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        石家莊長(zhǎng)安公園地鐵站洞樁法施工工藝應(yīng)用

        2020-09-18 05:20:52王立華解炳烈
        四川建筑 2020年4期
        關(guān)鍵詞:邊樁鋼格導(dǎo)洞

        孫 斌,王立華,解炳烈,楊 磊

        (中土大地國(guó)際建筑設(shè)計(jì)有限公司,河北石家莊 050000)

        由于軌道交通具有運(yùn)輸量大、快捷準(zhǔn)時(shí)、舒適安全、充分利用地下空間、綠色環(huán)保等特點(diǎn),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和城市建設(shè)需要,將有更多的城市把軌道交通作為解決城市交通擁堵問(wèn)題的有效手段,加入地鐵城市行列。石家莊地鐵是服務(wù)于石家莊市的城市軌道交通。是河北省第一座、華北地區(qū)第三座擁有地鐵的城市。洞樁法施工工藝因具有征地拆遷少,施工期間對(duì)路面交通和周圍居民生活影響小等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn);特別對(duì)于近接建(構(gòu))筑物的復(fù)雜環(huán)境中控制地層變形,保障市政道路、地下管線設(shè)施安全具有明顯優(yōu)勢(shì)[1]。因此洞樁法施工在石家莊地鐵施工中得以應(yīng)用。根據(jù)洞樁法施工技術(shù)特點(diǎn)和長(zhǎng)安公園地鐵車站設(shè)計(jì)和施工狀況,形成洞樁法施工工藝,并提出了主要技術(shù)措施。

        1 工程概況

        長(zhǎng)安公園站位于石家莊商業(yè)中心區(qū),跨建設(shè)北大街與健康路交叉口南北向沿建設(shè)北大街布置。車站主體結(jié)構(gòu)為地下兩層三跨、拱頂直墻框架結(jié)構(gòu)。車站總長(zhǎng)225.7 m,標(biāo)準(zhǔn)段寬21.1 m,底板埋深約21.9 m,頂板覆土厚約7.0 m。

        工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況:場(chǎng)區(qū)勘探深度范圍內(nèi)所揭示的地層主要為人工填土、黃土狀粉質(zhì)黏土、粉土、細(xì)砂及中砂等土層。車站現(xiàn)狀地下水埋深大于45 m,本工程基礎(chǔ)最低標(biāo)高在地表以下20 m左右,因此施工期間不需降水。洞樁法施工在無(wú)水地層環(huán)境下進(jìn)行施工作業(yè),而國(guó)內(nèi)其它地鐵建設(shè)城市大多要考慮施工降水,洞樁法施工相比而言具有明顯經(jīng)濟(jì)性。工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件良好,是保證洞樁法安全施工有利的天然條件。

        2 長(zhǎng)安公園地鐵站洞樁法施工

        2.1 洞樁法施工工藝

        洞樁法的原理是將傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)施工方法和暗挖法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。即在地上不具備基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工條件下,在地下提前暗挖好的導(dǎo)洞內(nèi)施作圍護(hù)邊樁、中柱、底梁和頂梁、頂拱共同構(gòu)成洞樁支撐框架體系,承受施工過(guò)程荷載,而后在頂拱和邊樁形成的空間支撐構(gòu)架下,逐層向下開(kāi)挖土體,逐步施工內(nèi)部結(jié)構(gòu),最后形成由外層邊樁及頂拱初期支護(hù)和內(nèi)層二次襯砌組合成的永久承載受力體系[2]。

        根據(jù)長(zhǎng)安公園地鐵站場(chǎng)地施工狀況和毗鄰地面建筑物、地下綜合管線等外部制約因素影響綜合考慮,并結(jié)合洞樁法施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn),因地制宜的制定長(zhǎng)安公園地鐵站洞樁法施工工藝。車站主體結(jié)構(gòu)采用洞樁法施工,上車站主體設(shè)8個(gè)小導(dǎo)洞(上層4個(gè),下層4個(gè)),采用臺(tái)階法施工。結(jié)構(gòu)頂拱由鋼格柵+噴射混凝土的初期支護(hù)和鋼筋混凝土的二次襯砌構(gòu)成,兩次襯砌之間設(shè)柔性防水層;洞樁法施工工藝主體結(jié)構(gòu)中柱及邊樁均采用人工挖孔樁,其中邊樁采用鋼筋混凝土樁,中柱采用鋼管混凝土柱。邊樁起支護(hù)土作用兼做承載力樁基,承受暗挖逆筑法頂拱腳豎向壓力;邊樁與結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻組成復(fù)合墻結(jié)構(gòu),兩者之間設(shè)置防水層。車站結(jié)構(gòu)斷面圖見(jiàn)圖1。

        圖1 車站結(jié)構(gòu)斷面

        2.2 洞樁法施工步序

        根據(jù)本工程特點(diǎn)、地質(zhì)條件、環(huán)境情況及工期要求,在經(jīng)濟(jì)合理前提下,編制科學(xué)合理的施工步序。應(yīng)充分利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)信息指導(dǎo)施工,嚴(yán)格施工步序,不得任意省略和修改。施工時(shí)要注意保護(hù)好周邊建(構(gòu))筑物、地下管線安全及正常使用。長(zhǎng)安公園地鐵站洞樁法施工步序如下:

        第一步:臺(tái)階法開(kāi)挖導(dǎo)洞并施工初期支護(hù),開(kāi)挖導(dǎo)洞時(shí),先開(kāi)挖下導(dǎo)洞后開(kāi)挖上導(dǎo)洞,先開(kāi)挖邊導(dǎo)洞后開(kāi)挖中間導(dǎo)洞。

        第二步:在兩邊上下導(dǎo)洞內(nèi)施工挖孔樁及樁頂冠梁。

        第三步:在導(dǎo)洞施工防水層、底板梁、頂縱梁,并在頂縱梁中預(yù)埋鋼拉桿。

        第四步:臺(tái)階法開(kāi)挖洞樁法扣拱初支結(jié)構(gòu)。

        第五步:施工扣拱結(jié)構(gòu)部分的防水層及結(jié)構(gòu)二襯,并及時(shí)施工鋼拉桿。

        第六步:頂拱二襯施工完成后,分層開(kāi)挖土體至中樓板位置,分段施工中樓板梁及站廳層側(cè)墻結(jié)構(gòu)。

        第七步:分層開(kāi)挖站臺(tái)層土方并破除下層導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu)。

        第八步:施工底板防水層及底板,然后施工側(cè)墻防水層及側(cè)墻。完成車站主體結(jié)構(gòu)施工。

        第九步:施工車站結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件,拆除鋼拉桿,完成車站結(jié)構(gòu)施工。

        2.3 重要施工工藝及技術(shù)措施

        洞樁法施工重點(diǎn)均依托前期群洞開(kāi)挖及后期扣拱進(jìn)行施工。施工過(guò)程中為避免群洞效應(yīng),采取先下導(dǎo)洞、后上導(dǎo)洞、同層導(dǎo)洞間先邊導(dǎo)洞、后中間導(dǎo)洞的步序組織施工。重點(diǎn)介紹小導(dǎo)洞和扣拱施工工藝。導(dǎo)洞和頂拱施工基本原則:盡量少擾動(dòng)地層,短進(jìn)尺,盡快施工初期支護(hù),并使每步斷面及早封閉,采用信息化施工,勤量測(cè)并及時(shí)反饋信息以指導(dǎo)施工。嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”十八字方針。

        2.3.1 小導(dǎo)洞施工

        2.3.1.1 導(dǎo)洞土方開(kāi)挖

        長(zhǎng)安公園站導(dǎo)洞為拱頂直墻復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu),采用臺(tái)階法施工,初支為格柵鋼架+噴混凝土聯(lián)合支護(hù)形式。土方開(kāi)挖進(jìn)尺為0.5 m,環(huán)形核心土預(yù)留不小于拱部斷面面積的1/2,核心土兩側(cè)與初支之間距離為1.0 m左右,上臺(tái)階長(zhǎng)度控制在3~5.0 m左右。

        2.3.1.2 導(dǎo)洞初期支護(hù)

        導(dǎo)洞節(jié)點(diǎn)安裝的準(zhǔn)確性,是后期扣拱施工是夠順利的關(guān)鍵。格柵加工鋼筋采用C25、C22、C12,格柵鋼架在地面加工廠加工。按1∶1比例放樣設(shè)立工作臺(tái),分節(jié)加工,節(jié)間通過(guò)角鋼、M24螺栓連接。加工時(shí)做到尺寸準(zhǔn)確,弧形圓順,格柵鋼架焊接長(zhǎng)度滿足規(guī)范要求;焊接成型時(shí),沿鋼架兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行,格柵鋼架主筋中心與軸線重合,連接孔位置準(zhǔn)確。鋼架加工后試拼,檢查其平面翹曲和橫斷面誤差。鋼架堆放和運(yùn)輸時(shí)不得損壞和變形。橫通道導(dǎo)洞一格柵加工時(shí),格柵外側(cè)預(yù)留節(jié)點(diǎn)板,以便后期導(dǎo)洞初支格柵連接。

        2.3.2 初支扣拱施工

        2.3.2.1 導(dǎo)洞內(nèi)初支扣拱施工

        樁頂冠梁及頂縱梁施工完成后進(jìn)行車站主體初支扣拱施工,首先進(jìn)行邊導(dǎo)洞內(nèi)初支扣拱施工,格柵拱采用洞外加工,洞內(nèi)安裝,將拱架與導(dǎo)洞初支預(yù)留鋼筋及冠梁預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接,在格柵內(nèi)外兩側(cè)鋪設(shè)φ6.5@150×150網(wǎng)片,沿鋼格柵環(huán)向設(shè)內(nèi)外雙排φ22 mm縱向筋,環(huán)向間距為1 000 mm,內(nèi)外呈梅花狀布置。然后噴35 cm厚C25混凝土,初支背后露空部分使用C20混凝土回填。

        2.3.2.2 導(dǎo)洞外初支扣拱施工

        導(dǎo)洞內(nèi)初支扣拱錯(cuò)開(kāi)14 m(兩個(gè)柱跨)步距后進(jìn)行導(dǎo)洞外初支扣拱施工。首先施工中扣拱,錯(cuò)開(kāi)14 m步距后同步施工兩個(gè)邊扣拱,施工過(guò)程中不得拆除導(dǎo)洞中隔壁。初支扣拱厚度0.35 m,采用臺(tái)階法預(yù)留核心土開(kāi)挖,深孔注漿+φ32 mm超前小導(dǎo)管注漿+鋼格柵+350 mm網(wǎng)噴混凝土聯(lián)合支護(hù)。鋼格柵縱向間距0.5 m,鋼筋網(wǎng)為φ6.5 mm雙層鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格間距150 mm×150 mm,搭接長(zhǎng)度不小于200 mm。注意扣拱施工時(shí)與導(dǎo)洞格柵預(yù)留鋼板連接牢固。

        2.3.2.3 土方開(kāi)挖施工

        導(dǎo)洞外初支扣拱部分土方開(kāi)挖,首先施工中扣拱,錯(cuò)開(kāi)14 m(兩個(gè)柱跨)步距后同步施工兩個(gè)邊扣拱,施工過(guò)程中不得拆除導(dǎo)洞中隔壁。導(dǎo)洞外初支扣拱土方開(kāi)挖要求與導(dǎo)洞開(kāi)挖要求相同。初支扣拱鋼格柵圖見(jiàn)圖2,扣拱鋼格柵連接節(jié)點(diǎn)大樣見(jiàn)圖3。

        圖2 初支扣拱鋼格柵

        圖3 扣拱鋼格柵連接節(jié)點(diǎn)大樣

        2.3.3 二襯扣拱施工

        二襯扣拱混凝土采用澆筑臺(tái)車分段澆筑。臺(tái)車表面采用6012可調(diào)鋼模板拼裝完成,拱部預(yù)留2個(gè)混凝土灌注口,支撐體系采用I12工字鋼焊接而成,設(shè)附著式平板振搗器,具備行走系統(tǒng)臺(tái)架支撐體系。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        隨著我國(guó)城市建設(shè)不斷發(fā)展,軌道交通可有效緩解城市發(fā)展空間日益緊張狀況,也可滿足人們對(duì)公共交通方便快捷的需求。地鐵工程建設(shè)迅猛發(fā)展,洞樁法施工工藝在地鐵建設(shè)中已得到廣泛應(yīng)用。不同地質(zhì)條件和其它綜合因素決定了洞樁法施工工藝具體應(yīng)用及其技術(shù)措施的多樣性。石家莊長(zhǎng)安公園地鐵車站洞樁法施工主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)已通過(guò)竣工驗(yàn)收,正在陸續(xù)進(jìn)行裝飾裝修工程和設(shè)備安裝工程等后續(xù)工程施工。洞樁法整體施工過(guò)程表明其所采取的洞樁法施工工藝和技術(shù)措施是行之有效的,指引和有序順利推進(jìn)洞樁法施工,從施工技術(shù)層面為保證洞樁法施工質(zhì)量起到重要作用。為提高其地鐵工程建設(shè)質(zhì)量起到一定作用。通過(guò)對(duì)石家莊長(zhǎng)安公園地鐵車站洞樁法重要施工工藝及技術(shù)措施進(jìn)行闡述,即從小導(dǎo)洞施工、初支扣拱施工、二襯扣拱施工這三個(gè)方面進(jìn)行了表述。為類似地質(zhì)條件下進(jìn)行洞樁法施工總結(jié)了施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。希望對(duì)相關(guān)工程技術(shù)人員有所裨益,提供一定參考價(jià)值。

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