石家庄地铁洞桩法车站施工典型质量问题分析与控制措施

孙 斌，杨 磊

（中土大地国际建筑设计有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引 言

随着我国城市建设步伐不断加快，城市地铁建设里程不断攀升，推进地下铁道建设工程迅猛发展。洞桩法暗挖施工工艺因具有的对地层影响扰动小、对周边环境影响小、征地拆迁少、造价相对低等特点，在城市地铁施工中有广泛应用。但由于石家庄地铁工程实际施工中存在技术力量薄弱、机械化程度低、工序衔接繁琐等客观不利因素，导致地铁洞桩法施工过程中存在质量问题依然较多［1］。本文根据洞桩法施工工艺特点结合石家庄地铁洞桩法车站施工状况，对施工中发现的典型质量问题进行原因分析，因地制宜，提出采取一系列控制措施。

1 洞桩法施工工艺特点

洞桩法的原理是将传统的框架结构施工方法和暗挖法进行有机结合。即在地上不具备基坑围护结构施工条件下，在地下提前暗挖好的导洞内施作围护边桩、中柱、底梁和顶梁、顶拱共同构成洞桩支撑框架体系，承受施工过程荷载，而后在顶拱和边桩形成的空间支撑构架下，逐层向下开挖土体，逐步施工内部结构，最后形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合成的永久承载受力体系［2］。

洞桩法在实际工程中主要有以下特点。

1）本工法施工利用小导洞空间施作侧壁支撑结构（即桩和顶纵梁），中桩和相连顶拱，组成竖向受力承重体系。做到避免侵占地面空间，减少对城市道路通行和生活的不利影响。

2）小导洞施工对地层影响扰动小，所引发的地面沉降量小，对洞室的自稳定有利。避免了地面施工作业对周边环境的影响。

3）施工工法复杂，工序转换多，各个工序的衔接和组织要求高，接缝较多。大跨度的结构分割为小断面的导洞其实是个双刃剑，如初支扣拱时，在施工过程中对各个过程的连接控制不到位或方法不当会增加施工风险和二次或多次沉降的较大问题。外防水层质量较难保证，特别是二衬施工质量难以保证。

4）侧壁支撑结构施工难度较大具有复杂性，侧壁支撑结构可以作为主体结构或作为主体结构的一部分，视地基承载能力，侧壁支撑结构可以施作不同深度，避免结构地基基础加固，提高了结构的整体稳定性。在施工阶段不仅可作为支撑结构，还可以作为施工防水帷幕，这在含水地层无地面井点降水条件或含水量较大，降水困难以及降水对周边环境影响较大时，其优点更加突出。

5）侧壁支撑结构强度高，稳定性好，直墙式洞室结构内有效净空大，节省了曲墙和仰拱结构的工程投入。顶拱支撑在稳定的侧壁支撑结构上，减少了施工过程中和施工完成后结构的整体下沉。侧壁支撑结构和顶拱初期支护构成整体支护体系后，洞室主体部分可以采用施工机械进行全断面开挖，不需要分部进行。提高了土方的施工速度，缩短了土方施工工期，工序相对简单，施工干扰性小同时也减少了临时支护的废弃工程量。

2 石家庄地铁施工现状

石家庄按其成因属太行山山前冲洪积平原，其地铁工程主要位于冲洪积、堆积平原（Ⅲ），属于滹沱河冲洪积扇亚区。勘探深度 20 m 左右范围内所揭示的地层自上而下主要为黄土状粉质黏土层、粉土层、中砂层和细砂层，地下水水位高程在地表以下 40 m 左右。洞桩法施工经过国内外多年施工实践，属于理论和应用较为成熟的施工工法。对于密集市区用地紧张、施工影响交通压力大、地面沉降控制要求高等问题来说，洞桩法是解决此类问题相对适宜的施工工法。石家庄工程地质条件较好，地铁施工在无水地层，从防排水角度来求具有明显的经济性，更适宜暗挖地铁施工。

现阶段全国城市地铁建设迅猛发展，一定程度上使得施工、监理单位相关专业管理和技术人员相对紧缺。石家庄地层稳定性强、无地下水等地铁施工优势，使得各地铁参建企业往往将经验丰富的技术管理力量派往其他地区，导致石家庄地铁施工出现技术管理人员年轻化、技术力量不足。主要体现在施工现场技术质量管理人员水平偏低，对各项地铁施工工艺一知半解；石家庄地铁施工劳动力多为劳务队伍，施工作业人员多为派遣工人，现场缺少具有相关专业能力的技能型工人。鉴于以上种种原因，在实际施工过程中当遇到施工节点多、难度大、工序转化复杂的施工工艺时，往往会出现一些质量问题。

3 案例分析

3.1 二衬混凝土浇筑拱顶部未注满脱空

某地铁施工车站第五施工段顶拱顶纵梁混凝土仅浇筑到顶部上层钢筋位置，顶拱位置部分混凝土未注满脱空（见图1）。现场该部位已完成中跨初支扣拱，且与设计图纸施工顺序要求不符（见图2）。形成此类质量问题原因是多方面的，既有施工工法本身条件所限和施工人员技术水平等直接原因，也有片面追求施工节点工期和技术管理人员施工过程把控不严等间接原因。

图1 顶纵梁顶部脱空

3.1.1 直接原因

主要从洞桩法二衬混凝土浇筑施工特点、施工人员技术水平及责任心、熟悉设计图纸 3 个方面原因进行分析。

图2 顶纵梁设计要求

1）施工环境在相对较差的条件下进行，导洞内操作空间狭小。顶纵梁顶拱部钢筋间距较小比较密集，施工人员进行模板及钢筋安装条件有所限制。二衬混凝土浇筑时条件受限，施工人员浇筑与振捣配合不紧密，振捣器本身操作不便易使振捣不到位，易造成混凝土浇筑不密实或浇筑不到位，与初期支护间形成脱空。

2）现场施工人员技术水平有限，仅凭自身经验施工。技术交底流于形式，未严格按施工方案和工序、工艺标准要求进行施工。顶纵梁浇筑混凝土方量完全可以估算出来，造成顶纵梁混凝土浇筑到顶部上层钢筋位置，反映出现场施工人员责任心差，盲目追求施工速度，置混凝土浇筑质量控制要求于不顾。

3）现场施工人员未认真研究和熟悉图纸，图纸是工程技术人员交流的语言，未充分理解设计意图。在导洞内顶纵梁上方混凝土回填未完成的情况下，已开始导洞两侧初支扣拱施工，违背设计图纸要求的洞桩法施工顺序。

3.1.2 间接原因

着重从施工人员主观质量意识、混凝土浇筑施工过程控制、技术管理人员技术水平 3 个方面原因进行分析。

1）施工人员主观质量意识不足，片面追求施工节点工期。技术管理人员对此问题视而不见，发现问题后未及时采取相关补救措施。

2）技术管理人员对顶纵梁混凝土浇筑施工过程把控不严，未严格执行“三级质量检查”制度，即班组自检、作业队复检、项目部专检。上道工序不合格，不能进行下道工序施工。监理单位监理旁站履职不到位。

3）现场施工单位和监理单位技术管理人员技术水平有限，对相关洞桩法施工工艺技术架构撑控存在不足，对设计图纸理解不透彻，未认真研究图纸或未严格要求施工人员按图施工。

3.2 顶拱结构二衬钢筋排距偏小

某地铁施工车站第三施工段Ⅲ号导洞边导洞（里程约为 K31+106.678～K31+113.678）顶拱结构二衬施工缝处预留钢筋骨架排距偏小，现场实测值约为 450 mm，不满足设计图纸推定值 620 mm 要求（图纸顶拱结构截面尺寸为 700 mm，迎土面混凝土保护层 45 mm，背土面混凝土保护层 35 mm）（见图3），导致顶拱结构顶部钢筋保护层厚度偏大，不满足相关设计图纸要求（见图4）。

图3 顶拱结构二衬施工缝处钢筋排距偏小

图4 顶拱结构设计要求（单位：mm）

3.2.1 直接原因

重点从施工人员钢筋安装前准备工作和安装钢筋技能操作二个方面展开原因分析。

1）施工人员钢筋安装前，未按钢筋施工图和相应规范要求核对接头位置、排距等，未核对配料单是否正确，未认真校核钢筋的品种、规格、形状、尺寸及数量是否合乎配料单的规定。

2）施工人员在钢筋安装绑扎施工过程中受导洞内操作空间不便限制，钢筋固定不牢固，钢筋绑扎过程中不注意外形尺寸的控制。钢筋间距、排距等安装位置有偏差，易造成混凝土浇筑时钢筋移位和偏位。

3.2.2 间接原因

着重从现场作业劳务队伍管理、施工人员质量意识、项目部安全质量保障体系运行、监理单位管控力度四个方面分析原因。

1）项目部对现场作业劳务队伍管理薄弱，部分管理人员对现场发现的安全质量问题视而不见，现场技术管控不力。重点部位施工技术管理人员未全过程监督检查。

2）施工人员质量意识淡薄，混凝土浇筑前的预验收和钢筋隐蔽工程验收流于形式。施工班组技术交底内容无针对性或不全面，技术交底流于形式。

3）项目部安全质量保障体系没有正常运行，项目部管理制度不健全或处于半执行状态。施工过程中发现的问题拖延不解决，任凭问题自行隐蔽消失。

4）监理单位的管控力度或者是说解决问题的力度不足。监理人员的整体技术水平不高，未严格按监理规程要求履职。

3.3 侧墙变形缝止水带未进行有效连接

某地铁施工车站负一层侧墙变形缝南北两侧墙外贴式橡胶止水带和中埋式钢边橡胶止水带上部预留接头均未能甩出，造成变形缝止水带未进行有效连接，防水体系断开（见图5、图6）。

图5 南侧墙变形缝止水带断开

图6 北侧墙变形缝止水带断开

3.3.1 直接原因

主要从止水带安装前准备工作、施工工艺操作、施工工序节点验收三个方面原因进行分析。

1）施工人员安装止水带前，未按施工图和规范等要求，核对材料尺寸、规格及数量等是否满足实际施工需要，有无漏用和错用防水施工材料。

2）施工作业人员违规操作未将止水带上部预留接头甩出，施工人员在安装止水带施工过程中未认真核对外形尺寸控制，安装位置是否有偏差。自身防水细部节点施工工艺技术水平存在不足。

3）施工工序节点验收不严格，对防水细部做法尤其是变形缝处止水带构造做法把控不力，质量验收人员履职不到位。

3.3.2 间接原因

重点从项目部技术管理和施工管理经验两个方面原因进行分析。

1）项目部技术管理不到位，防水细部节点施工工艺未进行针对性的技术交底。日常巡检不到位，部分管理人员对发现的质量问题隐患未引起足够重视。

2）技术管理人员自身技术水平所限，未充分认识到此类质量问题将可能造成的严重后果。对将来处理解决此类质量隐患问题棘手程度不了解，充分暴露出技术施工管理经验匮乏。

4 洞桩法施工质量控制措施

4.1 技术控制措施

石家庄地铁洞桩法车站施工中存在颇多质量问题，对其中较为典型三个质量问题提出相应技术控制措施。针对性采取诸如加强混凝土浇筑与振捣控制、钢筋绑扎过程中外形尺寸控制保证外形尺寸正确、严控防水施工过程等技术控制措施。全面性采取加强对图纸熟悉程度和现场实地观摩和技术理论学习等技术控制措施。

4.1.1 二衬混凝土浇筑拱顶部未注满问题技术控制措施

1）严格按图纸和施工工艺方案及施工规范要求进行施工。浇筑过程应当紧凑，保证在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完成。层间最长间歇时间不应大于混凝土的初凝时间，当间歇时间超过混凝土初凝时间时，层面应按施工缝处理。

2）选择级配良好的粗骨料，严格控制水泥含量，从源头控制混凝土原材料质量。加强混凝土的振捣，提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩变形，保证施工质量。可采用自密实混凝土，有效保证混凝土浇筑质量。

3）浇捣时浇筑与振捣紧密配合，振动器插点按照“行列式”均匀排列。在振捣过程中，不得触及钢筋，模板，以免发生移位、跑模现象。受作业空间限制，混凝土浇筑时采用橡皮锤敲击模板进行振捣。浇筑混凝土时应经常观察模板、钢筋、预留孔洞（若有）、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况，发现问题应立即处理，并应在已浇筑的混凝土初凝前修正完好。

4）顶纵梁混凝土浇筑的密实度用地质雷达实时扫描检测。通过相关检测单位有限单元数值模拟的方法对地质雷达检测出来的二次衬砌缺陷进行数值模拟，为缺陷的整治措施提供有力的理论支持［3］。发现类似问题出具参建各方认可的实施方案进行处理，及时消除质量隐患。

4.1.2 顶拱结构二衬钢筋排距偏小问题技术控制措施

1）依据钢筋施工图，结合规范要求，安装前核对钢筋接头位置、数量和间距等。核对配料单及料牌是否正确，校核已加工好的钢筋的品种、规格、形状、尺寸及数量是否合乎配料单的规定，有无错配、漏配钢筋。

2）钢筋位置放线按照钢筋安装部位绘出样图，样图经校核无误后，方可作为绑扎钢筋依据。在垫层上用粉笔按施工图标明底层钢筋间距，作为摆料的依据；端头墙及侧墙上标记侧墙预埋筋的顶面线；中间使用红油漆标记顶拱结构钢筋绑扎轮廓线。

3）钢筋绑扎过程中注意外形尺寸的控制，应保证外形尺寸正确，避免重复返工。

4.1.3 侧墙变形缝止水带未有效连接问题技术控制措施

1）施工人员安装止水带前，严格按防水施工图要求，核对材料尺寸、规格及数量等是否满足图纸要求，有无错用防水施工材料。

2）施工人员在安装止水带施工过程中应认真核对外形尺寸、长度等是否相符，核查安装位置是否有偏差，发现有误差应及时纠正。

3）严格按防水细部施工工艺方案要求进行施工，严控防水施工过程，谨防技术操作失误。

4.1.4 加强图纸熟悉程度

技术管理人员应加强对图纸熟悉程度，及时同设计人员进行有效沟通，以使其充分理解设计意图。施工和设计密切配合，设计指导施工，施工优化设计，施工满足设计要求。

4.1.5 加强施工技术水平

加强洞桩法施工工艺和其防水细部做法尤其变形缝处防水细部做法等施工技术及现场实地观摩和技术理论学习工作。细化和优化技术控制措施和制定有针对性的技术交底或施工作业指导书，切实提高技术人员和施工人员的整体技术水平。从人员技术层面为工程质量夯实基础，为保证实现质量控制目标提供有力支撑。

4.2 管理控制措施

石家庄地铁洞桩法车站施工中存在的质量问题，除采取上述技术控制措施外，还应采取一系列管理控制措施。譬如严格验收程序、加强施工项目部质量管理、严格分包单位管理检查制度、积极配合监理工作、加强人员技术培训等管理控制措施。

4.2.1 严格验收程序和加强检查力度

技术管理人员要切实深入现场，重点加强相关保证措施落实的检查，及时发现和改进相关管理体系设计和运行方面存在的问题。若在工期紧任务重的前提下，管理人员及施工人员更应严把过程控制以及工序检验验收环节。全面加强技术难点施工工序、关键施工节点控制检查监督做到有的放矢，重难点突出措施管理及时得力到位，做到技术过硬精益求精。

针对隐蔽工程施工，施工单位应加强日常巡检，做好隐蔽工程验收工作。项目部管理人员应做到履职到位，强化执行力度，加强管理压力传导力度。管理压力传导应具体体现在物资材料进场检验、施工节点验收、日常巡视、隐患整改等各个施工管控环节。

4.2.2 加强施工项目部质量管理和责任落实

应将质量管理工作放置在安全工作基础的位置上，高度重视质量管理安全才有保障。应明确规定合理的安全指标，确保技术措施达到足够的安全度。质量管理工作做得越充分，安全工作才能有所保障。扩大施工技术人员的工作权限，实施“质量管理一票否决制”。必须切实加强施工中的质量工作，遏制片面追求节点工期，忽视质量要求的倾向。进一步强化责任担当，进一步加强施工协调联动，进一步抓好整改落实。一定要正视施工过程中的质量问题，认真反思，深入研究分析，全面落实整改，从根本上解决质量隐患。

为使检验、验收、日常巡视、隐患整改等施工各环节和形式多样的检查不致形同虚设，在建设过程中引进竞争机制和激励机制，加强制定针对工程特点行之有效的奖惩措施。鼓励项目部管理人员耐心、认真负责地完成本职工作，能够胜任本职工作真正做到履职到位。第一施工现场相关人员要加强责任感，通过明确质量责任制度，落实到具体责任人。

认真自检和验收应坚持“四不放过”原则。应建立责任追溯制度并严格执行。集中加强技术难点施工工序、关键施工节点控制的严格有效管控，从而使技术水平和质量控制得到质变提升，达到对洞桩法工法施工全过程有效质量控制。

4.2.3 严格分包单位管理检查制度

分包单位应当服从总包单位管理，为提高安全管理水平，降低安全风险，首先应提升对分包单位的监管力度。二是加大隐患整改力度。三是通过考核兑现安全奖惩，通过奖惩手段体现管理的权威性。罚款不是管理的最终目的，但却是有效的管理手段。监督管理不严往往是某些项目部管理机构架空、对分包单位管理失控的主要原因。所以管理必须严格落实，发现问题及时通报，立即整改落实，确保施工管理的严肃性。

4.2.4 积极配合监理工作

尊重现场监理工程师，积极配合监理单位过程控制的监理行为。服从监理工程师对现场不符合规范、设计要求所给予的指令。按部位或分项、工序检验的质量，严格执行上一道工序不合格，下道工序不施工的准则。对监理工程师的指令准时予以明确答复，不能敷衍了事。及时与监理工程师进行沟通交流，避免对工程质量产生不利影响。

4.2.5 加强人员技术培训

施工作业人员大多数为农民工，他们来自不同的地方，文化程度、业务能力参差不齐，对专项施工方案及图纸的相关要求不能充分理解，给工程施工管理工作带来很大难度。所以施工企业对其进行有效针对性技术交底工作，提升施工人员的质量责任意识，是消除安全质量隐患的有效措施。项目部在每一个分项工程开工以前，技术人员应当对有关施工的技术要求向施工作业班组、作业人员作出详细说明，使其施工人员掌握操作规程及图纸规范要求，做到规范施工、安全施工，并做好双方签字资料存档。只有将技术交底工作认认真真、扎扎实实地落实到每一个人身上，并做好这些方面书面资料的存档，这些才是相关管理人员在发生重大事故被追责时，保护自身强有力的武器。

切实提高质量管理人员的技术、管理等整体素质水平。施工质量管理人员曾参建工程和自身施工经验不同，技术和管理水平参差不齐，所以有效加强质量管理人员技术技能培训是必要的。

5 结 论

石家庄地铁洞桩法车站施工过程中存在形式多样的质量问题，本文仅对其中较为典型的三个质量问题进行了原因分析：二衬混凝土浇筑拱顶部未注满脱空、顶拱结构二衬钢筋排距偏小、侧墙变形缝止水带未进行有效连接。根据洞桩法施工工艺特点和石家庄地铁洞桩法车站施工实际情况，提出了采取加强混凝土浇筑与振捣控制、钢筋绑扎过程中外形尺寸控制、严控防水施工过程等针对性技术控制措施，采取加强对图纸熟悉程度和现场实地观摩和技术理论学习等通用性技术控制措施；提出了采取严格验收程序、加强施工项目部质量管理、严格分包单位管理检查制度、积极配合监理工作、加强人员技术培训等切合实际的管理控制措施。通过采取以上控制措施在石家庄地铁洞桩法车站施工过程中除解决本文所提到的质量问题外，也预防和避免了其他一些质量问题的产生，同时也有效控制了洞桩法施工质量，为保证和提高地铁工程建设质量起到了一定作用。希望本文对于地铁洞桩法施工技术和质量管理人员而言，便于掌握其质量控制要点，供交流参考。