地鐵暗挖車站下穿橋梁基礎(chǔ)施工工法探究

劉 瀟

（北京九通衢檢測技術(shù)股份有限公司,北京 100068）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，城市常住人口不斷增多，交通壓力與日俱增。城市地面以上的既有城市規(guī)劃僅能滿足過去常住人口的城市交通道路建設(shè)需求，難以適應(yīng)時代發(fā)展的要求。但是對城市地面以上的城市進行重新規(guī)劃，難度大，涉及問題多，影響范圍廣，時間和經(jīng)濟成本巨大，幾乎無法實現(xiàn)，城市交通道路建設(shè)無法脫離原本的道路交通構(gòu)架，導(dǎo)致城市交通堵塞問題頻發(fā)。應(yīng)運而生的地鐵交通能夠減少對時間和經(jīng)濟成本支出的同時在最大程度上滿足更多人的交通出行要求。居民生活質(zhì)量不斷提升，對城市基礎(chǔ)交通建設(shè)的需求越來越大，對交通出行質(zhì)量要求越來越高。地鐵作為城市居民出行的一種重要出行方式，在居民出行交通工具中的占比量越來越大，具有不可忽視的作用。因此地鐵建設(shè)的需求在未來必將不斷增大，同時對地下空間的拓展與利用，能夠在有效地減少出行問題的基礎(chǔ)上，豐富我國交通維度，建立起更加立體完善的交通體系。因此，地鐵暗挖車站下穿橋梁基礎(chǔ)施工工程需要不斷提高建設(shè)質(zhì)量，例如測量現(xiàn)場情況、設(shè)計施工方案和保障施工安全等問題，都是在進行地鐵暗挖車站下穿橋梁基礎(chǔ)施工工法設(shè)計時需要思考的問題，如何更加節(jié)省時間成本、經(jīng)濟成本，最低限度地影響居民出行，獲得最高質(zhì)量的工程結(jié)果，是新時代對地鐵暗挖車站下穿橋梁基礎(chǔ)施工工程的基本要求。

1 地鐵暗挖車站下穿橋梁基礎(chǔ)施工工程概況

該文采用的案例為山東省某市區(qū)的荷花橋站。該站位于市區(qū)東部，在二環(huán)路左下方，沿東二環(huán)路東西向設(shè)置。主體結(jié)構(gòu)為地下兩層三跨，主要的架構(gòu)是“上圓下方”式的拱頂直墻的框架結(jié)構(gòu)[1]。根據(jù)工程設(shè)計，車站的主體結(jié)構(gòu)約有180.0 m（沿左線剖切）長，標(biāo)準(zhǔn)的車站段寬為30.0 m，這次基礎(chǔ)上的站臺的寬度為12 m，需要下埋的底板的埋深一般為25 m左右，上面的頂板覆土厚度大概為8 m左右。車站采用暗挖施工形式，主要采用的工法為PBA暗挖工法，地鐵車站的其他結(jié)構(gòu)施工段都主要采用暗挖施工形式，但在地鐵車站的出入口部分則主要采用明挖法進行施工。荷花橋站主要結(jié)構(gòu)的正下方要穿過荷花橋主體。地鐵的結(jié)構(gòu)線與下穿的荷花橋的主體結(jié)構(gòu)，無論是橫向還是縱向比較，距離都比較近，在施工過程中必須考慮二者之間可能造成的互相影響，需要在工程開展前考慮現(xiàn)實情況，提出應(yīng)對方案，并且根據(jù)可能發(fā)生的突發(fā)情況，提出應(yīng)對意外的方案。荷花橋整體規(guī)模不大，橋?qū)捈s為45 m，橋長約為15 m。整個荷花橋的上部結(jié)構(gòu)為單跨鋼筋混凝土簡支T型梁，梁高0.6 m。荷花橋下部分結(jié)構(gòu)為了擴大支撐，設(shè)置多個重力式橋臺。這些橋臺上分別設(shè)置了3道沉降縫，這些沉降縫的間距大約11 m。為了防止地下水對橋臺的侵蝕，需要在橋臺上設(shè)置防水層，延長橋臺的使用壽命。在橋臺上還要設(shè)置瀝青層面，支座均為板式橡膠支座。車站暗挖段垂直下穿橋臺基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)洞與橋臺底凈距約2.1 m，初襯扣拱與橋臺凈距約2.1 m。并且該區(qū)域地質(zhì)情況極為復(fù)雜，車站頂板上方主要以雜填土、粉土填土和圓礫層為主，車站高度范圍內(nèi)主要以圓礫、卵石圓礫以及強風(fēng)化礫巖為主，地基土主要持力土層均為強風(fēng)化礫巖。表1為物理學(xué)參數(shù)，需要根據(jù)實際情況進行填補。

表1 土體物理力學(xué)參數(shù)

2 地鐵暗挖車站下穿橋梁基礎(chǔ)施工工程難點

該次施工的主要難點是如何盡可能地減少暗挖車站和下穿橋梁的基礎(chǔ)施工工程的互相影響，保障工程質(zhì)量和工程完成速度。

（1）工程施工過程中要盡可能減少對橋梁的影響，保障橋梁安全，并且在一定程度上盡量降低對橋梁使用的影響，因此在施工過程中要盡可能保障結(jié)構(gòu)變形幅度小，同時保障橋梁的沉降值保持在一個合理范圍之內(nèi)。

（2）荷花橋站的開挖深度比較大，挖掘面積廣，并且由于現(xiàn)實環(huán)境和地質(zhì)情況復(fù)雜，導(dǎo)致施工難度較大。同時，由于地鐵站開挖之后，挖掘出的大量廢土要進行合理安置，方式因為重量過大導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)變形，最終影響橋梁使用。

（3）需要對現(xiàn)實情況和橋梁結(jié)構(gòu)、年限和材料等進行綜合分析，找出影響車站和橋梁是否變形的重要因素，并且根據(jù)相應(yīng)的理論知識設(shè)計相應(yīng)的控制措施，防止車站和橋梁發(fā)生變形引發(fā)安全事故。

3 地鐵暗挖車站下穿橋梁基礎(chǔ)工程施工方案

3.1 設(shè)計施工方案

設(shè)計都是根據(jù)預(yù)先對現(xiàn)實地質(zhì)條件與施工環(huán)境的測量數(shù)據(jù)進行的，因此，在施工過程中，要嚴(yán)格遵照設(shè)計方案進行施工。該次施工是采用拱頂直墻的框架結(jié)構(gòu)，對拱頂要進行加固以防止坍塌。施工中，要采用Φ108 大管棚+Φ42小導(dǎo)管對拱頂預(yù)先支持和保護。對管棚進行支撐固定的時候，應(yīng)該采用自進式管棚，并且以與棚頂平行的方向推進棚頂進行支撐。荷花橋還有兩架擴建橋。兩架擴建橋主要采用了預(yù)制箱型空心板梁，它們的挖孔樁基礎(chǔ)主要是Φ1 000~1 500，樁長在10.0 m左右。并且在建設(shè)過程中以注漿作為主要的方式，進行加固和提高摩擦力，進而促使橋梁的沉降維持在合理可控的范圍之內(nèi)[2]。

3.2 大管棚施工方案

根據(jù)預(yù)先的施工方案，對穿越的橋梁部分進行大管棚施工。施工作業(yè)主要分為上行線和下行線，需要在這兩條線上設(shè)置管棚施工點4個。大棚管的具體施工要做到根據(jù)實際情況選取施工方式，在該文案例當(dāng)中采用的施工方式主要為水平定向鉆的施工方式。大管棚有不同的規(guī)格，需要根據(jù)工程實際需要進行選擇。該案例采用Φ110的大管棚，壁厚為10 mm，每一節(jié)大管棚的長度保持在1.5 m左右。同時，每兩個大管棚之間必要保持至少3 dm的距離，每個大管棚的鉆進深度要保持在1.5~4.6 dm左右。此外，在施工過程中，要注意鉆桿與縱坡之間存在的角度差，防止鉆桿下垂。整個大管棚的方向要與橋梁平行。在施工過程中為了最大程度地減少誤差帶來的安全隱患和安全事故，就需要施工方案的設(shè)計要保持精確，施工人員要具備相應(yīng)的施工技術(shù)，能夠促使誤差保持在合理的可接受的范圍之內(nèi)。圖1為大管棚施工現(xiàn)場圖。

圖1 大管棚施工現(xiàn)場圖

在施工過程中，施工順序能夠?qū)κ┕そY(jié)果造成嚴(yán)重的影響，因此大管棚施工過程中也要注重施工順序。首先在對大管棚進行打設(shè)的過程中，始終進行跳孔打作，并且跟蹤終孔，進行注漿填充，保障大管棚內(nèi)部的縫隙被注漿填滿。采用跳打孔方式之后，還要返回對大管棚進行補充打孔，共需要再打4個孔。現(xiàn)實施工環(huán)境下的地質(zhì)情況較為復(fù)雜，不同的土質(zhì)摻雜會導(dǎo)致地層硬度存在差異，導(dǎo)致打孔活動時難以對大管棚進行固定，容易導(dǎo)致大管棚傾斜，影響到大管棚打孔質(zhì)量與最終工程施工的質(zhì)量。對大管棚進行注漿的水泥漿也需要進行特殊配置，使水灰比一直保持在1∶1，以滿足現(xiàn)實施工的需求。注漿量的多少要根據(jù)管內(nèi)間隙決定，這就需要對鋼管內(nèi)外的環(huán)狀間隙進行預(yù)先計算，根據(jù)計算結(jié)果準(zhǔn)備水泥漿的多少。為了防止意外情況的發(fā)生，需要在注漿過程中密切觀察管內(nèi)情況，并根據(jù)地層滲漏的情況來判斷管內(nèi)情況。在進行注漿的過程中，需要進行二次補漿。補漿時機也需要根據(jù)現(xiàn)實情況確定。需要觀察鋼管排出泥漿之后，間隔大概一刻鐘到半個小時的時間進行。這一道工序能夠保障注漿質(zhì)量，促進每個環(huán)節(jié)規(guī)范操作，使最終的施工效果達到要求[3]。圖2為一般隧道大管棚設(shè)計套拱立面圖。

圖2 一般隧道大管棚設(shè)計 套拱立面圖

3.3 監(jiān)控量測方案

在實際施工過程中，由于現(xiàn)實情況的復(fù)雜性，以及施工過程可能出現(xiàn)的意外情況，并不是預(yù)先設(shè)計施工方案，并且嚴(yán)格執(zhí)行就能夠排除所有不良因素影響，預(yù)防所有的問題的出現(xiàn)，這就需要對施工過程進行嚴(yán)格監(jiān)控[4]。不僅要監(jiān)控施工各過程是否嚴(yán)格按照預(yù)先的設(shè)計方案進行，同時還需要對周圍環(huán)境進行相應(yīng)監(jiān)控，防止周圍的環(huán)境發(fā)生變化，造成嚴(yán)重的安全事故。在進行監(jiān)控方案設(shè)計的時候，應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注易發(fā)生危險與變化的地方，同時做到兼顧施工過程和周圍環(huán)境。監(jiān)控方案要根據(jù)實際情況布置，從而建立起一個相對完整、可靠的系統(tǒng)。方案設(shè)計時還要考慮到成本問題，盡可能地降低成本。根據(jù)實際情況，具體的監(jiān)測項目為表2所示：

表2 暗挖區(qū)間下穿鐵路橋施工監(jiān)控量測項目表

4 結(jié)語

綜上所述，隨著城市規(guī)模的不斷擴大、居民生活水平的日益提升，地鐵在我國城市居民的出行過程中扮演著越來越重要的角色，發(fā)揮著越來越重要的作用。地鐵出行具有多方面的優(yōu)勢，如速度快等，地鐵的挖掘建造幾乎能夠適應(yīng)所有城市的需求，能夠節(jié)省地面上的土地資源，是成本最低的一種重新規(guī)劃城市交通路徑的方式。地鐵不僅能夠豐富居民的出行方式，同時也很能夠促進城市交通路徑的優(yōu)化，豐富交通方式，完善城市交通立體度。地鐵暗挖車站下穿橋梁基礎(chǔ)施工是一項對城市規(guī)劃和城市交通完善的重要過程，是地鐵建造時的重要技術(shù)手段，本身在施工過程中要注重要盡量減少對地面上居民的日常生活的影響，施工難度本身就相對較大，同時由于現(xiàn)實情況的較為復(fù)雜的同時，施工難度進一步加大，需要不斷提升施工技術(shù)，提升施工質(zhì)量，提升施工人員對突發(fā)情況的應(yīng)對與解決能力，保障施工安全，促使工程的安全完成，進一步助推我國交通立體、系統(tǒng)地發(fā)展。