暗挖大跨地鐵車站“洞柱法”施工沉降控制措施

楊國嶺

一、工程概況

廣濟街站為地下二層11m島式站臺車站，設(shè)計為單柱雙跨拱頂直墻混凝土框架結(jié)構(gòu)，全長208m，標準段寬19.9m，高16.73m，頂板覆土約10.4m，中心里程處軌面埋深24.51m。車站總建筑面積12563.32m2，主體為單柱雙跨結(jié)構(gòu)，采用“洞柱法”施工，附屬結(jié)構(gòu)以明、暗挖相結(jié)合的方式為主。

二、施工方法

1.施工步驟

（1）自橫通道進洞，進行導(dǎo)洞拱部超前支護結(jié)構(gòu)的施工，并通過注漿的方式對地層進行加固。臺階法開挖導(dǎo)洞，進行初期支護結(jié)構(gòu)的施工時，臺階長度宜控制在3m～5m，對導(dǎo)洞D下方實施地基加固。導(dǎo)洞開挖時堅持“先上后下，先邊后中”的施工選擇，在上層導(dǎo)洞開挖達到10m～15m后，進行下層導(dǎo)洞的開挖作業(yè)，上層相鄰導(dǎo)洞開挖面應(yīng)盡量錯開8m～10m，導(dǎo)洞開挖步距與鋼格柵間距保持一致，并加強監(jiān)控量測。見圖1。

圖1 施工步序圖一

（2）在導(dǎo)洞A、B內(nèi)進行邊樁及冠梁的施工，并在中間導(dǎo)洞C內(nèi)進行鋼管挖孔護筒的施工，機械成孔樁采取跳孔施工的方式，隔3施1，導(dǎo)洞D拱部開孔時只需要將初支混凝土進行鑿除，保持格柵鋼筋的完整性。

（3）在導(dǎo)洞D內(nèi)的底部進行防水層、底縱梁（底板）及條基的施工，并施工鋼管混凝土柱，同時利用砂石將柱與護筒間存在的空隙進行緊密的填實。然后在導(dǎo)洞C內(nèi)進行頂部防水層、頂縱梁（頂拱）的施工，并進行頂部回填及預(yù)埋鋼拉桿的作業(yè)。

（4）施工洞室Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ、Ⅳ拱頂超前支護結(jié)構(gòu)，通過注漿的方式對地層進行有效的加固；設(shè)臨時中隔壁開挖洞室Ⅰ～Ⅳ，在標準段取消中隔壁，以臨時豎向支撐代替。洞室開挖時應(yīng)對稱同步進行，保證前后錯開至少2柱跨，但避免對初期支護結(jié)構(gòu)造成破壞。

（5）洞室Ⅰ～Ⅳ開挖貫通后，從相鄰橫通道的中間位置逐漸向橫通道方向后退，沿車站縱向分段鑿除，但是每段不應(yīng)大于一個柱跨，然后對車站主體頂拱二襯結(jié)構(gòu)進行澆筑。

（6）當頂拱二襯結(jié)構(gòu)混凝土強度達到設(shè)計標準后，沿車站縱向分段分層開挖土體至中板及中縱梁底標高。

（7）當中板及中縱梁、側(cè)墻結(jié)構(gòu)的混凝土滿足設(shè)計要求后，繼續(xù)沿車站縱向分段分層開挖土體，且確保每層不大于三個柱跨，逐漸開挖至基底。然后及時進行墊層，防水層及底板結(jié)構(gòu)的施工，并對剩余的側(cè)墻防水層、防水保護層及側(cè)墻結(jié)構(gòu)完成全部施工。

（8）待底板及側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土強度滿足設(shè)計標準后，進行鋼拉桿的拆除工作，同時進行施工車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如站臺及軌頂風(fēng)道的施工，從而完成整個車站的施工作業(yè)。

2.沉降監(jiān)測的技術(shù)要求和測量方法

沉降監(jiān)測的技術(shù)要求和測量方法具體如表1所示。

表1 沉降監(jiān)測的技術(shù)要求和測量方法表（n為測站數(shù)）

四、控制沉降措施

1.環(huán)境、管線的保護

（1）管線周邊含豐富的雜填土，該部分土層以松散狀為主。對此，配備水泥漿液，采取鋼花管注漿的方法，在漿液凝結(jié)后，有效防護管線，以免因施工而導(dǎo)致既有管線受損。

（2）項目周邊的污水和雨水管線埋深較大，同時與主體結(jié)構(gòu)的距離較近，該區(qū)域的土體具有疏松、含水飽和的特點，對此，沿管線和結(jié)構(gòu)兩側(cè)5m范圍內(nèi)采取加固措施，即注漿加固。此外，輔以地面導(dǎo)流、管內(nèi)防滲等相關(guān)輔助手段，以滿足大直徑污水管的處理要求。管內(nèi)防滲施工中，使用到EVA柔性防水涂料（作業(yè)區(qū)域為管底和管壁）以及EVA剛性防水砂漿（作業(yè)區(qū)域為端頭）。

（3）熱力隧道斷面尺寸為4.55m×2.8m，結(jié)合施工現(xiàn)場小室的實際情況，在隧道內(nèi)加密小導(dǎo)管，同時對管線采取防護措施，定期抽排積水，以免因水的聚集而對管線造成不良影響。

2.洞內(nèi)綜合措施

（1）鋼管柱與臨時仰拱穩(wěn)定連接，利用焊接的方法連接井字架與仰拱格柵及鋼管柱，產(chǎn)生的空隙利用C30混凝土填充，在此基礎(chǔ)上，組織中洞拱部4號洞的開挖作業(yè)。

（2）施工前做好準備工作，按要求開挖橫導(dǎo)洞并制作聯(lián)系梁，提前將大中洞底板連接，構(gòu)成完整的整體，利用該裝置抵抗圍巖對洞體的壓力，避免側(cè)壁收斂、拱頂下沉等質(zhì)量問題。中洞開挖前，嚴格檢查洞底縱梁和頂縱梁與臨時隔壁兩側(cè)的位置，在其空隙中合理架設(shè)支撐，若不具備支撐的條件，則用砂漿砌筑磚填充該部分空隙。

（3）中洞頂縱梁拉桿為不可或缺的受力構(gòu)件，為充分發(fā)揮出其應(yīng)用優(yōu)勢，在中洞扣拱開挖后，將頂縱梁、中洞拱頂進行有效連接，成為統(tǒng)一的整體，充分利用大中洞的功能承擔(dān)頂部荷載的作用力，由此避免沉降速率過大的情況。

（4）對8號洞的邊墻范圍內(nèi)采取加固措施，選用的是超前注漿的方法，用于改善該處的地層條件，以便后續(xù)可快速完成開挖作業(yè)，形成穩(wěn)定、規(guī)整的工作面。

（5）襯砌施工期間，適當增加支撐，用于維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在全斷面開挖支護工作落實到位后，取7號洞頂部最高點和9號洞底部相應(yīng)位置，分別在兩個區(qū)域沿縱向設(shè)置墊層、防水層及保護層，共同組成防護體系；配置油壓千斤頂，利用該裝置預(yù)加支撐力，確保支撐能夠有效撐緊，此后再連接方木與仰拱。

（6）主動換撐后，有序拆除斷面的仰拱，澆筑拱墻和拱頂，構(gòu)成完整的全斷面襯砌。在斷面剩余的仰拱及臨時隔壁被拆除，并在拱部混凝土的強度達標后，逐段換撐拆除，組織基面處理工作。

五、效果分析

通過多項措施的應(yīng)用，隧道結(jié)構(gòu)、襯砌均可維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)；受地質(zhì)不均的影響，地面和拱頂存在沉降現(xiàn)象，實測結(jié)果表明，累計沉降的最大值、最小值分別為112mm、82mm。在群洞效應(yīng)、地面交通動載等因素的影響下，按群洞疊加計算累計沉降控制值，結(jié)果表明沉降控制效果較佳，可以滿足要求。

六、結(jié)語

沉降是地鐵工程中的關(guān)鍵控制指標，但在實際施工中，除了本文所提的沉降控制措施外，還需考慮到鋼筋應(yīng)力計、遠程遙控等現(xiàn)階段較為主流的變形監(jiān)測手段。根據(jù)工程的實際情況合理應(yīng)用方法，力爭取得良好的沉降控制效果，可以保證暗挖大跨地鐵車站的各項工作可順利開展。