浅埋暗挖洞桩逆作法设计关键技术分析

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1、专业知识分享版摘要通过对浅埋暗挖洞桩(柱)逆作法的深入剖析，针对其特点，论述洞桩(柱)法结构关键受力构件的设计技术要点，包括边桩、钢管混凝土中间立柱、中间桩基础、条形基础等构件的承载力、变形及稳定性分析，给出提高土体开挖稳定性和地基承载力的措施，以及采用该工法建造地铁车站时合理埋深的确定原则等。关键词浅埋暗挖法;盖挖逆作法;洞桩逆作法(洞桩法);洞柱逆作法(洞柱法);地铁车站1洞桩(柱)逆作法概述洞桩(柱)逆作法(简称洞桩法或洞柱法)是我国近年来推出的一种用于修建地铁车站的浅埋暗挖施工技术，此技术首次在北

2、京地铁天安门西站工程中得到成功应用，由于其在施工安全性及地表沉降控制方面具有较大的优势，因而在后续的城市轨道交通暗挖车站工程中得到了广泛的应用。洞桩(柱)法是在盖挖逆作法的基础上演绎形成的，将盖挖逆作法需要在地面完成的竖向支撑构件和顶拱(板)结构转到地下进行，即在暗挖形成的导洞内分别完成。图1和图2分别为明挖盖挖逆作法和洞桩法结构示意图，当边桩或中柱下采用条形基础时为洞柱法，见图3。正因如此，洞桩(柱)逆作法被列为浅埋暗挖法，而结构体系的受力特点与盖挖逆作法没有本质的区别，包括荷载作用、受力分析及相关技术

3、要求等，均应满足盖挖逆作法结构设计的基本原则和要求。然而，由于主要承载构件的施作环境和条件不同，洞桩(柱)法结构的设计和施工难度及复杂性均高于明挖盖挖逆作法，在实际工程应用中，由于经验不足或对此工法技术理解上的偏差，尚存在不少问题，甚至有一定的安全隐患。笔者通过对洞桩(柱)法技术的分析，论述设计中的几个技术关键点，供业内同行参考。2主要受力构件承载力、变形及稳定性分析使命：加速中国职业化进程联系电话：0755-86153458专业知识分享版竖向支撑构件包括边桩、中间立柱及中间桩基础或条形基础，是洞桩(柱)

4、法重要的承载结构，与盖挖逆作法一样，这些构件不仅要满足各阶段的承载力、变形及稳定性等基本要求，而且在结构底板封闭前的整个施工过程中，应严格控制竖向支撑构件之间的相对隆沉，满足逆作法结构的允许变形要求。2．1边桩设计技术要点2．1．1边桩设计基本原则洞桩(柱)法边桩一般为钻孔灌注桩或人工挖孔桩，主要承担底板结构封闭前的侧向土压力及顶拱作用的竖向荷载，为临时受力构件，按压弯构件及荷载效应的基本组合进行承载力设计。由于边桩是在暗挖小导洞内施作完成，需要局部破除导洞的初期支护，对导洞的稳定性和整体沉降有一定的影响

5、，直接关系到地层变形和地表沉降。因此，在满足桩体结构受力和桩间土体稳定的前提下，边桩宜采用大直径大间距的设计原则，根据北京地区已建工程经验，桩间净距可取到0．5～1．2m，桩间采用喷射混凝土护壁，必要时设置钢筋网片或短钢筋钉。2．1．2洞桩法边桩入土深度及稳定性分析洞桩法结构的覆土厚度远大于盖挖逆作法结构，导致外围结构承受的水平和竖向压力均较大。在施工阶段，尤其基坑开挖至基底设计标高处、而底板结构尚未封闭时的这一工况，当边桩入土深度偏小、开挖侧基底下的被动土压力不足以平衡基坑外巨大的水平压力时，边桩存在倾

6、覆稳定风险;另外边桩内外竖向压差较大，也可能导致桩端或坑底土体向上隆起。当土体强度较差时，这些稳定性问题尤其突出。在目前的洞桩法工程设计中，技术人员对边桩入土深度和基坑稳定性验算的关注不够，多数情况下就忽略了，有可能置工程于风险之中。总之，洞桩法边桩入土深度的确定，不仅要考虑底板封闭之前各施工阶段的竖向承载力及变形要求，而且还应满足抗倾覆和坑底抗隆起的稳定性要求。当中间立柱下为条形基础时，基坑稳定性验算可计入条形基础作用于地基上的竖向基底压力的有利作用。由于本工法施工过程需采取降水措施，因此基坑不存在抗渗

7、流或抗管涌的稳定问题。整体失稳验算一般仅在设置一道支撑的情况下进行，对多道支撑桩墙体系可不进行整体失稳验算。使命：加速中国职业化进程联系电话：0755-86153458专业知识分享版值得注意的是，稳定性验算应采用总安全系数法，荷载效应采用基本组合，但其分项系数均为1．0。2．2中间立柱设计技术要点洞桩(柱)法中间立柱为永久结构柱，由于载荷较大且受施工工艺的限制，一般采用钢管混凝土柱，设计应结合本工法实际施工过程和受力特点，满足施工和使用期间各阶段的强度、刚度及稳定性要求，除按相关规范和规程设计外，重点注意

8、以下几方面。2．2．1附加弯矩的考虑中间立柱的定位是洞桩(柱)法施工的一大难点，施工中应严格控制其定位精度。现行规范规定，允许定位偏差不大于20mm，垂直度偏差不宜大于1/500，在柱的承载力计算中应考虑施工允许偏差的影响，另外还应计及地下车站结构跨度不均衡或施工偏载产生的柱顶弯矩的影响。2．2．2上下柱脚、中间节点连接及作用特性钢管混凝土结构与其他构件之间的连接应按刚结点进行设计。洞桩(柱)法钢管柱与上部顶梁和下部条形基础的