地铁车站关键施工技术控制要点

宗建

(中铁七局集团第二工程有限公司 辽宁 沈阳 110000)

在我国基础建设中，城市轨道交通建设取得了很大的成果[1]。随着城市人口的增加，许多地方都在修建地铁。交通、管网的快速发展中，地铁建设受到了因素影响，如地下管线、邻近建筑物、交通设施等[2-3]。地铁车站多修建于城市主干道，路面施工空间小，适合采用洞桩施工法（Pile-Beam-Arch method，PBA）施工，以降低地铁车站施工对既有工程的影响。本文以实际工程为背景，阐述了PBA 施工方法与关键施工工序控制要点。

1 工程概况

三好街站为地铁三号线的第二十座车站，前一站为方形广场站，后一站为工业展览馆站。三好街站为3号线和规划8号线的换乘站，3号线车站先期建设，规划8号线车站远期建设。

三好街车站采用PBA 洞桩法施工，车站站台有效宽度14 m，主体为框架结构，地下分为上下两层结构，共计8 个导洞，车站长度为220.7 m。标准段车站宽度为22.7 m，标准段高度为15.6 m，顶板至地面厚度7.0 m左右。车站1 号施工竖井兼做站前区间盾构吊出井。车站平面图如图1所示。

2 PBA施工方法与研究现状

PBA工法在施工中将桩、梁、拱支撑共同组合形成一体，使单一受力的个体共同组合成受力的整体，承受施工过程的荷载，先开挖竖井进行初期支护，而后进行土体的开挖，最终形成共同受力支护整体，确保在主体施工过程中具有相对的安全，并有效地控制地层沉降。这种施工方法优势在于对路面交通、邻近建筑物的影响较小，同时适合于工作面狭窄的隧道洞室。牛鑫等人[4]以哈尔滨2号线地铁车站为背景，阐述了单柱双跨式洞桩法车站扣拱施工技术。黄小平[5]以北京东直门站为工程背景，对下穿既有隧道二次衬砌施工工艺进行了介绍，并优化了二次衬砌施工。冯晓波[6]以西安广济洞桩法车站为工程背景，通过理论分析、数值模拟、现场监测相结合的方法对车站地表沉降与控制技术展开了研究。

3 PBA暗挖车站关键施工技术控制要点

3.1 初支扣拱施工控制

三好街站主体为两层三跨结构，扣拱有中间导洞扣拱和两边导洞扣拱，采用台阶法开挖导洞并保留核心土，超前支护采取DN32×3.25 mm双排超前小导管，弧形间距0.3 m 内侧采用L=2.0 m；内侧采用L=2.5 m，倾角20°隔品打设。

根据设计图纸，边导洞施工过程中需预留节点，节点形式预约侧拱形联轴器在侧拱形大厅内，后期采用侧拱形格栅和主筋焊接连接。结合现场施工情况，将节点焊接在钢板上单侧两面，采用与格栅主筋规格相同的U型筋、U型筋和侧导向拱形焊接在单面，焊接长度为10 d，剪头钢筋长度为30 cm，不影响小导向孔土方。

小孔内部的预留门间的连接使用10 d以上的焊接长度。施工条件不满足时，使用与格栅主筋规格相同的L型筋，焊接嵌入钢板和带扣拱形主筋。L型筋之间存在角度偏差，在确保焊接质量的同时，可以根据现场情况及时调整。初支扣拱结构设计参数情况具体如表1所示。

表1 初支扣拱结构设计参数表

3.2 边桩施工控制

3.2.1 人工挖孔护壁

洞内边桩采用人工挖孔护壁来进行钻进护筒，护壁厚度控制在10 cm左右，深度1.5～2.0 m，圆筒的内径不小于钻头的20 cm，圆筒根据设计位置的中心线埋设在10 cm，开口断径为1.2 m。在汽缸上部开孔设置1～2个纸浆口，使纸浆口高于小导孔的底部，将溢出的泥排出泥池，用泥泵输送到回收池。

3.2.2 泥浆拌制

用于打孔的泥采用优质膨润土，施工中经常测量泥比重、黏度、砂含量和胶体率，使泥的顶棚面始终高于筒外位，泥浆比重如表2所示。

表2 泥浆比重

3.2.3 钻进

循环钻头首先在钻孔中输入一定数量的泥浆后，启动砂石泵，正常后，开始逆循环钻头，在钻孔底部慢慢地旋转钻头：慢慢地钻头正常工作后，慢慢地扩大转速调整钻头的压力，不能将水堵住钻头的进口。

在开洞时，要经常观察水面和水位的情况，防止泥浆从软管脚处泄漏，如果纸浆泄漏的话，要立即填埋，确保安全孔。

形成的孔位在符合设计标准后，钻头应继续工作一定的时间，确保底部不会收缩，检查孔的深度、孔径、孔壁、垂直度等，发现尺寸不符合要求时立即采取有效措施。

测定孔底沉渣是否超过基准值，如果超过基准值则进行二次清零。清除孔，设置钢筋笼后，应立即灌入混凝土，防止沉淀超额及孔壁崩塌，孔桩沉积的厚度应控制在300 mm以内。

3.3 土方开挖控制

（1）使用拱形部分，沿着人造拱形外侧的弧形，先挖两侧拱形线的位置侧的土，然后挖拱形附近的土，以确保工程效果。在开凿尺寸满足要求后，立即竖起钢栅，C25网喷洒混凝土。

（2）严格控制挖土过程，避免钻井过度。保证开凿中线、标高及小孔上下掌子面楼梯的长度符合设计要求，确保开凿面平整，降低施工误差、变形以及超挖等因素的影响。

（3）确保实时计量监视手掌面，确保实时监视数据反映手掌面施工状况，拱形、拱形腿和墙壁的变形值超过设计要求值或发生突变时需要临时支撑和及时施工，封闭形成闭环，并控制位移和变形。

（4）洞内土方运输主要采用人工手推车结合小型农用三轮车运输。上导洞渣土运输到横通道后，通过设置在横通道端头外延1 m 的钢板溜槽直接倾倒渣土，倾倒渣土前井底和横通道的信号工必须确认竖井底无人作业，确保人员安全。下导洞可以直接运输到竖井坑底。渣土由抓斗起重机从竖井坑底运输到地面堆土场，再由装载机装车运走。

3.4 降水施工方法及施工工艺

本合同段内的降水施工，考虑到场地和自身优势，降水井施工均采用泵吸反循环钻施工，降水井直径600 mm，全孔下入Φ400/50 mm 无沙水泥无砂管，井口下部3 m 的滤水管外回填黏土，井深范围内回填Φ3～15 mm滤料。降水施工工艺流程图如图3所示。

图3 降水施工工艺流程图

根据涌水量大小选取深井潜水泵的型号，潜水泵下放到设计深度，泵管连接紧密不漏水。其坑周围暗埋排水管线与市政雨水排放系统连接，抽水通过主管道排入市政雨水系统。根据施工现场要求，降水井井口分为地面井和暗埋式两种形式。暗埋式井口剖面具体如图4、图5所示。

图4 暗埋式井口剖面

图5 排水装置

3.4.1 施工准备

（1）降水项目是建筑结构的附属工程，在建设之前，应将其与结构施工单位最近得到的官方图纸相比较。

（2）在施工过程中，施工与结构施工要紧密配合，要对施工方法、分段划分、临时设施与井位的关系、工期安排等进行细致的分析，如有矛盾，要及时协调。

3.4.2 施放井位

（1）在实施降水井井位前，应对场区的地下管道进行细致的勘查和核查，如果不能，可以采取人工开挖、探井等方式，以确保不存在各类障碍。

（2）为了避免各类障碍，可以在一定程度上改变井口的距离，井底与护桩外皮的距离为2.8 m，降水井的最大井距不应超过12 m（只有部分），并且降水井的总量不能减少。

（3）降水井成孔。为了保证降水量，缓解洗井困难，各管井均采用泵吸反循环钻井。井身构造误差：直径偏差为±20 mm，垂直度偏差小于1%；该井的深度达到了设计的深度。

（4）替浆及下管。井筒采用无砂混凝土滤管，将井管置于预制水泥管靴上，并在水位下方缠绕1层80目的尼龙网，缓慢下降，在距离井口200 mm时接上节井管，并用尼龙网包裹，防止堵塞，垂直方向用3～4根30 mm宽、2～3m长的竹条与2根线将井管固定。为了避免上、下段的错位，先将井筒沿井向垂直。吊放井筒应垂直，并保持在井眼的正中央。为了防止雨水、泥沙、杂质等掉入井内，井筒应高度不低于地面200 mm，并有临时防护措施。

4 结语

综上所述，地铁暗挖车站PBA工法通过桩、梁、拱支撑组合形成整体，共同承受外力。施工在提供了更加安全可靠的保障的同时，提高了结构的整体受力能力、施工的质量和效率，减少了施工对路面交通道路的妨碍，降低成本的投入。针对暗挖车站复杂的地理环境，初期狭窄的工作面，施工单位应充分做好施工准备和关键工序的控制，能有效避免洞体塌方、市政管线破坏等事故，减少施工过程中的安全隐患。本文对类似地铁车站的开挖提供了有效借鉴。