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粉砂地层管廊下穿地铁车站同步施工技术

范文

摘要：以石家庄地铁1号线天元湖站工程为例，综合管廊下穿车站主体结构，且處于粉砂地层，同步建设存在支护体系统筹施工、结构及工序交叉衔接等重难点。对此，在分析同步施工影响的基础上开展了对应的施工技术研究，并详细介绍了各阶段的施工方法，以期为类似工程提供借鉴和参考。

Abstract： Taking the Tianyuanhu Station project of Shijiazhuang Metro Line 1 as an example， the comprehensive pipe gallery passes through the main structure of the station and is located in the silty sand stratum. There are many difficulties in the synchronous construction， such as the overall construction of the support system， the cross connection of the structure and the process. In this regard， based on the analysis of the impact of synchronous construction， the corresponding construction technology research is carried out， and the construction methods of each stage are introduced in detail， in order to provide reference for similar projects.

关键词：粉砂地层;管廊;地铁车站;下穿;同步施工

Key words： silt stratum;pipe gallery;subway station;underpass;synchronous construction

中图分类号：U231+.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）15-0151-04

1 ?工程介绍

石家庄地铁1号线天元湖站位于北京南大街与正无路交叉口，南北向敷设。结构总长274.2m，车站标准段宽度22.1m，顶板覆土约3.2m，底板平均埋深约17.2m;盾构端头井段宽度25.6m，底板平均埋深18.0m，结构型式为地下两层三跨箱型框架结构。正无路东西向设计有综合管廊，下穿天元湖站主体结构，相对位置如图1所示。结构型式为矩形三舱结构，基坑长约22.5m，宽约17.6m，深约24.2m。

工程处于粉砂地层，上层为黄土状粉土和黄土状粉质粘土层，下层为砂层。粉砂地层具有高灵敏度、触变特性，在动力作用下极易造成土体破坏，施工过程中若施工不当，极易造成流沙、沉降、塌方等现象;长期暴露会造成边坡失稳，严重时造成塌方。

为避免重复开挖，提高地下空间利用率，减少土地的临时占用，缩短工程建设周期，地铁车站与综合管廊考虑同步施工。类似工程研究多以临近既有结构单独施工为主，例如综合管廊暗挖对既有地铁线的影响分析[1]，地铁隧道下穿既有管廊工程的风险评估[2]等，或者对地铁与管廊工程协同建设进行探讨分析[3，4]，线路交叉、同步建设的施工案例较少。本文结合工程背景，重点介绍了管廊下穿地铁车站的同步施工技术。

2 ?同步施工影响分析

管廊位于地铁车站底板下，结构交叉处需管廊施工完成后再施工地铁车站底板。主要存在以下影响：①管廊基坑支护结构的形式直接影响车站基坑底部的作业空间。②车站下部与管廊结构处于粉细砂地层。粉细砂透水性差，遇水极易失稳，造成滑坡、坍塌。管廊基坑开挖后两侧土体需及时支护，否则影响地铁车站底板施工。同时地铁车站施工的扰动也影响管廊南北两侧土体的稳定性。③因管廊两侧回填土密实度与车站原土不同，以及管廊顶部承载力与其他部位不同，易产生不均匀沉降，造成车站主体结构的开裂，严重甚至塌陷。④车站支护结构影响管廊主体结构施工，例如：材料吊装，混凝土浇筑等。

3 ?同步施工流程

车站结构外包尺寸总长274.2m，按照“避开柱子、通道及各预留孔洞”的原则，将主体结构由南向北划分为12个施工流水段，车站每隔约30～40m设置一道后浇带，后浇带宽度为0.8～1.0m，共设置6个后浇带。综合管廊位于第三结构段。采用南北两端向基坑中部同时进行施工的方法，土方由南端向中部挖至第三施工段时，开始进行综合管廊土方开挖工序施工，同时第一结构段进入主体结构施工，管廊施工期间，两侧20m范围内不得进行车站结构施工;北端土方继续向中部开挖施工，第十二结构段、十一结构段等已出具的施工作业面进入主体结构施工，形成流水作业。

管廊土方开挖完成后继续向中部进行开槽施工，南北两端施工交汇至第五结构段时，采用龙门吊配合吊斗进行剩余土方外运工作。待管廊结构施工完成，基坑土方回填完成后进行第二、三、四结构段的平行流水作业。

4 ?基坑开挖及支护

4.1 钻孔灌注桩围护结构

地铁车站主体结构采用钻孔灌注桩作为围护结构，由于管廊底板埋深比地铁车站标准段深7m，且处于粉砂地层，随着基坑挖掘深度的加深，围护桩两侧的土体压力逐渐增大，为保证基坑安全与稳定，管廊处围护桩进行加深且加粗。

本工程共设围护桩523根，分三种桩型：WZ1桩长22m，桩径800mm，桩间距1200mm，共计80根，用于车站盾构井处;WZ2桩长19.9m，桩径800mm，桩间距1200mm，共计415根，用于车站标准段;WZ3桩长28.9m，桩径1000mm，桩间距1400mm，共计28根，用于地铁与综合管廊交叉处，桩体布置如图2所示。

4.2 车站基坑开挖及桩间网喷

4.2.1 开挖

车站基坑总体按照从南北两端向中部开挖的顺序。采用掏槽法开挖，土方开挖至桩顶冠梁处，进行冠梁及挡土墙施工，确保基坑周边土体稳定。待冠梁混凝土强度达到要求后，进行第一道钢支撑安装。

冠梁底至基坑底土方按照“中部拉槽、横向扩边、竖向分层、纵向分段”的思路，分别由南、北两端向中间开挖，见图3所示。基底预留20～30cm厚的土层，人工开挖修整，避免扰动基底，见图4所示。开挖过程中，每完成1段支撑间距的土方开挖，及时安装钢围檩和钢支撑。

4.2.2 桩间网喷

桩间网喷以机械开挖为主，人工辅助清理桩间土方，修整基面。挂网钢筋采用植筋的方法与桩体连接，横向拉筋与挂网钢筋单面焊接，钢筋网片与横向拉筋绑扎连接，具体布置如图5所示。喷射混凝土作业应分段分片，按“自下而上，先凹后平”的顺序进行螺旋喷射。混凝土终凝后进行洒水养护，养护期不少于7天。

4.3 管廊基坑开挖及支护

4.3.1 开挖

在车站基坑底设计标高处继续开挖管廊基坑，按设计坡度70°进行放坡开挖。竖向开挖深度应与土钉竖向设计间距相同，自上而下分段分层进行。坡面预留50～100mm人工修坡。坡顶设2m宽、100mm厚混凝土护坡。

4.3.2 支护

①钢支撑施工。

开挖至管廊钢支撑标高面以下0.5m，及时安装钢围檩和钢支撑，此处为双拼钢支撑，间距5m。由于管廊基坑深度大，安装底部钢支撑时需做倒撑处理，见图6所示。

②桩间网喷。管廊處围护桩已进行加长处理，东西两侧采用围护桩+挂网喷混凝土进行支护，桩间挂网喷射混凝土厚度平均80mm，内置单层？准[email protected]×150mm钢筋网。

③土钉墙施工。基坑南北两侧采用土钉墙进行支护。开挖至土钉设计标高以下0.5m时施做。土钉采用洛阳铲成孔，孔径110mm，间距1.5*1.5m梅花形布置，倾斜角度为15°，采用水泥砂浆进行注浆。喷射混凝土强度为C20，厚度为100mm，面板内放置？准[email protected]×150mm钢筋网。上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的80%后方可开挖下层土方及施作下层土钉，直至基坑底设计标高处，支护后效果如图7所示。

④排水施工。

土钉墙坡顶设截水沟、坡脚设排水沟，土钉墙面板设泄水孔，间距2.4m×2.4m，呈梅花形布置，每处泄水孔采用长度500mm、？准100PVC管材，管内塞入土工布。

5 ?主体结构施工

5.1 管廊施工

①管廊东西两侧与车站主体围护桩相接处采用临时封堵措施。临时封堵部位设置变形缝，变形缝处设置垫块以调节综合管廊接缝处差异沉降。接触面预埋20厚封堵钢板，采用C20素混凝土灌筑，待接预留管廊后进行切割，具体见图8所示。

②基坑通过验收后，浇筑100mm厚C20素混凝土垫层，铺设防水卷材，防水材料为2.0厚自粘聚合物改性沥青防水卷材。防水保护层施工完成后，进行底板结构施工。

③根据结构设计情况及施工缝位置，管廊钢筋的绑扎顺序为：底板筋、侧墙预留插筋→侧墙钢筋→顶板钢筋（含板下梁）。

④支撑体系采用盘扣支架及钢管脚手架，对拉螺栓部位采用双排钢管固定。具体支模如图9所示。侧墙防水施工前，在外侧设置砖保护墙，砖保护墙部分采用外防内贴法，即管廊侧墙浇筑前先进行砖保护墙施工，将卷材铺至砖保护墙内侧，同时利用保护墙作为模板进行侧墙浇筑;砖保护墙以上部分采用外防外贴法，即砖保护墙以上侧墙浇筑完成后，将防水卷材背贴至结构外侧，采用50厚聚苯板进行防水层的保护。

⑤管廊按照底板、侧墙及顶板进行两次浇筑。顶板在结构施作完成后采用水泥砂浆进行找平层处理，完成后进行防水卷材铺设，采用细石混凝土进行防水层保护。

⑥管廊施工完后，及时回填土方。两侧采用分层对称回填并夯实的施工方法，回填采用三七灰土人工夯实，每层回填高度不大于0.3m。为保证管廊结构及车站结构基底的稳定性，管廊顶板至地铁车站底部采用C20素混凝土回填。

5.2 车站主体施工

主体结构沿纵向按施工缝分段，自下而上组织流水施工。采用大块钢模板、组合钢模以及定制钢模和木模等不同模板组合实现主体结构模筑施工，具体流程见表1所示。

6 ?施工监测

6.1 监测项目及控制标准

为可靠评估管廊施工对车站的影响、车站施工产生的不均匀沉降对周边环境的影响，及时、准确地预报可能发生的安全隐患或事故，针对管廊和车站施工分别建立监测系统，见表2、表3所示。各项监测值控制标准见表4所示。

6.2 监测预警

现场监测结果按黄色、橙色和红色三级警戒状态进行管理和控制，根据现场监测项目测点变形量及变形速率情况进行判断，具体见表5所示。

发出黄色预警时，监测组和施工单位应加密监测频率，加强对地面和建筑物沉降动态的观察，尤其应加强对预警点附近的雨污水管和有压管线的检查和处理。

发出橙色预警时，除应继续加强上述监测、观察、检查和处理外，应根据预警状态的特点进一步完善针对该状态的预警方案，同时应对施工方案、开挖进度、支护参数、工艺方法等作检查和完善，在获得设计和建设单位同意后执行。

发出红色预警时，除应立即向上述单位报警外还应立即采取补强措施，并经设计、施工、监理和建设单位分析和认定后，改变施工程序或设计参数，必要时应立即停止开挖，进行施工处理。

7 ?结语

本文详细介绍了粉砂地层中管廊下穿地铁车站同步施工技术，重点解决了共用支护体系、主体结构及工序交叉衔接中的重难点，具体如下：①通过在地铁与综合管廊交叉处增大桩长、桩径，保证了管廊连续开挖时的稳定性。②在管廊东西两侧与车站主体围护桩相接处，通过采用临时封堵的措施，并设置变形缝垫块，保证了下一步管廊的衔接施工。③通过在管廊两侧回填夯实三七灰土、管廊顶板至地铁车站底部回填C20素混凝土，有效保证了管廊结构及车站结构基底的稳定性。④管廊施工时，通过设置砖保护墙，将保护墙部分与非保护墙部分防水卷材分别采用外防内贴及外防外贴的方法进行施工，保证了基面的平整度，提高了施工速度及施工质量，确保防水效果满足设计要求。⑤优化施工组织后采用南北两端向中部进行施工的顺序，保证了管廊与车站北端的同步施工，加快了施工进度。

另外，通过建立同步施工监测体系及不间断地监测分析，确保施工期间各项数据指标控制均在标准内，从而证明支护结构、管廊和车站主体的稳定性。工程的顺利完工验证了该技术的可靠性和可行性，为类似工程提供借鉴和参考。

参考文献：

[1]吴余海.综合管廊暗挖施工对地铁隧道影响的数值分析[J].施工技术，2017，46（17）：105-109.

[2]刘治宝.复杂地层条件下地铁隧道下穿管廊工程的風险评估与控制措施[J].铁道建筑，2014（06）：98-100.

[3]张忠宇，徐建，黄俊，蔡斌.综合管廊与地下工程协同建设的关键问题与对策[J].地下空间与工程学报，2018，14（S2）：493-499.

[4]张景娥，杨玉修，高志宏，张海，邓保顺，雒一帆.地铁车站与综合管廊结合设计研究[J].铁道工程学报，2019，36（06）：80-85.

作者简介：张旺波（1986-），男，河北邯郸人，研究方向为城市轨道交通。

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