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1、暗挖洞桩法在地铁呼家楼车站的应用研究 摘 要:针对北京地铁十号线呼家楼站主体结构施工风险,通过对车站施工方案进行比选,确定采用洞桩法(PBA工法)施工,工程实践表明车站主体结构的施工方案是合理的,确保了邻近桥桩和地铁车站施工的安全。关键词:地铁车站,施工方案,洞桩法(PBA工法) 1 工程概况 北京地铁十号线呼家楼车站位于东三环京广桥两侧辅路下,呈南北走向。受京广桥桥桩位置制约,车站主体为两个分离的单洞形式,每个分离的结构断面为单拱单跨双层结构,标准断面宽度12.62m,高度15.72m,车站平面布置见图1。车站位于京广桥19号~26号桥墩之间。京广桥跨朝阳北路,主跨(21号~24
2、号墩)为连续梁结构,桥墩为钢筋混凝土墩柱和带预应力混凝土盖梁的预制墩柱,承台5.5m×5.5m,支座为球形支座和盆式支座。桥面宽28.0m,双向六车道,设中央隔离带。基础均为桩基础,桩型按端承摩擦桩考虑,桩长20m~29m,超过地铁结构底板3.3m~6.3m,桩径1.2m,4根为一组。车站主体结构与桥桩水平距离为4.3m~6.0m,车站北端横向设置的迂回风道距离桥桩结构的距离约为2.16m~10.0m。2 车站施工方案的比选 适合呼家楼车站的施工方法有“CRD”工法和“PBA”工法。呼家楼车站是高平直墙结构,侧压力大;桥桩是摩擦桩,距离桥桩近,而且地下水位高,降水困难,施工方案的选
3、择应考虑这些特点。 “CRD”法对于环境影响控制不够理想,在初期支护形成以前容易引起较大的侧向变形。这个问题对于比较高的直墙结构来说存在比较危险的因素。而“PBA工法(PBA)”施工在主体洞室开挖以前已经形成了围护结构,施工过程中又边挖边加横撑,能够有效的减小侧压力的影响。 呼家楼车站施工力学特点是侧压力比较大,容易对桥桩造成不利影响;各个洞室立体交叉相互影响大,容易造成变形叠加。“CRD”工法难以保证施工中环境安全,“PBA工法”施工因为采用内支撑的支护形式,使得结构本身受力对称,不容易形成偏压力,安全性好。且开挖以前已经形成了侧向强大的预支护体系,能够有效的控制变形。另
4、外,“PBA工法(PBA)”施工的超前导洞可以起到超前地质预报作用,也起到排导地下残留水的作用,减少因为地下水不易疏干的因素造成的地层损失和环境破坏。 综上所述,在呼家楼车站这样复杂的环境条件下,特别是邻近桥桩,宜采用PBA工法施工,其中导洞内的灌注桩不但起到隔离桩作用(隔离车站施工造成的地层沉降槽对邻近桥桩的影响),而且也有利于提高主体结构的稳定性。 3 PBA工法不同施工方案3.1 整体顺作 1)开挖上部的两个导洞,创造施工钻孔桩的空间。2)在导洞内施工边桩,在桩顶施作桩顶纵梁。3)在导洞内施作车站顶部格栅支护(局部);在两个边洞中立模回填混凝土,形成扣拱拱脚;开挖导洞
5、之间的土体并施工拱部的初期支护。4)向下开挖,对边桩及其间的土体网喷混凝土进行支护;开挖到中层板高度,设置第一道横撑。5)洞内降水,继续向下开挖,对边桩及其间土体网喷混凝土进行支护;在底板标高上方设置第二道横撑;开挖到车站底板标高后,素混凝土铺底,施工底板防水层。6)灌注结构底板混凝土;待混凝土达到设计强度至少70%后,拆除第二道横撑;施工站台层边墙防水层和灌注该部分混凝土。7)施作中板。待中板强度达到设计强度的70%后,拆除第一道支撑。8)施工站厅层边墙、拱部防水层、拱部衬砌。9)对施工缝进行必要的压浆处理;施工站台板、楼梯及其他附属工程。3.2 整体逆作 导洞施工及导洞内钻孔灌
6、注桩施工与顺作法相同,拱部初期支护完成后进行扣拱,然后自上而下开挖土方,施作二衬。3.3 站厅层和站台层分别顺作,整体逆作 导洞施工及导洞内钻孔灌注桩施工与顺作法相同,拱部初期支护完成后,开挖土方至中层板,施工中层板、站厅层侧墙、顶拱(扣拱)。然后自中板位置向下分层开挖土方、架设支撑、土方开挖至基坑底部后,再自下而上施作底板和站台层侧墙。 考虑到逆作法施工的难度及存在的诸多问题,比较适合本站的施工方法有“整体顺作”和“站厅层顺作,站台层顺作,整体逆作”两种做法。前者施工方便,结构防水连续,缺点是:在施工阶段,初期支护结构要求承担全部外荷载,不利于初期支护的稳定性;后者的做法
7、有利于拱顶初期支护的稳定,缺点是:由于中板以上的结构先完成,给站台层土方的开挖、支撑架设等带来一定的困难。同时,二衬结构尚未全部完成,可能会造成拱顶二衬的开裂。 对此,我们也考虑过先完成拱部二衬,再采用顺作法施工的方案。如果先做拱部二衬,则拱部荷载通过拱脚传递到两侧的边桩上,这样拱脚和侧墙的防水层是不连续的。因此,先做拱部二衬的方案从结构防水角度来考虑是存在缺陷的。 4 呼家楼车站临近桥桩段不同施工方案的三维模型
