洞柱法地鐵車站導(dǎo)洞人工挖孔樁護(hù)壁快速施工技術(shù)研究

王炳祿

（中鐵十四局集團(tuán)隧道工程有限公司，濟(jì)南 250101）

1 引言

洞柱法地鐵車站導(dǎo)洞人工挖孔樁工序轉(zhuǎn)換多，施工周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約地鐵車站的施工進(jìn)度。人工挖孔樁護(hù)壁施工常規(guī)方法為挖孔樁一節(jié)到位后，安裝護(hù)壁鋼筋和護(hù)壁弧形模板，現(xiàn)場(chǎng)澆混凝土。由于護(hù)壁混凝土方量小，均采用現(xiàn)場(chǎng)自拌[1]。澆筑完成后，需等待護(hù)壁混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行下一節(jié)孔樁開挖。這樣施工起來(lái)效率低下，現(xiàn)澆拌制混凝土質(zhì)量難以控制。且受地下水影響，護(hù)壁混凝土強(qiáng)度和厚度難以保證，存在坍塌風(fēng)險(xiǎn)[2]。因此，需探索一種快速施工的護(hù)壁方法，滿足護(hù)壁施工質(zhì)量，確保挖孔安全。本文提出分節(jié)預(yù)制裝配式護(hù)壁和預(yù)拌料混凝土護(hù)壁2種洞柱法地鐵車站導(dǎo)洞人工挖孔樁護(hù)壁快速施工方案，介紹其施工工藝流程和特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際工程案例分析護(hù)壁快速施工技術(shù)的效果。

2 護(hù)壁快速施工技術(shù)研究

2.1 分節(jié)預(yù)制裝配式護(hù)壁

針對(duì)目前施工工期時(shí)間較長(zhǎng)且在有地下水的情況下容易發(fā)生塌孔等安全事故，采用一種分節(jié)預(yù)制裝配式鋼筋混凝土護(hù)壁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土護(hù)壁，因預(yù)制鋼筋混凝土護(hù)壁在安裝時(shí)自身具有較高的強(qiáng)度，提高了護(hù)壁抵抗井壁的側(cè)向土壓力，且減少了井內(nèi)澆筑混凝土護(hù)壁這一道工序，從而有效地解決了目前常規(guī)施工技術(shù)造成的工期時(shí)間長(zhǎng)、護(hù)壁質(zhì)量差、容易出現(xiàn)塌孔等安全質(zhì)量隱患的問題。分節(jié)預(yù)制裝配式護(hù)壁施工工藝流程主要為：（1）測(cè)量定位；（2）架設(shè)吊裝；（3）開挖首節(jié)土體；（4）安裝預(yù)制護(hù)壁；（5）繼續(xù)開挖下節(jié)土體；（6）至樁底結(jié)束開挖。

2.2 預(yù)拌料混凝土護(hù)壁

預(yù)拌料混凝土護(hù)壁是采用預(yù)拌噴射混凝土干料與水按一定配比攪拌后進(jìn)行澆筑，澆筑后的混凝土初凝時(shí)間短，大幅度縮短護(hù)壁施工間隔時(shí)間，由于預(yù)拌噴射混凝土干料在工廠精確計(jì)量、高效干拌、批量生產(chǎn)，同時(shí)廠家對(duì)預(yù)拌噴射混凝土干料骨料的粒型與級(jí)配進(jìn)行有效控制，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠，可提高護(hù)壁施工質(zhì)量。預(yù)拌料混凝土護(hù)壁是將廠家預(yù)制好的預(yù)拌噴射混凝土干料拉運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存，現(xiàn)場(chǎng)直接加水?dāng)嚢韬蠹纯蓾仓?，此方法相比普通自拌混凝土護(hù)壁澆筑的初凝時(shí)間要短，澆筑后護(hù)壁混凝土能在孔樁內(nèi)快速有效形成支護(hù)體系，從而在確保施工安全的前提下，縮短了護(hù)壁施工間隔時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)車站導(dǎo)洞內(nèi)人工挖孔樁快速施工目的。

預(yù)拌料混凝土護(hù)壁施工工藝流程主要為：（1）測(cè)量定位；（2）開挖鎖口土體；（3）安裝提升設(shè)備及輔助設(shè)施；（4）開挖吊運(yùn)第二節(jié)孔土方；（5）支護(hù)第二節(jié)護(hù)壁模板；（6）澆筑第二節(jié)護(hù)壁混凝土；（7）繼續(xù)開挖下節(jié)土體；（8）至樁底結(jié)束開挖。

2.3 人工挖孔樁護(hù)壁實(shí)施方案特性對(duì)比

分節(jié)預(yù)制裝配式護(hù)壁和預(yù)拌料混凝土護(hù)壁各有特點(diǎn)，對(duì)兩者的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)有利于根據(jù)地鐵車站導(dǎo)洞的實(shí)際情況選擇適宜的人工挖孔樁施工方案。分節(jié)預(yù)制裝配式護(hù)壁和預(yù)拌料混凝土護(hù)壁的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1[3]。

3 案例分析

3.1 工程概況

某地鐵車站為暗挖雙層單柱兩跨標(biāo)準(zhǔn)島式車站，采用6導(dǎo)洞洞柱法施工。車站全長(zhǎng)281.60 m，站臺(tái)寬度12 m，主體結(jié)構(gòu)寬度21.3 m，結(jié)構(gòu)覆土約10.94 m，中心里程處軌面標(biāo)高22.033 m。車站底板埋深約27.787 m，標(biāo)準(zhǔn)斷面頂板覆土約11.137 m?？偨ㄖ娣e20 155.59 m2，其中主體建筑面積11 800.2 m2，附屬建筑面積（含風(fēng)道、出入口、安全出口通道）8 355.39 m2。本站設(shè)置4個(gè)出入口、4個(gè)風(fēng)道、3個(gè)安全出口及1個(gè)無(wú)障礙口。

該地鐵車站周圍地勢(shì)起伏較大，地面標(biāo)高46.7～48.09 m，工程沿線地面以下60 m深度范圍內(nèi)地層按其沉積年代及工程性質(zhì)可分為人工堆積層和一般第四紀(jì)沖洪積層，按地層巖性進(jìn)一步分為11個(gè)大層及亞層：由上而下依次為：（1）人工填土層：粉土填土①層；雜填土①1層；（2）一般第四紀(jì)沖洪積層：粉土②層；粉質(zhì)黏土②1層；粉質(zhì)黏土④層；黏土④1層；粉土④2層；粉細(xì)砂④3層；粉質(zhì)黏土⑥層；黏土⑥1層；粉土⑥2層；卵石-圓礫⑦層；粉細(xì)砂⑦2層；卵石⑨層；卵石?層。該車站主要賦存有3層地下水，其類型分別為上層滯水（一）、層間潛水（三）、層間潛水（四）。

車站導(dǎo)洞內(nèi)采用人工挖孔樁，工序轉(zhuǎn)換多，施工周期長(zhǎng)，如何優(yōu)化護(hù)壁施工工藝是保證工期的關(guān)鍵。

表1 人工挖孔樁護(hù)壁方案特性對(duì)比

3.2 效果分析

本工程人工挖孔樁施工空間有限，且考慮人工挖孔樁護(hù)壁施工質(zhì)量、工期、成本、資源配備等指標(biāo)，選用預(yù)拌料混凝土護(hù)壁進(jìn)行本工程人工挖孔樁護(hù)壁施工。施工過程中分別對(duì)預(yù)拌料混凝土護(hù)壁的實(shí)體強(qiáng)度和混凝土干料與水配比進(jìn)行了仔細(xì)的檢測(cè)和比選，預(yù)拌料護(hù)壁8 h、12 h、18 h和24 h強(qiáng)度分別為 0.2 MPa、1.2 MPa、2.7 MPa 和 3.9 MPa，預(yù)拌料干料與水最佳配合比配比為1∶0.11。

通過方案優(yōu)化前后人工挖孔樁預(yù)拌料混凝土護(hù)壁施工周期統(tǒng)計(jì)可知，每根樁開挖深度約為8 m，每成一根樁需3.5～4 d，平均2 m/d，其人工挖孔樁預(yù)拌料混凝土護(hù)壁施工周期由方案優(yōu)化前每根樁2 m/d提高至3 m/d。由于預(yù)拌料混凝土護(hù)壁施工成功應(yīng)用于該工程人工挖孔樁護(hù)壁施工中，既有效控制了人工挖孔樁的安全和質(zhì)量，又加快了施工進(jìn)度，圓滿完成本項(xiàng)目人工挖孔樁的護(hù)壁施工任務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)洞柱法地鐵車站導(dǎo)洞人工挖孔樁工序轉(zhuǎn)換多，施工周期長(zhǎng)的問題，介紹了分節(jié)預(yù)制裝配式護(hù)壁和預(yù)拌料混凝土護(hù)壁的工藝流程和特點(diǎn)。依托某洞柱法地鐵車站導(dǎo)洞人工挖孔樁工程，結(jié)合分節(jié)預(yù)制裝配式護(hù)壁與預(yù)拌料混凝土護(hù)壁施工方案優(yōu)缺點(diǎn)，選用預(yù)拌料混凝土護(hù)壁進(jìn)行本工程人工挖孔樁護(hù)壁施工。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，預(yù)拌料護(hù)壁8 h、12 h、18 h和24 h強(qiáng)度分別為 0.2 MPa、1.2 MPa、2.7 MPa和 3.9 MPa，預(yù)拌料干料與水最佳配合比配比為1∶0.11，優(yōu)化后的單樁成樁速度由2 m/d提高至3 m/d，圓滿完成了人工挖孔樁護(hù)壁施工任務(wù)。