城市地铁导洞内施工围护桩施工工法

摘要：沈阳地铁一号线青年大街站土建工程导洞内施工围护桩施工工法有效的解决了城市地铁隧道暗挖施工时引起的地表下沉和周边建筑物变形过大的问题，本文对该工法进行了详细的介绍和论述，旨在为类似工程项目提供技术指导和借鉴。

关键词：地铁工程导洞围护桩变形

Abstract: youth street shenyang subway station civil engineering construction of retaining pile construction technique in drift which effectively solve the underground cut construction of urban subway tunnel caused by surface subsidence and deformation of surrounding structures too big problem, in this paper, the method has carried on the detailed introduction and discussion, aimed to provide technical guidance and reference for the similar project.

Key words: the subway engineering pilot tunnel retaining pile deformation

中图分类号：U445.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1.前言

在城市修建地铁，不可避免地要在地面建(构)筑物附近穿过，为了争取最好的线路运营方案，也需选择从地面建筑物附近穿过，这不仅需要保证隧道工程本体施工的安全，还须妥善地解决隧道工程对附近既有建筑物和地下给排水、煤气、通讯等埋地管线的影响问题。

青年大街站为一、二号线的换乘车站，位于十一纬路、大西路与青年大街交叉路口，一号线车站沿十一纬路、大西路呈东西向布置，二号线车站沿青年大街站南北向布置。一、二线车站的主体结构包括四个出入口、四个风道（风井）、四个换乘通道、七个疏散通道以及车站内部结构等附属结构。

周边高楼林立，有电业园居民楼（30层）、百联商厦（约140米高）、沈阳市委及七十年代砖混结构小区居民楼若干，地下管线错综复杂，甚至有解放前砖混结构排水暗渠和军用光缆等。车站施工时需防止隧道暗挖施工引起地层移动和地表下沉，防止周边既有建筑物和地下给排水煤气通讯等管线发生过量变形与破坏。十一标青年大街站采用导洞内施工围护桩施工工法有效的解决了这一问题，取得了明显的社会效益和经济效益。

2.工法特点

2.1 利用地下导洞施作钻孔围护桩，并将围护桩与导洞衬砌连接在一起，能有效地保护邻近既有建筑物，使地下工程的施工中对它的影响非常之小。

2.2 采用新的“地下基坑”围护结构分析模型和解析方式，用简单的代数运算即可预测地层沉降和水平位移值，与实测值相比在同一数量级上。

2.3 将数据处理和信息反馈技术应用于施工，利用监控量测指导施工，动态修正施工方法和支护参数，确保施工安全、快速。

2.4 将地表作业转入地下，使施工对城市地面、路面的占用和交通影响极小，能满足城市地下施工的高环保要求。

3.适用范围

临近建（构）筑物、地面条件限制、地层构造复杂、富水条件下的暗挖地下工程施工。

4.工艺原理

采用“地下基坑”围护结构分析模型和解析方式，在主体隧道两侧与贴近既有建筑结构基础的地下各设计施作一导洞，在导洞内施作钻孔灌注桩，桩顶与导洞格栅连接并施做冠梁，将各根钻孔桩连接成为一道整体性较好的桩墙，而导洞之间的未被开挖掉的土体则成为两道桩墙间的横撑，从而形成一个稳定可靠的“地下基坑”的围护结构。

在导洞开挖前，对富水地层进行井点降水使施工始终处于无水环境。在导洞－围护桩墙防护下，车站隧道施工以新奥法为依托，采取加密超前管棚、加强超前注浆、初支背后注浆加固等支护方法进行初支扣拱，控制地表下沉，通过全过程的施工监控量测，监视土体及结构的稳定，随时调整支护参数，使主体结构能安全顺利地建成。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工准备 井点降水施工竖井施工横通道施工车站主体导洞施工围护桩墙及冠梁施工隧道开挖及初支扣拱隧道结构施工。

5.2操作要点

5.2.1 导洞施工

导洞断面大小由施工工艺、围岩条件、采用设备等因素确定，可为拱形直墙或曲墙。视情况可采用全断面或上下台阶法施工（导洞施工工艺流程参见图5.2.1.1，导洞－围护桩墙断面结构示意参见图5.2.1.2），施工中的具体要求有如下几点：

图5.2.1.1 导洞施工工艺流程图

图5.2.1.2 导洞－围护桩墙断面结构示意参见

1、 严格控制导洞线路精度，确保导洞与结构关系。

2、喷混凝土封闭后开挖前排设超前管棚，间隔一个作为超前注浆管，于开挖前超前注水泥水玻璃双液浆。

3、严格控制开挖进度，每次开挖一榀，并留核心土，严禁多榀一次开挖。

4、遇到导洞上方存在人工杂填土，开挖过程出现不良地质情况及时对开挖面进行网喷封闭，进行加固处理后再施工。

5、严格控制钢支撑间距，网构钢架应精确定位，注意“标高、中线、前倾后仰、左高右低、左前右后”等各个方位的位置偏差，钢支撑保护层临土侧50mm，背土侧30mm。安装允许误差见表5.2.1。

表5.2.1 网构钢架安装允许误差

方位 中线 高程 倾 斜 度 左、右拱脚标高 左、右钢架里程同步

允许误差 2cm +2cm-0 ≤2° ±2cm ±2cm

6、按设计施工双层满铺钢筋网，将纵向联接筋、钢筋网与网构钢架连接牢固。

7、滞后掌子面5m回填注浆一次，浆液为纯水泥浆，在楼房段注意控制注浆压力，避免破坏楼房地下室。

8、导洞施工过程中，加强量测频率，及时反馈量测结果，以便根据量测结果及时修正支护参数，确保安全。

5.2.2 围护桩墙施工

依据测量控制桩点及设计图纸定出桩孔平面位置，选择满足地下导洞狭小空间和钻孔深度要求的钻机。钻孔灌注桩采取1、4、7跳格法施工，成桩后将桩顶与导洞支护结构结为整体并施做冠梁。围护桩墙施工工艺流见图5.2.2。

图5.2.2围护桩墙施工工艺流程图

5.2.3监测技术与分析

确保工程建设安全的关键是全过程监测隧道周边建（构）筑物的变化情况，及时测量各主要工序施工阶段引起的动态沉降数值，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容参见表5.2.3。

表5.2.3监测项目汇总表

注：可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将监测信息报告给现场技术人。

5.3劳动力组织（见表5.3）。

表5.3劳动力组织情况表

6.材料与设备

本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。

表6机具设备表

7.质量控制

7.1工程质量控制标准

7.1.1导洞施工质量执行《铁路隧道施工及验收规范》。导洞允许偏差按表7.1.1执行。

表7.1.1导洞允许偏差表

7.1.2钻孔灌注桩施工质量执行《城市地下铁道施工及验收规范》、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》。围护桩允许偏差见表7.1.2。

表7.1.2钻 孔 桩 成 桩 允 许 偏 差

7.2质量保证措施

7.2.1导洞必须按照设计要求做好支护结构，断面不得欠挖，严禁一次开挖进尺超过设计值。

7.2.2应根据现场情况积极采取措施（如初喷混凝土等）防止塌方。对意外出现的超挖或塌方应采用喷混凝土回填密实，并及时进行回填注浆。

7.2.3成环后在滞后掌子面几米处及时进行回填注浆。

7.2.4围护桩钻孔时，必须严密注意地层地质变化，及时调整钻杆速度和钻压。严格控制护壁泥浆的比重、含砂率和pH值。

7.2.5围护桩成孔后必须进行孔径、孔深、孔斜率及沉碴厚度的检测，下钢筋笼后，灌注水下混凝土之前复测沉碴厚度，确保满足规范要求。

7.2.6下钢筋笼应缓慢进行，防止刮碰孔壁，水下混凝土应一次灌注成桩。

7.2.7围护桩施工必须按隐蔽工程要求做好施工记录。

8.安全措施

8.1认真贯彻“安全第一，预防为主,综合治理”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。

8.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。

8.3各类房屋、库房、料场等的消防安全距离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严格做到不在木工加工场、料库等处吸烟；随时清除现场的易燃杂物；不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。

8.4氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。

8.5施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。

8.6电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。

8.7施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。

8.8室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。

8.9对将要较长时间停工的开挖作业面，不论地层好坏均应作网喷混凝土封闭。

8.10建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。

9.环保措施

9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。

9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

9.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。

9.4设立专用排浆沟、集浆坑，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。

9.5定期清运沉淀泥砂，做好泥砂、弃渣及其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，废水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。

9.6优先选用先进的环保机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能避免夜间施工。

9.7对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。

10.效益分析

10.1本工法将工程施工由地面转入地下，避免了地面施工产生的大量场地占用，消除了对城市交通的严重影响，施工产生的振动、噪音、粉尘等公害也得到了最大限度的降低。工程建设时，周围的居民及企事业单位能正常生活及工作。超近距离安全穿越高层居民楼房的成功，为以后城市地下工程在类似情况下的规划建设提供了可靠的决策依据和技术指标，新颖的工法技术将促进地下工程施工技术进步，社会效益和环境效益明显。

10.2本工法与同类地下工程的工法相比，由于工程的地面部分小，场地易于布置、工程进度快、干扰因素少、有利于文明施工、各种资源能较好地利用，能确保周围既有设施完好无损，确保居民生命、财产安全，避免线路绕行和居民临时迁移，节约了大量工程拆迁、地面场地占用等费用。