新型“PBA”洞桩法在地铁施工中的应用

发表时间:2019/11/11   来源:《防护工程》2019年13期   作者:王崇智
[导读] 结合西安地铁八号线丰禾路站暗挖法施工实例,介绍新型“PBA”洞桩法的施工方案,进一步探讨洞桩法的施工关键和施工难点,提出相应的解决措施,为其他地铁车站施工提供重要的参考价值。

王崇智
        中铁二十局集团第六工程有限公司  陕西西安  710032
        摘  要:结合西安地铁八号线丰禾路站暗挖法施工实例,介绍新型“PBA”洞桩法的施工方案,进一步探讨洞桩法的施工关键和施工难点,提出相应的解决措施,为其他地铁车站施工提供重要的参考价值。
        关键词:   地铁车站  暗挖法   洞桩法
       
       
        ]  工程概况
        丰禾路站位于丰禾路与西二环交叉口南侧,沿沣惠北路南北向布置。车站主体为地下两层单柱双跨结构形式,12.0m岛式站台,车站全长237.2m。车站设计起点里程为右CK39+487.229,设计终点里程为右CK39+724.442。
        车站主体结构拱顶位于中砂层,覆土9.7~10.7m,地下水丰富,埋深约11.3m。车站横通道、导洞及扣拱均下穿DN1600污水管,4400×2000管涵及DN1200给水管等大型管线,最小净距约1.6m;车站下穿开远门立交桥引桥净距约10m;车站主体结构导洞东侧距离了二运司家属院及任家口姑娘楼家属院最小净距约2.1m。为避免引起大量建筑物拆迁、施工时破坏西二环引桥段,引起交通堵塞及大量管线改迁,本站采用洞桩法施工。
        2  PBA洞桩法
        “PBA”工法是:P-桩(pile)、B-梁(beam)、A-拱(arc),即由边桩、中桩(柱)、顶梁、底梁、顶拱共同构成初期受力体系,承受施工过程的荷载;其主要思想是将盖挖及分步暗挖法有机结合起来,发挥各自的优势,在顶盖的保护下可以逐层向下开挖土体,施作二次衬砌,可采用顺作和逆作两种方法施工,丰禾路站采用逆作法施工,最终形成由初期支护+二次衬砌组合而成的永久承载体系。
        3  施工方案及顺序
        车站暗挖段围护结构采用三导洞”洞桩法”施工,暗挖车站采用3座竖井辅助车站施工,竖井尺寸7.2m×4.6m,横通道尺寸4.7m×7.55m,边导洞及中导洞尺寸为4.6m×5.6m,两侧导洞施工车站围护结构钻孔桩φ1000mm@1300mm,中导洞施工钢管混凝土中柱φ1000mm@6200mm,成孔直径2000mm。具体施工方案及施工顺序为:1号竖井由车站小里程端头向大里程开挖施工,3号竖井由大里程中部向小里程开挖施工,2号竖井由车站大里程端头向小里程开挖施工,每个竖井负责3个导洞作业。自横通道进洞施工小导洞。管棚超前施作;各导洞随开挖进度施作超前小导管;导洞开挖,施作初支(导洞开挖按照先边后中的顺序施工)。各导洞施工开挖完成后,机械成孔施作导洞内围护桩(隔孔施工)。中导洞内依序施作钢管柱、顶纵梁(预留钢筋接头)。随开挖进度施作主体拱部超前小导管,对称开挖拱部土体,施作相应初期支护,完成初支扣拱。待主拱初支达到设计强度后,拆除永久结构断面范围内上导洞初支(拆除长度根据监测数据确定,不应大于9m),铺设拱部防水层,立模浇筑拱部二衬(预留钢筋接头),完成二衬扣拱。待拱部二衬混凝土达到设计强度后,向下开挖至站厅板底标高;随开挖进度桩间喷混凝土。铺设边墙防水层,施作站厅板、中纵梁及内衬墙结构(预留钢筋接头);站厅层结构封闭。继续开挖土体到基底标高,随开挖进度桩间喷混凝土。施作基底垫层、防水层、保护层、底板及内衬墙结构。施作内部结构;根据附属结构施工进度及需要,停止降水。
        4  关键技术控制
        4.1  马头门施工
        4.1.1  施工原则
        根据监控量测信息,待支护结构沉降、收敛稳定后方可进行马头门施工。施工过程中应遵循“强支护,快成环,早封闭”的原则。



        4.1.2  马头门开洞顺序
        搭设工作平台→测量放线,马头门开挖轮廓定位→横通道临时仰拱换撑→破除导洞洞门格栅(破除高度以洞室一半高度,方便开挖导洞上台阶进洞为宜)→安装首榀格栅钢架上半部分,在拱脚处迅速焊接一根I22“卡口撑”将拱架迅速临时封闭成环,并打设锁脚锚杆(φ32×3.25,L=2.5m)与拱架牢固焊接→拱部超前小导管注浆(φ32×3.25,L=2.5m,环间距0.3m)→拱部及部分侧壁挂钢筋网喷射砼,视开挖暴露土层情况,若为砂层等不稳定围岩,可采用φ32×3.25,L=2.5m,0.5×0.5m小导管梅花形布置,采用改性水玻璃或水泥-水玻璃双液浆对开挖面进行注浆加固。主体导洞洞口格栅采用双主筋三榀连立加强支护,横导洞洞口采用型钢格栅三榀连立加强支护。
        4.2  导洞及横导洞开挖及支护
        4.2.1  土方开挖
        导洞开挖时为避免群洞效应,相邻导洞进尺差应大于12m。横导洞土方采用全断面开挖法施工。主体导洞内土方采用两台阶预留核心土环形开挖法施工,人工开挖,三轮小拖车转运渣土至洞口放入竖井,由竖井提升装置出土。当遇见砂夹石,硬质粘土等紧密坚硬围岩时,可使用风镐等小型机具配合开挖,以加快施工进度。洞内台阶长度以4.5~5m长为宜,不可过长或过短,影响开挖安全,导致地面沉降。
        4.2.2  支护原则
        在导洞支护施工施工过程中应严格按照“管超前,严注浆;短进尺,强支护;早封闭,勤量测”的施工原则,做好超前支护与初期支护工作。主要步骤为:超前支护小导管及注浆;开挖,进尺一榀钢架间距;初喷砼,挂钢筋网,架立钢架,喷射砼;初支背后注浆。
        4.3  拱顶初支扣拱
        拱顶初支扣拱分2个阶段进行:
        第一阶段:边导洞内扣拱,冠梁中预埋小段格栅,长40cm,格栅端头与车站大拱格栅采用螺栓连接。
        第二阶段:导洞间扣拱,导洞间格栅扣拱采用的大拱格栅端头一端为螺栓连接,一端采用“U”型筋与预埋钢板焊接,做到格栅可调,保证在因施工误差导致导洞格栅出现错位的情况下扣拱成功。
        车站主体边桩顶冠梁施工时,进行边导洞内扣拱;拱顶间扣拱随车站大断面土方开挖进行,每0.5m为一个循环,同时严格按照“管超前,严注浆;短进尺,强支护;早封闭,勤量测”的施工原则,做好超前支护与初期支护工作。
        4.4  监控量测
        进行地表沉降、拱顶沉降、结构收敛、地表路面、市政管线及地面建筑物等项目的监测。
        4.4.1  周边建筑物的监控量测
        为了保证施工期间周边建筑物及地表路面的绝对安全,对其进行定点观测,施工中将监测数据与预测值相比较,判断前一步施工工艺和支护参数是否符合预期效果,以确定和调整下一步施工,并根据监测反馈信息调整监测频率,如发现问题及时会同相关各部门处理。
        4.4.2  洞内的监控量测
        在扣拱期间对其净空收敛、钢筋格栅应力、周边地表等进行全程监控,并根据监测反馈信息调整监测频率,如有问题及时调整辅助施工措施和施工方法、支护参数。
        5  总结
        该车站周边环境复杂,风险源众多,运用新型“ PBA”洞桩法进行地铁车站暗挖施工,用机械成孔代替传统人工挖孔,用调垂机代替人工安装钢管柱,既保证了施工安全和施工进度,又使施工质量精度得到保证,为后期地铁施工提供了参考价值。
        参考文献
        [1]陈俊,吴顺川.洞桩法施工在北京地铁中的应用[J].山西建筑.2007(03)
        [2]黄瑞金.地铁浅埋暗挖洞桩法车站扣拱施工技术[J].地下空间与工程学报.2007(02)
        [3]关金龙,萧潇.洞桩法施工车站地表沉降的有限差分法分析[J].山西建筑.2007(05)
        [4]夏勇.PBA洞桩法在地铁车站施工中的应用探述[J].智能城市.2018(19)
        [5]刘加柱,孙礼超.地铁车站PBA洞桩法施工力学效应研究[J].地下空间与工程学报.2018(S1)
        [6]闫书诚.地铁暗挖车站“PBA”洞桩法施工技术[J].智能城市.2018(09)
        收稿日期:年-月-日
        基金项目:无
        作者简介:王崇智(1983年4月4日),工程师,主要从事市政工程、房建工程、公路工程、铁路工程及水利工程等方面技术研究。

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