通行,人工在棧橋下進行清底及混凝土灌注作業(yè),當仰拱及填充的強度達到設(shè)計

21、強度后,施作下一組長棧橋。(3棧橋長度與施工進度測算每個工作面配備八組棧橋計96m ,每次灌注24m ,兩天一個循環(huán),算上混凝土養(yǎng)護時間,15d 完成一個長棧橋循環(huán),每月可施工仰拱192m ,滿足掘進施工的進度要求。4.3.3拱墻混凝土施工拱墻混凝土采用自行加工的自行式全液壓整體模板襯砌臺車,臺車長12m ,重130t 。4.3.4混凝土運輸及灌注設(shè)備混凝土采用罐車運輸,灌注采用輸送泵,每臺襯砌臺車配備兩臺罐車和一臺輸送泵。5效果分析武廣客運專線大瑤山隧道橫洞進正洞工程,在2006年12月份的施工中,采用上述方案創(chuàng)造了單工作面開挖204m 、仰拱及填充210m 、拱墻襯砌204m 的記錄。由于科學(xué)組織、合理安排,在整個隧道施工過程中始終保持穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的態(tài)勢,未發(fā)生一起安全質(zhì)量事故,得到了各方的好評。6幾點體會合理的施工方案:有很多工程往往就是因為方案不合理,從而為下一步的快速施工制造了障礙,特別是在有仰拱的隧道施工中。本文介紹的長棧橋方案使用