单层大跨度暗挖地铁车站柱洞法施工研究

李立双

石家庄市轨道交通有限责任公司

单层大跨度暗挖地铁车站柱洞法施工研究

李立双

石家庄市轨道交通有限责任公司

地铁已经成为当前很多大城市中的重要交通工具，但是在地铁工程施工过程中，有些地铁车站处于单层大跨度暗挖地段，该地质条件给地铁站施工带来很大难度。在该类地段地铁站施工过程中，为能够使施工质量及安全得到保证，应当利用合理施工方法，从而使施工质量得到保证。当前在施工中应用较多的就是柱洞法，并且实际效果比较好，本文就单层大跨度暗挖地铁车站柱洞法施工进行分析。

单层大跨度暗挖；地铁站；柱洞法

在地铁车站工程施工中，并非所有地质条件均对施工有利，有些地质条件比较恶劣，而不利于施工进行，其中常见的一种就是单层大跨度暗挖地段。因此，在实际施工过程中，为能够使该类恶劣地段施工质量得到保证，进而使工程质量得到保证，应当应用合理施工方案及技术。柱洞法是在该恶劣地质条件施工中常用的一种方法，施工人员应当掌握，并且进行合理应用。

一、单层大跨度暗挖地铁车站施工方案比较

对于单层大跨度暗挖地铁车站而言，通常情况下包括三种施工方法，即侧洞法、中洞法及柱洞法，下面通过方案具体分析说明柱洞法施工方案优越性。

首先，柱洞法施工中开挖层高问题。在柱洞法施工过程中，为能够解决所存在为操作空间狭小问题，应当将开挖层高确定，在分析过程中其前提为使钢管柱安装空间得到保证，并且保证天梁施作及地表沉降不会超出限制。

土体的开挖主要分为三步，第一步确定中层高度，这是因为设置中层的本来目的就是考虑到安全问题，在基本开挖条件要求满足情况下，应当尽可能使中层比较小，在实施过程中可确定为1.8m。在上层洞室之内可对天梁进行施作，其施工难度相对较大，在下层洞室可对地梁进行施工，相对而言其工艺比较简单，所以从工艺方面而言，上层洞室比较大有利于施工，应当比较两种情况下由于地层沉降而产生影响，若影响无太大差异，则应当选择上层洞室较高方案。对工程条件进行综合考虑，对比分析上层开挖高度分别为3.1m与3.7m时两种情况。

其次，侧洞分层问题。在该类单层大跨度结构中，通常情况下分三步对侧洞进行开挖，由于其操作空间比较小，利用机械开挖十分不方便。在开挖之前，应当先对两步开挖侧洞可行性进行分析。所分析内容主要就是两步开挖与三步开挖在地层沉降方面所存在差异性，还包括其初期支护受力情况，若其差异不明显，并且初期支护的安全系数能够保证，则可选择对侧洞进行两层开挖。

第三，对中间土柱稳定性进行评估。在柱洞法施工过程中，中间土体需要承受比较大的压力，因而应当对该部分土体稳定性进行合理评估，从而确定是否需选择特别措施对该部分土体进行加固。

二、方案选择

首先，柱洞开挖过程中层高。在进行计算时选择2D-sigma有限元分析软件，该软件在当前地下工程中有着十分广泛应用。在开挖层高方面，主要包括两种情况。

通过进行计算能够得到形成中柱之前两次开挖中能够各部分计算结果，其具体情况如下表所示：

从上表中能够看出，当上层开挖高度为3.7m时，其地表沉降最终为15mm，当上层开挖高度为3.1m时，其地表沉降最终为18mm，而上层开挖对有着较大施工难度天梁有利，所以在上层开挖过程中可选择3.7m高度方法进行施工。当上层开挖高度为3.7m时，其柱施工方法为经过上层运入，之后吊起下放；当上层开挖高度为3.1m时，其柱施工及地梁共同进行，由下层运入吊起，然后对地梁进行施工。

其次，侧洞分层。当侧洞分三层进行开挖时，其地表变形量为24mm，当选择两层开挖时，其地表变形程度为25mm，在地表变形方面三层开挖方式要略小于两层开挖方式。

在开挖时选择三层方法的优势就是能够使车站暗挖施工而产生地层应力更多地分布在侧墙初期支护上，在仰拱内存在更大轴力。然而，这两种情况在内力方面并不存在很大差别，特别是第二仰拱，其轴力及弯矩均不大。通过对两种施工方案进行分析，并且选择一定辅助措施对土地扰动范围进行控制之后，在开挖过程中可选择三层开挖方法。

三、施工过程中主要措施

3.1.挖阶段工程主要措施

第一，上、下部加固。从当前情况而言，在大断面施工过程中均选择将大管棚设置在拱顶，由于大管棚施工精度，在大管棚及初期支护之间应当预留厚度一定土层，在实际开挖过程中，该土层往往会发生坍塌，导致地层沉降，因此在开挖时间隔一定距离应当使初支格栅和管棚之间进行刚性连接，也就是上部加固。对于地梁部分初期支护，在进行开挖时，若缺乏地层承载力，同样应当换填加固，也就是下部加固。

第二，加强拱脚。通过进行计算，在柱洞法施工中，对上中下三层进行开挖时，会存在加大的累计沉降，在实际施工过程中，对上层进行开挖时，加大其两侧拱脚有利于沉降控制。其具体施工方法为使锁脚锚杆加倍，并对锚杆实行张拉及注浆，从而使大拱脚形成。

第三，加固中间土体。在柱洞施工施工过程中，对初期支护进行开挖时，所存在中间土体已经比较少，存在很大塑性区，应当实行加固处理，其具体方法为注浆以及设置对拉锚杆。

3.2.次衬砌阶段主要施工措施

第一，加强天梁间的临时支撑。在对中洞进行开挖时，未形成拱之前，在天梁的左右侧会受到很大土压力，所以在两天梁之间应当设置水平钢支撑，从而便于在洞内进行操作。

第二，特殊天梁灌注方法。在工程施工过程中，最困难部分就是天梁，依据实际施工情况，天梁可选择葫芦顶形式，从而使天梁质量得到保证。

第三，地梁选择横向连接。在对中洞进行开挖之前，其两侧柱洞之间并未太大联系，缺乏较强整体性，所以地梁施工之前应当先施作横导洞，将两侧地梁分段连接成为一个整体，从而使整体结构稳定性得到提高。

四、结语

单层大跨度暗挖地铁车站施工过程中，为能够使工程质量得到保证，使车站能够较好投入运行，应当应用合理施工方法，通过本文分析发现，柱洞法就是很好的一种施工方法，可在施工过程中运用。

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[2]戴玉超,张智斌.软弱地层大跨度暗挖地铁车站柱洞逆筑施工方法[J].铁道标准设计,2011(2).

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