洞桩法大跨度扣拱施工

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇洞桩法大跨度扣拱施工范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】洞桩法在地铁工程中得到了广泛的应用，但实际施工中，扣拱作为一项重难点工序存在很大施工风险。本工程作为超浅埋暗挖大跨度扣拱车站，采用钻爆法施工，使风险大大增加，本文结合大连地铁东纬路站对软弱地质、钻爆扣拱施工的方法进行了总结分析。

【关键词】超浅埋暗挖、洞桩法、大跨度扣拱、钻爆

中图分类号： TU74 文献标识码： A

一、工程概况：大连地铁东纬路站位于市区山东路和东纬路十字交叉口，呈南北走向，交通繁忙。车站为双层岛式结构，采用超浅埋暗挖法施工，主体结构中心里程DK10+493.271，长166.7m。车站结构断面为单柱双拱双跨平底直墙断面，宽11.5*2m。地质主要以强风化、全风化岩层为主，自身稳定性差，并伴有溶洞分布，车站主体采用PBA法施工。

二、施工重难点:

车站大跨扣拱最浅处覆土6.25米，大跨扣拱跨度6.85米，H（覆土）/D（跨度）=0.91，为浅埋暗挖，接近超浅埋暗挖。水文地质状况复杂，地质变化频繁，多溶洞，多软弱土层，需要爆破施工，国内基本没有在大跨度软弱地质浅埋施工条件下的成功的经验。

地表沉降是大跨度浅埋暗挖施工绝对的重难点。由于扣拱跨度大，沉降不易控制，加之车站需要钻爆施工，震动对沉降影响很大。大跨度加上爆破震动使地表沉降急剧变化，风险大大增加。同时，开挖断面上方有多条重要管线，如Φ900给水管、Φ800砼雨水管，对沉降要求更为严格。

导洞内扣拱与导洞初支连接处是薄弱部位，导洞内扣拱架设连接对施工技术提出了很高要求。

导洞部分初支拆除施工安全风险大，大跨施工完成后，扣拱下面的导洞初支需要拆除，此时整个扣拱跨度9.83米，扣拱初支承受荷载迅速增大，这就需要提高扣拱的施工技术水平，并制定预案，坚决避免初支结构失稳事故的发生。

图2.1车站结构图

三、施工方法

3.1 导洞预埋法兰盘施工

在施工中上导洞时，加工钢格栅时在指定位置指定角度焊接钢筋接头，连接法兰盘，同时焊接U型筋加固。四根接头断面尺寸245mm*245mm，其中法兰盘角度是关键点，保证扣拱与预埋法兰盘能够顺利连接。

3.2 导洞内扣拱（侧拱）施工

车站围护结构为人工挖孔灌注桩（1200@2000），围护桩完成后，凿除桩头部分混凝土，凿除后混凝土必须能达到设计强度要求，以确保冠梁与桩头的连接质量。清楚导洞内杂物，用水准仪抄平。按设计长度接长孔桩锚入冠梁的钢筋，孔桩钢筋可采用焊接或接驳器连接。

图3.1 扣拱节点加固示意图 图3.2扣拱开挖示意图

在绑扎冠梁钢筋同时预埋侧拱地脚螺栓与钢板，格栅节点板与钢板栓接，冠梁浇筑完成后，开始架设侧拱。

扣拱作为主体结构，架设前，对上下两侧用全站仪放边线，施工时严禁侵限。

为了提高侧拱的荷载承受能力，除施工时严格把关质量外，根据实际情况，现场在侧拱与导洞初支连接的薄弱部位，增加220*220mm钢筋同主筋直径的通长暗梁，见图3.1。

扣拱拱架架设时在上方预留孔洞，为侧拱背后回填混凝土做好准备。开始回填混凝土时需进行系统浇筑混凝土，由一头开始，依次浇满，避免二次浇筑。

3.3 大跨扣拱前期施工

扣拱施工前，首先编制应急预案，对施工人员进行安全教育，现场技术交底。发生事故征兆或事故后，马上采取网喷混凝土、封闭上方道路的措施。视情况第一时间疏散洞内人员。为了防止地面塌陷造成进一步的损失，施工现场首先在地表路面放线，画出扣拱的相对位置，连续铺设2m*6m*20mm的钢板，给地面加上“盖子”，提供保护。

顶纵梁两次大跨扣拱应同时对称施工，防止两边不同步对顶纵梁产生推力而发生剪切破坏。单个大跨扣拱施工吸收CD工法的经验，变大断面为小断面施工，分部开挖。大跨扣拱分成左右两个洞室开挖，中间架设工22工字钢支撑，每个洞室开挖分为上下两个台阶。下台阶的施工需要铺设临时仰拱，使洞室及时封闭成环，减少地面沉降。顶纵梁两次大跨扣拱应同时对称施工，防止两边不同步对顶纵梁产生推力而发生剪切破坏。扣拱施工严格按照短进尺、快封闭、强支护方针，减少循环进尺，开挖一环封闭一环，减少土体的暴露时间，以利于掌子面的稳定。见图3.2。

为了减少地面震动，施工现场编制了钻孔爆破专项施工方案，严格控制最大同段装药量。按照PDCA循环，及时调整炮眼布置，雷管段位布置，炮眼单孔装药量。每次爆破进行爆破监测，保证震动控制在规范要求范围内。

3.3.1平面布孔方式

本工程采用多排孔布孔方式，多排炮孔采用三角形形式布置，布置图如图3.3所示。

图3.3 开挖断面上台阶炮孔布置图

3.3.2单循环钻爆参数

经计算分析，每批次分区内钻爆参数统计详见表3.1所示。

表3.1 钻爆参数统计

马头门开口施工，首先由测量班画出开挖轮廓线，破除混凝土时为了能够与原有格栅钢架进行牢固，需向外多破除20cm，破除完成，割除轮廓线内格栅钢架，架立扣拱格栅，并与原有格栅焊接牢固。同时，为了避免群洞效应的影响，在马头门处连立3榀密排格栅进行马头门加固，提高支撑力。扣拱格栅与小导洞格栅连接处同样为薄弱部位，采取帮焊L型钢筋或增加暗梁等方式进行加固。

大跨扣拱施工安全风险大，采取预防为主的策略。首先加强地质探测，主要采用超前探孔，地质雷达等提前对前方地质有初步了解，发现软弱地质、溶洞等及时注浆加固。其次，加强超前支护，大跨扣拱拱部打设双排超前小导管预支护，小导管采用Φ42无缝钢管，长度L=3米，间距300mm。待格栅钢架喷射混凝土初支完成后，进行超前小导管预注浆加固地层，注浆使用1:1水泥-水玻璃双液浆，压力控制在0.5~1.0Mpa。第三，扣拱初支完成后及时进行背后回填注浆，填充初支与土层间缝隙，减少地表沉降。注浆孔沿拱部布设，环向间距2m，纵向间距3m，梅花型布置；注浆深度为初支背后0.5m，注浆终压0.5Mpa，注浆浆液为1:1水泥砂浆。填充初支与土层见缝隙，减少地表沉降。

3.3 大跨扣拱初支支护

扣拱开挖完成后，按照“短开挖，强支护，快封闭”的原则，及时对扣拱进行初期支护。初期支护采用350mm厚C25网喷混凝土+钢筋格栅，格栅间距0.5m。钢筋格栅内外铺设双层钢筋网，规格φ8@150X150。初支完成后，及时按照上述回填注浆管设计参数安装注浆管，保证密实。见图3.4。

图3.4 扣拱初支及超前支护图

3.4 拆除扣拱下方部分导洞初支结构

大跨扣拱施工完成后，拆除扣拱下方部分导洞初支结构，以便跟进施工车站二衬顶板施工。破除导洞初支每次宜破除1.0~1.2米，随后跟进架设工字钢临时支撑，以顶板分模长度作为一个循环，达到分模长度后，绑扎顶板钢筋，模注混凝土，待混凝土达到一定设计强度后，拆除工字钢临时支撑。为了节省材料，工字钢支撑可循环使用。破除导洞初支是车站施工的一个重大安全隐患，洞室荷载会重新分布，有引起扣拱初支变形或垮塌的风险。所以，破除导洞初支一定要注意两方面，第一，加强洞内现场观察巡视和沉降收敛监测，动态跟踪洞内变形，一旦受力变化引起急剧变形，则要及时采取加固支撑措施。第二，加强地面监测。

四、监控量测

监测主要包括地面监测和洞内监测，地面监测主要为地面沉降监测，洞内包括收敛监测和拱顶沉降监测。。

4.1建筑（构）物各沉降点观测

布点时用全站仪定向，使各断面测点在同一直线上。监测点采用直埋法，具备条件的，在地表沥青(或砼下)挖样洞放入钢筋，用砼固定，使砼不与地表沥青等连接，用盖保护好。

图4.1 沉降监测点详图

地面监测点布置如图4.2所示:

图4.2 地表沉降点布设示意图

隧道掘进过程中隧道会因应力变化而产生周边收敛的情况，有可能会因此而出现开挖边线侵限情况的发生。为了控制在开挖过程中周边收敛时净空的变形值、变形速度和收敛情况，便于分析采用收敛计测试，测点布置为每5～10m设一对收敛测点。观测频率为：1～15天时，测2次/天，掘进面16天～30天时测1次/2天，31天～90天时测2次/周。

洞内拱顶沉降观测点沿拱顶布置，纵向6米布置一个，收敛点沿侧墙布置，纵向10米布置一个。地表沉降点纵向12米布置一排。拱顶、收敛测点与地表测点对应布置,局部变形较大受力较复杂部位，应依据现场情况适当加密布设。

一旦出现地表沉降变形急剧变化的情况，采取洞内注浆措施填充土层，抬高地表。注浆过程中注意观察洞内初支变化，避免压力过大引起初支变形。

六、注意事项

在施工中大跨度扣拱施工主要注意事项有： ① 做好施工前期调查工作。 ② 侧拱施工薄弱部位控制及薄弱部位加强 ③ 主拱施工时开挖断面宜圆顺，避免应力集中，造成超挖与局部坍塌，喷射砼必须保证作业质量，保证密实无空洞现象。严格控制超前小导管打设角度与注浆质量。作好台阶留置，一方面保证核心土体稳定，另一方面便于及时复喷砼、回填注浆与堆放防坍抢险物资。 ④ 马头门开口段施工时需进行加强马头门的处理确保稳定，防止洞口二处扰动等带来洞室变形或者土体坍塌的事故。 ⑤ 加强扣拱初支薄弱部位质量控制。钢格栅节点间采用螺栓连接，因加工误差与操作环境限制，为薄弱点，采取主筋间绑焊钢筋加强措施；导洞与主拱初支接合部采取 L 形筋连接主拱格栅与导洞格栅措施加强；每榀格栅间设置双层纵向连接筋，发挥纵向整体支撑效应。 ⑥加强爆破震动控制，提高钻孔精度，控制用药量。⑦加强超前探测与防坍抢险措施。⑧加强监控量测。