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1、宣武门地铁车站群洞施工技术及沉降分析摘要:结合地铁四号线宣武门车站的施工,介绍了PBA洞桩法施工的关键技术,对浅埋暗挖群洞施工引起的沉降情况进行了分析,提出控制地表沉降的有效方法,为类似施工工法提供借鉴。关键词:地铁车站 PBA洞桩法 群洞效应 施工技术PBA洞桩法是将传统的地面框架结构和暗挖法有机结合,在地下提前暗挖好的导洞内施作围护边桩、中柱、底梁、顶梁和拱顶,共同构成桩、梁、拱(PBA)支撑框架体系,承受施工过程中的外部荷载;然后在拱顶和边桩的保护下,逐层向下开挖土体,施作内部结构,最终形成由外层边桩及拱顶初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。但各
2、工程具有自身的特点、施工难点,本文分析PBA洞桩法在宣武门地铁车站的主要施工技术及控制要点。1程概况地铁四号线宣武门车站呈南北走向,站址位于宣武门内、外大街与宣武门东、西大街交叉路口下,与既有环线宣武门站成“十”字交叉;环线在上,四号线在下。车站为两端双层、中间单层岛式站台暗挖站,端进式暗挖车站形式。车站总长度187.9m,总宽度22.9m。双层暗挖段顶板结构覆土厚度7.57~8.45m。车站主体双层结构采用PBA法施工,车站主体结构断面有四种:两端在与风道相交段局部采用双层三跨三连拱结构、八个施工导洞的ZC断面;车站与既有地铁环线宣武门车站临近处(管幕工作室段
3、)采用双层三跨三连拱结构、八个施工导洞的ZD断面;ZC、ZD断面之间为双层三跨三连拱结构、八个施工导洞的ZA断面。根据前期探测资料显示车站穿越地层地质情况:车站顶部位于粉细砂层,中部位于卵石圆砾层、砂层,底部位于卵石圆砾层。车站穿越地层条件非常差。该段地下水属层间水,含水层为卵石圆砾层,中粗砂充填,渗透系数大,为强透水层,水位标高为24.19~26.38m,(水位埋深为20.50~24.30m),地下层间水进入车站4m左右,对车站施工影响很大。该段地下水对混凝土结构无腐蚀性,局部地段对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。2工程难点2.1地质条件复
4、杂车站主体结构穿越地层为粉细砂层、卵石圆砾层、砂层、卵石圆砾层,底部位于含层间水的卵石圆砾层。采用暗挖法施工时易发生突发性的涌沙、坍塌等不良地质问题。2.2周边环境复杂车站位于宣武门内外大街、东西大街四条交通干线的结合处,车站四周有越秀大饭店、中国图片社、天主教爱国会等建筑物;东南侧是繁华的商务、商业、办公区。由于车站埋深较大,大部分建筑物位于车站开挖面影响范围内,施工过程中很容易对周围建筑物基础产生影响。2.3地下构筑物(管线)多车站上方覆土内有热力、煤气、上水、污水、雨水、电力、通信等89条管线。其中盖板河横穿车站主体上方,盖板河底板厚0.4m,边墙厚0.2
5、5m,均为钢筋混凝土结构。盖板河底板距离车站拱顶距离1.77m;如果车站施工措施不当,会使盖板河下沉造成开裂,进而漏水。2.4群洞数量多、相互之间影响明显车站主体结构PBA法施工,需从车站南、北风道临时横通道进入后进行小导洞(群洞)开挖,小导洞分两层、共八个(上四、下四),小导洞上下对应。导洞水平间距2.6m,垂直高差6.6m,开挖过程中相互影响较大。施工处理不当会由于土体压力造成小导洞失稳、发生倾偏,对下一步施工产生严重影响。3主要施工方法为解决以上施工难点,主要采用如下施工方法。3.1小导洞超前支护及土方开挖施工小导洞采取浅埋暗挖法施工,严格遵循“管超前,严
6、注浆,短进尺,快封闭,强支护,勤量测”施工原则。采用R76大管棚与Φ32mm超前小导管联合对拱部地层超前注浆预加固,大管棚内注水泥砂浆,小导管注浆浆液为水泥—水玻璃双液浆或改性水玻璃浆液。R76大管棚采用自进式锚杆钻机,钻机钻杆与R76钢管采用连接头连接,由钻机主机带动钻杆和R76钢管旋转,旋转中施加水平冲击力达到钻进作用。由管棚进口端跟管钻进,钻进过程中应确保支架稳固、钻进方向和角度准确。在钻进的全过程采用泥浆润滑、护壁,泥浆经泥浆搅拌机拌合,由钻机上的高压泥浆泵加压,通过钻杆和动力头传向钢管前端,起到润滑和护壁的作用。开挖采用上下台阶法施工,并预留核心土,优
7、点是便于人工操作,地层扰动范围小;一但发生地层溜坍,容易进行堵漏处理,也便于架设格栅钢架。由于开挖工作量小,能在较短时间内将顶部支护完成,从而创造了一个安全的施工环境。如图1所示。3.2边桩施工为减少边桩施工对周围建筑物的影响,施工中采用冲抓钻、钢套筒护壁、干成孔方法成孔,以满足地下导洞狭小空间钻孔的施工要求,为防止塌孔和保证成孔质量,钻孔灌注桩采取1、3、5跳格法施工,且第一批桩成桩后再做第二批桩,每台钻机日成孔1根。为防止成孔过程中出现坍方现象,故取土前采用50kN液压千斤顶预压入钢套管,进行套管护壁。液压千斤顶顶入方法:在钢套筒口上铺设方木,千斤顶底部放在
8、方木上(保证底部方木水平
