石家庄长安公园地铁站洞桩法施工工艺应用

孙 斌，王立华，解炳烈，杨 磊

(中土大地国际建筑设计有限公司，河北石家庄 050000)

由于轨道交通具有运输量大、快捷准时、舒适安全、充分利用地下空间、绿色环保等特点，随着我国经济高质量发展和城市建设需要，将有更多的城市把轨道交通作为解决城市交通拥堵问题的有效手段，加入地铁城市行列。石家庄地铁是服务于石家庄市的城市轨道交通。是河北省第一座、华北地区第三座拥有地铁的城市。洞桩法施工工艺因具有征地拆迁少，施工期间对路面交通和周围居民生活影响小等优势特点；特别对于近接建(构)筑物的复杂环境中控制地层变形，保障市政道路、地下管线设施安全具有明显优势[1]。因此洞桩法施工在石家庄地铁施工中得以应用。根据洞桩法施工技术特点和长安公园地铁车站设计和施工状况，形成洞桩法施工工艺，并提出了主要技术措施。

1 工程概况

长安公园站位于石家庄商业中心区，跨建设北大街与健康路交叉口南北向沿建设北大街布置。车站主体结构为地下两层三跨、拱顶直墙框架结构。车站总长225.7 m，标准段宽21.1 m，底板埋深约21.9 m，顶板覆土厚约7.0 m。

工程地质及水文地质情况：场区勘探深度范围内所揭示的地层主要为人工填土、黄土状粉质黏土、粉土、细砂及中砂等土层。车站现状地下水埋深大于45 m，本工程基础最低标高在地表以下20 m左右，因此施工期间不需降水。洞桩法施工在无水地层环境下进行施工作业，而国内其它地铁建设城市大多要考虑施工降水，洞桩法施工相比而言具有明显经济性。工程地质和水文地质条件良好，是保证洞桩法安全施工有利的天然条件。

2 长安公园地铁站洞桩法施工

2.1 洞桩法施工工艺

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]。

根据长安公园地铁站场地施工状况和毗邻地面建筑物、地下综合管线等外部制约因素影响综合考虑，并结合洞桩法施工技术经验，因地制宜的制定长安公园地铁站洞桩法施工工艺。车站主体结构采用洞桩法施工，上车站主体设8个小导洞(上层4个，下层4个)，采用台阶法施工。结构顶拱由钢格栅+喷射混凝土的初期支护和钢筋混凝土的二次衬砌构成，两次衬砌之间设柔性防水层；洞桩法施工工艺主体结构中柱及边桩均采用人工挖孔桩，其中边桩采用钢筋混凝土桩，中柱采用钢管混凝土柱。边桩起支护土作用兼做承载力桩基，承受暗挖逆筑法顶拱脚竖向压力；边桩与结构内衬墙组成复合墙结构，两者之间设置防水层。车站结构断面图见图1。

图1 车站结构断面

2.2 洞桩法施工步序

根据本工程特点、地质条件、环境情况及工期要求，在经济合理前提下，编制科学合理的施工步序。应充分利用现场监控量测信息指导施工，严格施工步序，不得任意省略和修改。施工时要注意保护好周边建(构)筑物、地下管线安全及正常使用。长安公园地铁站洞桩法施工步序如下：

第一步：台阶法开挖导洞并施工初期支护，开挖导洞时，先开挖下导洞后开挖上导洞，先开挖边导洞后开挖中间导洞。

第二步：在两边上下导洞内施工挖孔桩及桩顶冠梁。

第三步：在导洞施工防水层、底板梁、顶纵梁，并在顶纵梁中预埋钢拉杆。

第四步：台阶法开挖洞桩法扣拱初支结构。

第五步：施工扣拱结构部分的防水层及结构二衬，并及时施工钢拉杆。

第六步：顶拱二衬施工完成后，分层开挖土体至中楼板位置，分段施工中楼板梁及站厅层侧墙结构。

第七步：分层开挖站台层土方并破除下层导洞初支结构。

第八步：施工底板防水层及底板，然后施工侧墙防水层及侧墙。完成车站主体结构施工。

第九步：施工车站结构内部构件，拆除钢拉杆，完成车站结构施工。

2.3 重要施工工艺及技术措施

洞桩法施工重点均依托前期群洞开挖及后期扣拱进行施工。施工过程中为避免群洞效应，采取先下导洞、后上导洞、同层导洞间先边导洞、后中间导洞的步序组织施工。重点介绍小导洞和扣拱施工工艺。导洞和顶拱施工基本原则：尽量少扰动地层，短进尺，尽快施工初期支护，并使每步断面及早封闭，采用信息化施工，勤量测并及时反馈信息以指导施工。严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针。

2.3.1 小导洞施工

2.3.1.1 导洞土方开挖

长安公园站导洞为拱顶直墙复合式衬砌结构，采用台阶法施工，初支为格栅钢架+喷混凝土联合支护形式。土方开挖进尺为0.5 m，环形核心土预留不小于拱部断面面积的1/2，核心土两侧与初支之间距离为1.0 m左右，上台阶长度控制在3～5.0 m左右。

2.3.1.2 导洞初期支护

导洞节点安装的准确性，是后期扣拱施工是够顺利的关键。格栅加工钢筋采用C25、C22、C12，格栅钢架在地面加工厂加工。按1∶1比例放样设立工作台，分节加工，节间通过角钢、M24螺栓连接。加工时做到尺寸准确，弧形圆顺，格栅钢架焊接长度满足规范要求；焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，格栅钢架主筋中心与轴线重合，连接孔位置准确。钢架加工后试拼，检查其平面翘曲和横断面误差。钢架堆放和运输时不得损坏和变形。横通道导洞一格栅加工时，格栅外侧预留节点板，以便后期导洞初支格栅连接。

2.3.2 初支扣拱施工

2.3.2.1 导洞内初支扣拱施工

桩顶冠梁及顶纵梁施工完成后进行车站主体初支扣拱施工，首先进行边导洞内初支扣拱施工，格栅拱采用洞外加工，洞内安装，将拱架与导洞初支预留钢筋及冠梁预留钢筋进行焊接，在格栅内外两侧铺设φ6.5@150×150网片，沿钢格栅环向设内外双排φ22 mm纵向筋，环向间距为1 000 mm，内外呈梅花状布置。然后喷35 cm厚C25混凝土，初支背后露空部分使用C20混凝土回填。

2.3.2.2 导洞外初支扣拱施工

导洞内初支扣拱错开14 m(两个柱跨)步距后进行导洞外初支扣拱施工。首先施工中扣拱，错开14 m步距后同步施工两个边扣拱，施工过程中不得拆除导洞中隔壁。初支扣拱厚度0.35 m，采用台阶法预留核心土开挖，深孔注浆+φ32 mm超前小导管注浆+钢格栅+350 mm网喷混凝土联合支护。钢格栅纵向间距0.5 m，钢筋网为φ6.5 mm双层钢筋网，网格间距150 mm×150 mm，搭接长度不小于200 mm。注意扣拱施工时与导洞格栅预留钢板连接牢固。

2.3.2.3 土方开挖施工

导洞外初支扣拱部分土方开挖，首先施工中扣拱，错开14 m(两个柱跨)步距后同步施工两个边扣拱，施工过程中不得拆除导洞中隔壁。导洞外初支扣拱土方开挖要求与导洞开挖要求相同。初支扣拱钢格栅图见图2，扣拱钢格栅连接节点大样见图3。

图2 初支扣拱钢格栅

图3 扣拱钢格栅连接节点大样

2.3.3 二衬扣拱施工

二衬扣拱混凝土采用浇筑台车分段浇筑。台车表面采用6012可调钢模板拼装完成，拱部预留2个混凝土灌注口，支撑体系采用I12工字钢焊接而成，设附着式平板振捣器，具备行走系统台架支撑体系。

3 结束语

随着我国城市建设不断发展，轨道交通可有效缓解城市发展空间日益紧张状况，也可满足人们对公共交通方便快捷的需求。地铁工程建设迅猛发展，洞桩法施工工艺在地铁建设中已得到广泛应用。不同地质条件和其它综合因素决定了洞桩法施工工艺具体应用及其技术措施的多样性。石家庄长安公园地铁车站洞桩法施工主体结构现已通过竣工验收，正在陆续进行装饰装修工程和设备安装工程等后续工程施工。洞桩法整体施工过程表明其所采取的洞桩法施工工艺和技术措施是行之有效的，指引和有序顺利推进洞桩法施工，从施工技术层面为保证洞桩法施工质量起到重要作用。为提高其地铁工程建设质量起到一定作用。通过对石家庄长安公园地铁车站洞桩法重要施工工艺及技术措施进行阐述，即从小导洞施工、初支扣拱施工、二衬扣拱施工这三个方面进行了表述。为类似地质条件下进行洞桩法施工总结了施工技术经验。希望对相关工程技术人员有所裨益，提供一定参考价值。