王 亮，袁 東

（1.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校，遼寧 沈陽 110122；2.江蘇盛華工程監(jiān)理咨詢有限公司，江蘇 徐州 221006）

城市地鐵車站PBA洞樁法施工及地表沉降研究

王 亮1，袁 東2

（1.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校，遼寧 沈陽 110122；2.江蘇盛華工程監(jiān)理咨詢有限公司，江蘇 徐州 221006）

本文以沈陽某地鐵車站PBA洞樁法施工實(shí)例為背景，論述了PBA洞樁法的施工工藝；通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，研究PBA洞樁法施工時(shí)地表沉降的規(guī)律和特點(diǎn)；提出了PBA洞樁法施工建議，供施工技術(shù)人員參考.

地鐵車站；PBA洞樁法；地表沉降；施工建議

近年來，PBA洞樁法在眾多的暗挖工法中以其特殊的優(yōu)勢(shì)為人們所關(guān)注，在北京、沈陽等城市復(fù)雜工程環(huán)境中的地鐵車站及區(qū)間段修建中得到了廣泛的應(yīng)用[1].國內(nèi)研究者已對(duì)該工法展開了大量的研究，但目前對(duì)PBA洞樁法施工時(shí)地表沉降規(guī)律和特點(diǎn)的研究比較少，不利于該工法的應(yīng)用和推廣.本文依據(jù)沈陽某地鐵車站的PBA洞樁法施工實(shí)例，對(duì)PBA洞樁法施工地表沉降進(jìn)行研究分析.

1 工程概況

1.1 車站概況

地鐵車站采用PBA洞柱法逆作施工，為二層二跨二連拱結(jié)構(gòu).頂拱由鋼格柵＋噴射混凝土的初期支護(hù)和模筑鋼筋混凝土的二次襯砌構(gòu)成，初支與二襯之間設(shè)柔性防水層.基坑采用鉆孔灌注樁（φ800＠1200）加鋼支撐（φ609×14）支護(hù)，此樁兼做承載力樁基，承受暗挖逆筑法頂拱腳豎向壓力；導(dǎo)洞及主體頂拱初期支護(hù)采用大管棚及小導(dǎo)管注漿超前加固地層等施工輔助措施.

1.2 工程地質(zhì)概況

擬建場(chǎng)地地形變化平緩，地面標(biāo)高介于43.70～45.68m之間，最大地面高差1.98m.根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)為第四系全新統(tǒng)人工填土層、第四系全新統(tǒng)渾河高漫灘及古河道沖積層、第四系全新統(tǒng)渾河新扇沖洪積層.

2 施工工藝

車站主體結(jié)構(gòu)PBA洞樁法逆作施工工藝如下圖1所示.

具體做法如下：

圖1 地鐵車站PBA逆作工法施工工藝

第一步：施工（1）、（3）小導(dǎo)洞拱部超前小導(dǎo)管，并注漿加固地層，臺(tái)階法開挖小導(dǎo)洞（1）、（3）并施工初期支護(hù)（臺(tái)階長(zhǎng)度不大于3m），洞通后在小導(dǎo)洞（1）、（3）內(nèi)施工鉆孔灌注樁、樁頂冠梁及洞口初期支護(hù)加強(qiáng)環(huán)梁.

第二步：鉆孔灌注樁施工完后，施工（2）、（4）小導(dǎo)洞拱部超前小導(dǎo)管，并注漿加固地層，臺(tái)階法開挖小導(dǎo)洞（2）、（4），并施工初期支護(hù)（臺(tái)階長(zhǎng)度不大于3m）.先施工下導(dǎo)洞，后施工上導(dǎo)洞，上導(dǎo)洞（2）落后下導(dǎo)洞（4）不小于8m.洞通后施工上下導(dǎo)洞間鋼護(hù)管.

在下導(dǎo)洞（4）內(nèi)施工底板梁防水層及底板梁后，施工鋼管混凝土柱（鋼護(hù)筒與鋼管混凝土間空隙用砂填實(shí)），然后在導(dǎo)洞（2）內(nèi)施工頂拱梁防水層及頂縱梁，并在頂縱梁中預(yù)埋鋼拉桿.

第三步：從車站兩端相對(duì)施工頂拱（5）、（6）超前大管棚及小導(dǎo)管，并注漿加固地層.施工開挖導(dǎo)洞（5）、（6）土體，并施工頂拱初期支護(hù)，頂拱土體開挖采用臺(tái)階法，留核心土，開挖步距不大于1m，并加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè).導(dǎo)洞（5）、（6）貫通，且初期支護(hù)變形穩(wěn)定后，沿車站縱向分段（每段不大于一個(gè)柱跨）鑿除小導(dǎo)洞（1）、（2）、（3）部分初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，施工頂拱防水層及結(jié)構(gòu)二襯，并及時(shí)施工鋼拉桿.二襯沒施工部分不得拆除小導(dǎo)洞初期支護(hù).

第四步：頂拱二襯施工完成后，沿車站縱向分為若干個(gè)施工段（不大于兩個(gè)柱跨）：在每個(gè)施工段分層開挖土體至樓板下1.5m處（邊開挖邊施工樁間網(wǎng)噴混凝土及切割掉鋼護(hù)管），分段施工樓板梁及中樓板，并施工側(cè)墻防水層、保護(hù)層及側(cè)墻.

第五步：沿車站縱向分為若干個(gè)施工段（不大于兩個(gè)柱跨）：在每個(gè)施工段分層開挖主體至鋼支撐下0.5m處（邊開挖邊施工樁間網(wǎng)噴混凝土及切割掉鋼護(hù)管），并架設(shè)鋼支撐，繼續(xù)開挖基坑至基底，施工底板防水層及底板.

第六步：施工結(jié)構(gòu)底板及混凝土結(jié)構(gòu)柱.拆除鋼支撐，施工側(cè)墻防水層及側(cè)墻，完成車站結(jié)構(gòu)主體.

3 地表沉降分析

3.1 測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)點(diǎn)布設(shè)沿線路前進(jìn)方向，縱向每10m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，橫向每個(gè)斷面布設(shè)2～9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn).測(cè)點(diǎn)布置如圖2、圖3所示.

圖2 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置平面圖

圖3 C、G斷面地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

3.2 地表沉降分析

整個(gè)施工過程中，各主要施工階段引起的典型橫斷面主測(cè)點(diǎn)地表沉降量如表1所示.

表1 主要施工工序引起的地表沉降量分析表（mm）

根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，主要施工工序引起的地表沉降量有以下特征：

（1）每個(gè)測(cè)點(diǎn)在其對(duì)應(yīng)的開挖工序上的沉降量最大，而其他開挖工序?qū)ζ溆绊懯菧y(cè)點(diǎn)及開挖工序的不同，影響也不盡相同.

（2）a工序的單純導(dǎo)洞開挖階段引起的地表沉降量除了對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)3、4外，對(duì)于其余測(cè)點(diǎn)的影響較小，均在10％以下.因?qū)Ф磾嗝嫦鄬?duì)較小，而且兩個(gè)導(dǎo)洞間的距離又相對(duì)較大，所以引起的隧道中線處地表沉降量不大，只占總地表沉降量的3.33％（C斷面）和6.56％（G斷面）.

（3）邊樁施工過程中，對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)3、4在兩個(gè)斷面處的沉降值均較大，分別占總沉降量的33.33％、37.50％（C斷面）和32.47％、24.85％（G斷面），對(duì)于隧道中線及兩隧洞中線的影響介于12％～27％之間，相對(duì)于對(duì)邊測(cè)點(diǎn)3、4的影響較小，但相對(duì)于a工序的影響要大.

（4）隧道中線小導(dǎo)洞和鋼管砼柱施工，對(duì)于隧道中線地表沉降影響較大，沉降量占比分別為35.00％（C斷面）和30.60％（G斷面）.從表中可知，該施工過程對(duì)于兩側(cè)隧洞中線處沉降影響相對(duì)較小，對(duì)于邊測(cè)點(diǎn)的影響就更小了.

（5）扣拱開挖與支護(hù)施工過程中，對(duì)于各個(gè)測(cè)點(diǎn)的影響均較大，沉降量占比均在20％以上，對(duì)于對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)1、2的影響更加明顯，占比分別達(dá)到了49.07％、35.64％（C斷面）和61.49％、42.28％（G斷面）.這說明在采用PBA洞樁法進(jìn)行施工時(shí)，對(duì)拱頂下沉影響最大的工序是拱部開挖，必須采取有效措施對(duì)拱部地層進(jìn)行預(yù)加固或預(yù)支護(hù)處理，尤其是地層條件較差時(shí)更應(yīng)加以重視，從而有效地控制住拱部開挖對(duì)洞周地層穩(wěn)定的不利影響.

（6）進(jìn)入e工序后，地表沉降逐漸減小，這是因?yàn)樵谛纬烧w支護(hù)體系以后再進(jìn)行洞室主體的開挖對(duì)洞周地層的擾動(dòng)是很小的，不會(huì)引起明顯的地層沉降，從而有利于施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境控制.但對(duì)于邊測(cè)點(diǎn)3、4的影響偏大，占比在20％左右.說明進(jìn)行土體開挖后，降低了土體對(duì)于邊樁的約束，增加了邊樁處的地表沉降.

4 施工建議

（1）加強(qiáng)扣拱和結(jié)構(gòu)施作階段的支護(hù)與量測(cè)，嚴(yán)格遵守“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、快封閉、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)”的淺埋暗挖十八字方針[2]，并遵守“先替代、后轉(zhuǎn)換”的暗挖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換要領(lǐng).

（2）小導(dǎo)洞開挖時(shí)應(yīng)做好超前支護(hù)，盡快封閉導(dǎo)洞，降低在導(dǎo)洞開挖時(shí)所引起的地表沉降.

（3）邊樁施工要嚴(yán)格按照要求施工，保證邊樁承載力要求，降低洞室主體開挖過程中邊樁處地表沉降.

（4）必須采取有效措施對(duì)拱部地層進(jìn)行預(yù)加固或預(yù)支護(hù)處理，尤其是地層條件較差時(shí)更應(yīng)加以重視，從而有效地控制住拱部開挖對(duì)洞周地層穩(wěn)定的不利影響.

（5）對(duì)于兩跨及以上隧洞施工，連接各跨處的導(dǎo)洞和鋼管砼柱的施工要做好預(yù)加固和預(yù)支護(hù)，降低施工過程中所引起的地表沉降.

（6）主體隧道開挖應(yīng)及時(shí)架設(shè)鋼支撐和仰拱，降低拱底隆起，控制地表沉降.

（7）復(fù)雜地質(zhì)條件下采用PBA洞樁法施工，提高施工質(zhì)量，減少對(duì)土體的擾動(dòng)，能夠有效減小地表沉降.

（8）施工過程應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，并對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析和反饋，動(dòng)態(tài)指導(dǎo)施工和設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整.

〔1〕高成雷，羅書學(xué)，朱永全.淺埋暗挖洞樁法的三維有限元模擬分析[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（9）.

〔2〕王夢(mèng)恕.中國隧道及地下工程修建技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2010.

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1673-260X（2011）10-0128-03