李立雙

石家莊市軌道交通有限責(zé)任公司

單層大跨度暗挖地鐵車站柱洞法施工研究

李立雙

石家莊市軌道交通有限責(zé)任公司

地鐵已經(jīng)成為當(dāng)前很多大城市中的重要交通工具，但是在地鐵工程施工過程中，有些地鐵車站處于單層大跨度暗挖地段，該地質(zhì)條件給地鐵站施工帶來很大難度。在該類地段地鐵站施工過程中，為能夠使施工質(zhì)量及安全得到保證，應(yīng)當(dāng)利用合理施工方法，從而使施工質(zhì)量得到保證。當(dāng)前在施工中應(yīng)用較多的就是柱洞法，并且實(shí)際效果比較好，本文就單層大跨度暗挖地鐵車站柱洞法施工進(jìn)行分析。

單層大跨度暗挖；地鐵站；柱洞法

在地鐵車站工程施工中，并非所有地質(zhì)條件均對(duì)施工有利，有些地質(zhì)條件比較惡劣，而不利于施工進(jìn)行，其中常見的一種就是單層大跨度暗挖地段。因此，在實(shí)際施工過程中，為能夠使該類惡劣地段施工質(zhì)量得到保證，進(jìn)而使工程質(zhì)量得到保證，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用合理施工方案及技術(shù)。柱洞法是在該惡劣地質(zhì)條件施工中常用的一種方法，施工人員應(yīng)當(dāng)掌握，并且進(jìn)行合理應(yīng)用。

一、單層大跨度暗挖地鐵車站施工方案比較

對(duì)于單層大跨度暗挖地鐵車站而言，通常情況下包括三種施工方法，即側(cè)洞法、中洞法及柱洞法，下面通過方案具體分析說明柱洞法施工方案優(yōu)越性。

首先，柱洞法施工中開挖層高問題。在柱洞法施工過程中，為能夠解決所存在為操作空間狹小問題，應(yīng)當(dāng)將開挖層高確定，在分析過程中其前提為使鋼管柱安裝空間得到保證，并且保證天梁施作及地表沉降不會(huì)超出限制。

土體的開挖主要分為三步，第一步確定中層高度，這是因?yàn)樵O(shè)置中層的本來目的就是考慮到安全問題，在基本開挖條件要求滿足情況下，應(yīng)當(dāng)盡可能使中層比較小，在實(shí)施過程中可確定為1.8m。在上層洞室之內(nèi)可對(duì)天梁進(jìn)行施作，其施工難度相對(duì)較大，在下層洞室可對(duì)地梁進(jìn)行施工，相對(duì)而言其工藝比較簡單，所以從工藝方面而言，上層洞室比較大有利于施工，應(yīng)當(dāng)比較兩種情況下由于地層沉降而產(chǎn)生影響，若影響無太大差異，則應(yīng)當(dāng)選擇上層洞室較高方案。對(duì)工程條件進(jìn)行綜合考慮，對(duì)比分析上層開挖高度分別為3.1m與3.7m時(shí)兩種情況。

其次，側(cè)洞分層問題。在該類單層大跨度結(jié)構(gòu)中，通常情況下分三步對(duì)側(cè)洞進(jìn)行開挖，由于其操作空間比較小，利用機(jī)械開挖十分不方便。在開挖之前，應(yīng)當(dāng)先對(duì)兩步開挖側(cè)洞可行性進(jìn)行分析。所分析內(nèi)容主要就是兩步開挖與三步開挖在地層沉降方面所存在差異性，還包括其初期支護(hù)受力情況，若其差異不明顯，并且初期支護(hù)的安全系數(shù)能夠保證，則可選擇對(duì)側(cè)洞進(jìn)行兩層開挖。

第三，對(duì)中間土柱穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。在柱洞法施工過程中，中間土體需要承受比較大的壓力，因而應(yīng)當(dāng)對(duì)該部分土體穩(wěn)定性進(jìn)行合理評(píng)估，從而確定是否需選擇特別措施對(duì)該部分土體進(jìn)行加固。

二、方案選擇

首先，柱洞開挖過程中層高。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)選擇2D-sigma有限元分析軟件，該軟件在當(dāng)前地下工程中有著十分廣泛應(yīng)用。在開挖層高方面，主要包括兩種情況。

通過進(jìn)行計(jì)算能夠得到形成中柱之前兩次開挖中能夠各部分計(jì)算結(jié)果，其具體情況如下表所示：

從上表中能夠看出，當(dāng)上層開挖高度為3.7m時(shí)，其地表沉降最終為15mm，當(dāng)上層開挖高度為3.1m時(shí)，其地表沉降最終為18mm，而上層開挖對(duì)有著較大施工難度天梁有利，所以在上層開挖過程中可選擇3.7m高度方法進(jìn)行施工。當(dāng)上層開挖高度為3.7m時(shí)，其柱施工方法為經(jīng)過上層運(yùn)入，之后吊起下放；當(dāng)上層開挖高度為3.1m時(shí)，其柱施工及地梁共同進(jìn)行，由下層運(yùn)入吊起，然后對(duì)地梁進(jìn)行施工。

其次，側(cè)洞分層。當(dāng)側(cè)洞分三層進(jìn)行開挖時(shí)，其地表變形量為24mm，當(dāng)選擇兩層開挖時(shí)，其地表變形程度為25mm，在地表變形方面三層開挖方式要略小于兩層開挖方式。

在開挖時(shí)選擇三層方法的優(yōu)勢(shì)就是能夠使車站暗挖施工而產(chǎn)生地層應(yīng)力更多地分布在側(cè)墻初期支護(hù)上，在仰拱內(nèi)存在更大軸力。然而，這兩種情況在內(nèi)力方面并不存在很大差別，特別是第二仰拱，其軸力及彎矩均不大。通過對(duì)兩種施工方案進(jìn)行分析，并且選擇一定輔助措施對(duì)土地?cái)_動(dòng)范圍進(jìn)行控制之后，在開挖過程中可選擇三層開挖方法。

三、施工過程中主要措施

3.1.挖階段工程主要措施

第一，上、下部加固。從當(dāng)前情況而言，在大斷面施工過程中均選擇將大管棚設(shè)置在拱頂，由于大管棚施工精度，在大管棚及初期支護(hù)之間應(yīng)當(dāng)預(yù)留厚度一定土層，在實(shí)際開挖過程中，該土層往往會(huì)發(fā)生坍塌，導(dǎo)致地層沉降，因此在開挖時(shí)間隔一定距離應(yīng)當(dāng)使初支格柵和管棚之間進(jìn)行剛性連接，也就是上部加固。對(duì)于地梁部分初期支護(hù)，在進(jìn)行開挖時(shí)，若缺乏地層承載力，同樣應(yīng)當(dāng)換填加固，也就是下部加固。

第二，加強(qiáng)拱腳。通過進(jìn)行計(jì)算，在柱洞法施工中，對(duì)上中下三層進(jìn)行開挖時(shí)，會(huì)存在加大的累計(jì)沉降，在實(shí)際施工過程中，對(duì)上層進(jìn)行開挖時(shí)，加大其兩側(cè)拱腳有利于沉降控制。其具體施工方法為使鎖腳錨桿加倍，并對(duì)錨桿實(shí)行張拉及注漿，從而使大拱腳形成。

第三，加固中間土體。在柱洞施工施工過程中，對(duì)初期支護(hù)進(jìn)行開挖時(shí)，所存在中間土體已經(jīng)比較少，存在很大塑性區(qū)，應(yīng)當(dāng)實(shí)行加固處理，其具體方法為注漿以及設(shè)置對(duì)拉錨桿。

3.2.次襯砌階段主要施工措施

第一，加強(qiáng)天梁間的臨時(shí)支撐。在對(duì)中洞進(jìn)行開挖時(shí)，未形成拱之前，在天梁的左右側(cè)會(huì)受到很大土壓力，所以在兩天梁之間應(yīng)當(dāng)設(shè)置水平鋼支撐，從而便于在洞內(nèi)進(jìn)行操作。

第二，特殊天梁灌注方法。在工程施工過程中，最困難部分就是天梁，依據(jù)實(shí)際施工情況，天梁可選擇葫蘆頂形式，從而使天梁質(zhì)量得到保證。

第三，地梁選擇橫向連接。在對(duì)中洞進(jìn)行開挖之前，其兩側(cè)柱洞之間并未太大聯(lián)系，缺乏較強(qiáng)整體性，所以地梁施工之前應(yīng)當(dāng)先施作橫導(dǎo)洞，將兩側(cè)地梁分段連接成為一個(gè)整體，從而使整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到提高。

四、結(jié)語

單層大跨度暗挖地鐵車站施工過程中，為能夠使工程質(zhì)量得到保證，使車站能夠較好投入運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用合理施工方法，通過本文分析發(fā)現(xiàn)，柱洞法就是很好的一種施工方法，可在施工過程中運(yùn)用。

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