暗挖大跨地铁车站“洞柱法”施工沉降控制措施

杨国岭

一、工程概况

广济街站为地下二层11m岛式站台车站，设计为单柱双跨拱顶直墙混凝土框架结构，全长208m，标准段宽19.9m，高16.73m，顶板覆土约10.4m，中心里程处轨面埋深24.51m。车站总建筑面积12563.32m2，主体为单柱双跨结构，采用“洞柱法”施工，附属结构以明、暗挖相结合的方式为主。

二、施工方法

1.施工步骤

（1）自横通道进洞，进行导洞拱部超前支护结构的施工，并通过注浆的方式对地层进行加固。台阶法开挖导洞，进行初期支护结构的施工时，台阶长度宜控制在3m～5m，对导洞D下方实施地基加固。导洞开挖时坚持“先上后下，先边后中”的施工选择，在上层导洞开挖达到10m～15m后，进行下层导洞的开挖作业，上层相邻导洞开挖面应尽量错开8m～10m，导洞开挖步距与钢格栅间距保持一致，并加强监控量测。见图1。

图1 施工步序图一

（2）在导洞A、B内进行边桩及冠梁的施工，并在中间导洞C内进行钢管挖孔护筒的施工，机械成孔桩采取跳孔施工的方式，隔3施1，导洞D拱部开孔时只需要将初支混凝土进行凿除，保持格栅钢筋的完整性。

（3）在导洞D内的底部进行防水层、底纵梁（底板）及条基的施工，并施工钢管混凝土柱，同时利用砂石将柱与护筒间存在的空隙进行紧密的填实。然后在导洞C内进行顶部防水层、顶纵梁（顶拱）的施工，并进行顶部回填及预埋钢拉杆的作业。

（4）施工洞室Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ、Ⅳ拱顶超前支护结构，通过注浆的方式对地层进行有效的加固；设临时中隔壁开挖洞室Ⅰ～Ⅳ，在标准段取消中隔壁，以临时竖向支撑代替。洞室开挖时应对称同步进行，保证前后错开至少2柱跨，但避免对初期支护结构造成破坏。

（5）洞室Ⅰ～Ⅳ开挖贯通后，从相邻横通道的中间位置逐渐向横通道方向后退，沿车站纵向分段凿除，但是每段不应大于一个柱跨，然后对车站主体顶拱二衬结构进行浇筑。

（6）当顶拱二衬结构混凝土强度达到设计标准后，沿车站纵向分段分层开挖土体至中板及中纵梁底标高。

（7）当中板及中纵梁、侧墙结构的混凝土满足设计要求后，继续沿车站纵向分段分层开挖土体，且确保每层不大于三个柱跨，逐渐开挖至基底。然后及时进行垫层，防水层及底板结构的施工，并对剩余的侧墙防水层、防水保护层及侧墙结构完成全部施工。

（8）待底板及侧墙结构混凝土强度满足设计标准后，进行钢拉杆的拆除工作，同时进行施工车站内部结构，如站台及轨顶风道的施工，从而完成整个车站的施工作业。

2.沉降监测的技术要求和测量方法

沉降监测的技术要求和测量方法具体如表1所示。

表1 沉降监测的技术要求和测量方法表（n为测站数）

四、控制沉降措施

1.环境、管线的保护

（1）管线周边含丰富的杂填土，该部分土层以松散状为主。对此，配备水泥浆液，采取钢花管注浆的方法，在浆液凝结后，有效防护管线，以免因施工而导致既有管线受损。

（2）项目周边的污水和雨水管线埋深较大，同时与主体结构的距离较近，该区域的土体具有疏松、含水饱和的特点，对此，沿管线和结构两侧5m范围内采取加固措施，即注浆加固。此外，辅以地面导流、管内防渗等相关辅助手段，以满足大直径污水管的处理要求。管内防渗施工中，使用到EVA柔性防水涂料（作业区域为管底和管壁）以及EVA刚性防水砂浆（作业区域为端头）。

（3）热力隧道断面尺寸为4.55m×2.8m，结合施工现场小室的实际情况，在隧道内加密小导管，同时对管线采取防护措施，定期抽排积水，以免因水的聚集而对管线造成不良影响。

2.洞内综合措施

（1）钢管柱与临时仰拱稳定连接，利用焊接的方法连接井字架与仰拱格栅及钢管柱，产生的空隙利用C30混凝土填充，在此基础上，组织中洞拱部4号洞的开挖作业。

（2）施工前做好准备工作，按要求开挖横导洞并制作联系梁，提前将大中洞底板连接，构成完整的整体，利用该装置抵抗围岩对洞体的压力，避免侧壁收敛、拱顶下沉等质量问题。中洞开挖前，严格检查洞底纵梁和顶纵梁与临时隔壁两侧的位置，在其空隙中合理架设支撑，若不具备支撑的条件，则用砂浆砌筑砖填充该部分空隙。

（3）中洞顶纵梁拉杆为不可或缺的受力构件，为充分发挥出其应用优势，在中洞扣拱开挖后，将顶纵梁、中洞拱顶进行有效连接，成为统一的整体，充分利用大中洞的功能承担顶部荷载的作用力，由此避免沉降速率过大的情况。

（4）对8号洞的边墙范围内采取加固措施，选用的是超前注浆的方法，用于改善该处的地层条件，以便后续可快速完成开挖作业，形成稳定、规整的工作面。

（5）衬砌施工期间，适当增加支撑，用于维持结构的稳定性。在全断面开挖支护工作落实到位后，取7号洞顶部最高点和9号洞底部相应位置，分别在两个区域沿纵向设置垫层、防水层及保护层，共同组成防护体系；配置油压千斤顶，利用该装置预加支撑力，确保支撑能够有效撑紧，此后再连接方木与仰拱。

（6）主动换撑后，有序拆除断面的仰拱，浇筑拱墙和拱顶，构成完整的全断面衬砌。在断面剩余的仰拱及临时隔壁被拆除，并在拱部混凝土的强度达标后，逐段换撑拆除，组织基面处理工作。

五、效果分析

通过多项措施的应用，隧道结构、衬砌均可维持相对稳定的状态；受地质不均的影响，地面和拱顶存在沉降现象，实测结果表明，累计沉降的最大值、最小值分别为112mm、82mm。在群洞效应、地面交通动载等因素的影响下，按群洞叠加计算累计沉降控制值，结果表明沉降控制效果较佳，可以满足要求。

六、结语

沉降是地铁工程中的关键控制指标，但在实际施工中，除了本文所提的沉降控制措施外，还需考虑到钢筋应力计、远程遥控等现阶段较为主流的变形监测手段。根据工程的实际情况合理应用方法，力争取得良好的沉降控制效果，可以保证暗挖大跨地铁车站的各项工作可顺利开展。