暗挖车站施工技术

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摘 要:结合某城市车站站工程实际,介绍了暗挖洞桩法的主要施工步骤及要点。对施工过程中的难点及其问题进行分析，提出处理措施，并制定施工方案。

关键词:暗挖段 沉降 分析 措施 施工方案

一、工程概况

车站暗挖段下穿主要街道，周边高层建筑距线路最近为26m，基本不受施工影响。主要考虑施工过程中产生地层沉降以及管线对主要街道路面影响。

二、施工安全风险分析及措施

1、暗挖段上跨地铁既有1号线，覆土薄，必须确保施工和1号线运营安全

主要对策

⑴为减少因卸载对1#线区间结构的浮力，施工前降水单位将地下水位降至1#线区间结构底板以下，消除水的对结构的直接浮力。

⑵为减少因卸载，土层应力释放引起的地层变形，在车站主体隧道施工导洞内对1#线区间隧道拱部上部及周边土体进行超细水泥预注浆加固。

⑶柱洞初期支护完成后，洞内施作预应力锚杆对一号线基底进行加固，进一步加强保护。

⑷施工过程严格控制开挖进度，严格遵循“短进尺、快封闭”的原则，及时支护并尽快施作二衬结构。

⑸加强对既有1#线隧道的监测，因既有线正在运行，采用远程监测手段，如发现异常，采取紧急措施。

2、暗挖段下穿主要街道，上方管线密集、地质条件差，确保上方路面及管线安全也是施工重点控制之一。且各类管线长期渗漏导致地层中富含地下水，对地层沉降控制极为不利

主要对策：

⑴施工前采用地质雷达探测确定各类管线与结构的详细位置关系，与有关部门联系确认管线允许沉降范围。

⑵洞内、地表加设监测点，施工沉降严格控制在允许范围内，沉降速率超限后立即采取补救措施。

⑶洞内开挖中预埋背后回填注浆管，洞内沉降数值较大时及时进行注浆补充地层，防止地层沉降引起管线超量沉降。

⑷地面沉降控制主要以洞内补充注浆为主，地面沉降速率较大时可采用地面注浆进行紧急处理，防止路面沉降危及行车安全。

三、施工顺序、施工方案制定

暗挖车站采用中柱法施工，施工顺序为柱洞初支柱洞衬砌中洞初支中洞衬砌侧洞初支侧洞衬砌，具体施工如下：

由于暗挖断面为单跨双柱结构，断面尺寸为23.66×9.865，为扁平结构，施工中应对称施工，形成稳定结构体系。中柱法按照“小分块、短台阶、早成环、环套环”的原则，将整个断面开挖横向分为侧洞、柱洞和中洞共5个洞，每洞分上、中、下三层。暗挖段先自上而下对称施工柱洞，步步为营，分块成环，随挖随撑，及时施作初支；再由下而上施作柱洞二衬，建立起梁、柱支撑体系。柱洞完成后，施工两个柱洞中间夹着的中洞初支和二衬，形成整个大中洞稳定体系。再对称自上而下施工两侧洞，分部掘进成环，及时初支，侧洞开挖完成后，最后纵向分段自下而上对称施作二衬，完成结构闭合。

1、施工辅助工法的制定

暗挖车站辅助施工方法主要为大管棚+小导管超前注浆。为保证施工过程中地层的安全稳定、控制施工引起的地表沉降，为此采取大管棚配合小导管注浆超前支护加固地层，并与初期支护形成棚架结构体系，共同承受管棚以上荷载。

2、大管棚施工

管棚采用φ159热轧无缝钢管，壁厚δ＝8mm，管长68m，沿车站拱顶环向布设，间距每米3根。在车站暗挖段施工前，先从两侧车站的明挖端头厅施作大管棚进行超前支护。通过方案的比选东单现状条件情况最后采用“水平钻机成孔＋夯管锤夯进”的施工。

施工参数：

⑴钢管规格：综合考虑跟管钻进时顶管困难和所需承载力要求，采用φ159无缝钢管，壁厚8mm，管长68m，沿车站拱顶环向布设，间距每米3根，超出开挖轮廓线15cm，管节分段长度为6～8m（根据现场实际情况确定其管节长度），钢管内注入水泥砂浆，注浆压力在0.5～1mpa之间。

⑵管棚长度：34m。

⑶管棚间距：3根/1000mm

⑷外插角：3.5°。

⑸管棚布设：拱部180°范围内。

注浆参数：

⑴注浆顺序

大管棚施工完成一根，注浆一根。注浆分为两个步序进行，单号管棚注入单液水泥浆（添加XPM外加剂），以增加管棚的刚度，双号孔注入水泥-水玻璃双液浆，以加固地层。

⑵注浆方式

用水力膨胀式止浆塞进行分段后退式注浆，注浆段长4m。

⑶注浆参数

a、单液水泥浆配合比：水灰比0.6:1，

b、水泥-水玻璃双液浆配合比：

单液水泥浆，水灰比1:1，加3%～5%的XPM，

水玻璃，30～32Be’，模数2.2～2.8，

水泥浆与水玻璃浆的体积比，1:1，

c、单孔注浆量， Q=πr2Hnλ，

式中，r为浆液扩散半径取0.35m，H为管棚长度，取20m，n为地层孔隙率，根据现场土工试验测得，λ为注浆率，卵石层取0.6，中粗砂层取0.4，粉细砂层取0.2，由此算得，单孔注浆量为1.0～1.6m3。

d、注浆压力，0.4～0.6MPa。

3、小导管施工

施工参数

超前小导管采用Ф32×3.25mm普通水煤气管，管长2.5m，注浆管一端做成尖形，另一端焊上铁箍，在距铁箍端0.5～1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔100～200mm呈梅花形布设，孔位互成90°，孔径6～8mm。注浆钢管应沿隧道开挖轮廓线布置，外插角一般取10°～12°，处理坍体时可适当加大。

（1）水泥水玻璃浆

超细水泥浆水灰比：1：1.5～1：1.8在施工中可依据现场情况适量调节；

普通水泥浆水灰比：1：1～1.5：1在施工中可依据现场情况适量调节；

XPM掺入量（占水泥重量）：5%；

水玻璃浆浓度：35Be′；

水泥浆与水玻璃浆双液比：1：1～1：0.6施工中可以调节。

（2）改性水玻璃浆

水玻璃原浆浓度：35Be′；

改性剂的浓度：20%；

改性水玻璃浆的酸碱度：PH=3～4。

四、施工中出现的问题、原因分析，提出处理措施

柱洞施工过程中，主要发生拱顶渗漏引发地层沉降。在柱洞施工进入主要街道范围后，拱顶开始出现渗水，并在短时间内出现较大范围扩散，同时地层沉降明显加快，沉降速率较大，沉降值接近设计允许值，施工单位立即停工封闭掌子面进行分析。

1、分析原因主要为

（1）主要街道地层条件复杂，存在不同程度缺陷区域；

（2）暗挖拱顶存在电力、上水、电信、煤气等多条管线，现场踏勘时管内存在积水，部分管线存在裂缝形成渗水，长期渗漏导致拱顶上方形成饱和含水层，隧道开挖后引起土应力释放，破坏原有稳定，隧道内出现渗水，引发地层沉降。

2、处理措施

（1）对施工范围拱顶地层进行反复补充注浆，补充因渗水及开挖引起的地层沉降，同时补充地层中的缺陷区域，截断地下水渗漏通道；

（2）调整工序，缩短开挖支护时间，开挖后至格栅架立形成封闭体系过程是引起地层沉降的主要来源，合理布置人力、机械，制定每循环开挖、架立格栅时间，及时形成封闭体系，达到“短开挖、快封闭”的施工要求；

（3）由于柱洞分部开挖，难以及时封闭成环，为提高每部基底承载力，每部拱脚增设锁脚锚杆，并注水泥浆提高拱脚承载力，有利的缓解了开挖后拱脚下沉速度；

通过采取积极措施对拱顶土层、拱脚基础的处理，及时控制住沉降及渗水，避免了路面沉降危及路表行车安全。

参考文献

[1] 陈涛,董小龙.《暗挖大型换乘地铁车站施工关键技术及对策》.洛阳：人民交通出版社,2007年3月.

[2] 申军彩.《地铁车站暗挖施工技术研究》.陕西：山西建筑,2009年7月.