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地铁暗挖车站“PBA”洞桩法三联拱扣拱施工技术

摘 要介绍了沈阳地铁二号线沈阳北站站下穿北站路暗挖段“PBA”洞桩法暗挖施工中的关键技术之一的扣拱施工,包括扣拱施工的难点、施工方法及施工注意事项,可为类似工程施工提供一定借鉴和参考。

关键词暗挖车站;洞桩法;扣拱

中图分类号U231文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)012-0039-01

1工程概况

沈阳地铁二号线沈阳北站位于铁路沈阳北站站前广场下方,下穿北站路,位于广场部分采用明挖法施工,地下三层,结构埋深22m,下穿北站路部分采用“PBA”洞桩法暗挖施工,地下两层,结构埋深22m。暗挖段长37.1m,拱顶覆土6.4m,为双层三跨三联拱结构,采用钻孔灌注桩围护,内设钢管支撑,坑外降水方案。从车站明挖段向暗挖段推进施工。

拱顶地层从上至下依次为:沥青路面、4m厚的回填层、

粉细砂层。北站路下方各类既有管线密集,主要为雨污水管、自来水管、燃气管、电力排管等,道路双向八车道,交通繁忙,车站周边为高层商业区和金融区。

在围护桩、钢管柱和顶纵梁体系完成后,需进行拱的施工,将桩和梁连接起来,也称扣拱施工。本工程为三跨三联拱结构,浅埋暗挖,跨度大,受力复杂,顶部扣拱是暗挖段施工成败的关键。

2施工方案

在主体明挖段基坑开挖的过程中施工主体暗挖段的上层四个小导洞和边导洞内的围护桩,在明挖段端头井的结构完成后施工暗挖段的下层两个中导洞、底纵梁,以及钢管柱和顶纵梁,为暗挖段的扣拱施工做好准备。

暗挖段设计为双柱双层三跨拱形结构,拱部初支厚350mm,边桩为φ1000@1200mm钻孔灌注桩,拱部二层厚600mm,中柱为φ1000mm钢管混凝土柱,暗挖段基坑宽度26.7m,开挖高度16.9m,覆土厚6.4m。对暗挖段的扣拱施工认真研究、科学组织、精心施工,防止开挖坍塌以及结构变形,确保扣拱施工的安全和施工质量。

3扣拱施工难点及应对措施

根据现场的地质条件、施工环境和结构力学分析,扣拱施工存在以下难点: 3.1大跨度暗挖施工风险大

一是中跨开挖线弧长5.3m,边跨开挖线弧长7.5m,且开挖面半径大,拱顶较平,都增加了开挖的难度。二是拱顶覆土浅,掌子面为细砂,自稳性较差,开挖后易坍塌,工程地质条件差。三是拱顶存在多条含水管线,是施工中的一大隐患。四是受地面的交通动载扰动,开挖过程中易引起砂层塌落。 应对措施:在大跨度断面开挖前,先从主体明挖段方向在开挖拱顶上方施工φ180@300的管棚,用于承担地面荷载,防止地面的大面积坍塌破坏。在开挖过程中逐环打设超前小导管注浆加固砂层,注浆采用加固砂层效果较好的液态固砂剂,防止拱顶漏砂和掌子面坍塌。 3.2扣拱施工结构受力复杂

“PBA”工法施工过程中需经过多次受力转换,其中最主要的受力转换发生在扣拱阶段。扣拱过程中,先由大断面初支将拱顶覆土的竖向荷载转换为水平荷载,将力传递到围护桩和小导洞以及顶纵梁、钢管柱上,使得围护桩、顶纵梁、钢管柱既要承受竖向压力,又要承受水平推力,且还要保持水平推理的平衡,拱顶二衬的施工进一步将拱顶压力彻底转换到围护结构和框架结构上。维持受力平衡,保证受力转换顺利完成