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

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)當利用合理施工方法，從而使施工質(zhì)量得到保證。當前在施工中應(yīng)用較多的就是柱洞法，并且實際效果比較好，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)條件均對施工有利，有些地質(zhì)條件比較惡劣，而不利于施工進行，其中常見的一種就是單層大跨度暗挖地段。因此，在實際施工過程中，為能夠使該類惡劣地段施工質(zhì)量得到保證，進而使工程質(zhì)量得到保證，應(yīng)當應(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)當掌握，并且進行合理應(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，這是因為設(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)當盡可能使中層比較小，在實施過程中可確定為1.8m。在上層洞室之內(nèi)可對天梁進行施作，其施工難度相對較大，在下層洞室可對地梁進行施工，相對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)當選擇上層洞室較高方案。對工程條件進行綜合考慮，對比分析上層開挖高度分別為3.1m與3.7m時兩種情況。

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側(cè)洞進行開挖，由于其操作空間比較小，利用機械開挖十分不方便。在開挖之前，應(yīng)當先對兩步開挖側(cè)洞可行性進行分析。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，還包括其初期支護受力情況，若其差異不明顯，并且初期支護的安全系數(shù)能夠保證，則可選擇對側(cè)洞進行兩層開挖。

第三，對中間土柱穩(wěn)定性進行評估。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)當對該部分土體穩(wěn)定性進行合理評估，從而確定是否需選擇特別措施對該部分土體進行加固。

二、方案選擇

首先，柱洞開挖過程中層高。在進行計算時選擇2D-sigma有限元分析軟件，該軟件在當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。

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

從上表中能夠看出，當上層開挖高度為3.7m時，其地表沉降最終為15mm，當上層開挖高度為3.1m時，其地表沉降最終為18mm，而上層開挖對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高度方法進行施工。當上層開挖高度為3.7m時，其柱施工方法為經(jīng)過上層運入，之后吊起下放；當上層開挖高度為3.1m時，其柱施工及地梁共同進行，由下層運入吊起，然后對地梁進行施工。

其次，側(cè)洞分層。當側(cè)洞分三層進行開挖時，其地表變形量為24mm，當選擇兩層開挖時，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。

在開挖時選擇三層方法的優(yōu)勢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。通過對兩種施工方案進行分析，并且選擇一定輔助措施對土地擾動范圍進行控制之后，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之間應(yīng)當預(yù)留厚度一定土層，在實際開挖過程中，該土層往往會發(fā)生坍塌，導(dǎo)致地層沉降，因此在開挖時間隔一定距離應(yīng)當使初支格柵和管棚之間進行剛性連接，也就是上部加固。對于地梁部分初期支護，在進行開挖時，若缺乏地層承載力，同樣應(yīng)當換填加固，也就是下部加固。

第二，加強拱腳。通過進行計算，在柱洞法施工中，對上中下三層進行開挖時，會存在加大的累計沉降，在實際施工過程中，對上層進行開挖時，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，并對錨桿實行張拉及注漿，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，對初期支護進行開挖時，所存在中間土體已經(jīng)比較少，存在很大塑性區(qū)，應(yīng)當實行加固處理，其具體方法為注漿以及設(shè)置對拉錨桿。

3.2.次襯砌階段主要施工措施

第一，加強天梁間的臨時支撐。在對中洞進行開挖時，未形成拱之前，在天梁的左右側(cè)會受到很大土壓力，所以在兩天梁之間應(yīng)當設(shè)置水平鋼支撐，從而便于在洞內(nèi)進行操作。

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。在對中洞進行開挖之前，其兩側(cè)柱洞之間并未太大聯(lián)系，缺乏較強整體性，所以地梁施工之前應(yīng)當先施作橫導(dǎo)洞，將兩側(cè)地梁分段連接成為一個整體，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行，應(yīng)當應(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，可在施工過程中運用。

[1]張國亮,張振剛.單層大跨度暗挖地鐵車站柱洞法施工探討[J].鐵道建筑,2010(3).

[2]戴玉超,張智斌.軟弱地層大跨度暗挖地鐵車站柱洞逆筑施工方法[J].鐵道標準設(shè)計,2011(2).

[3]王小林,曾慶元,李冀偉,王薇.大跨度暗挖地鐵車站臺階法施工沉降特點研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2014(11).