AM桩在合肥地铁大东门站结构设计创新与应用

许宏超

【摘要】合肥地铁大东门站是一个临河的地铁站，在建设过程中具有深度大、形状特殊、地势复杂等特点，因此再设计中采用T形态的换乘模式，此类型的地铁站建设在国内还较为少见。AM桩技术在大东门站结构设计中起到了非常关键的作用，不仅对施工技术进行了优化，還对周围施工环境进行保护。本文将对AM桩在合肥地铁大东门站结构设计中的创新与应用进行细致的分析与思考。

【关键词】 城市轨道交通；AM基础桩；结构设计

一、工程概况

由于合肥市地铁轨道1、2号线在大东门处呈现出十字交叉的布线形态，我们将大东门周边环境以及区域分布相结合进行综合分析，将1、2号线的站台设置为宽14m的岛式站台形式，利用T字型的换乘设计，可针对十字交叉交通情况进行单循环换乘处理。

大东门处于合肥市胜利路和长江东路的交汇地带，1、2号线在此处汇合，但延伸方向有所不同。1号线是南北走向，2号线则是自东向西布线。在1、2号线的交汇处由于人数集中，因此采用T型换乘方式来解决人流拥挤的问题。由于1号线西侧与南淝河相邻，东侧靠近古井假日酒店，南面与单栱刚拱桥相连接，北面则穿过寿春路；2号地铁线北侧临近古井假日酒店，南侧是盛大国际住宅，冬面是金利银鹭酒店，西面则紧靠南淝河。

在地铁建设前，要对周围的线路进行全面的掌握和了解。据地图显示，胜利路是去往合肥火车站的主要路线，因此该路段的车流与人流较为拥挤，交通情况较为拥堵。南淝河宽约60m，是一条通向巢湖的内流河道。1号线线路出大东门站南端后需下穿南淝河与既有长江东大街下穿桥，2号线线路出大东门站西端后需下穿南淝河，受南淝河百年河床冲刷线高程及既有长江东大街下穿桥桥桩标高控制因素的影响。2号线需设为地下3层，车站标准段基坑深约25m；1号线车站需设为地下4层，车站标准段基坑深约32m。

二、车站结构方案

综合考虑1、2号线大东门站为复杂车站，以及胜利路的通车时间需求，本站采用全盖挖逆作法施工。由于车站范围存在承压水及厚层强透水粉细砂层，因此1、2号线车站均采用复合墙结构、全外包防水形式、地下连续墙围护。

三、盖挖逆作法的几点新做法

1、地下连续墙十字钢板接头

由于1、2号线大东门站周边环境保护要求高，且车站范围地层稳定性差、透水性强，要求地下连续墙平面内、外刚度大，止水性好。由于在接头处增设了十字型钢板，其中横向钢板为隔离钢板，纵向钢板为弯矩、剪力传力键，纵向钢板还增加了地下水的绕流路径，防渗漏性能较好。

2、板与地下连续墙结合的新方式

根据盖挖逆作工法特点，其竖向受力体系一般为围护桩（墙）和钢管柱（格构柱）。对于全外包防水的复合墙结构，如何确保各层楼板构件与侧墙连接支座的竖向力可靠传递，同时又保证全外包防水层的连续性是设计的关键所在。

3、钢管柱的新型桩基础

1、2号线大东门站采用盖挖逆作法施工，受顶板上方寿春路下穿桥标高的影响，施工期间顶板上的覆土较厚，施工期间的钢管柱单柱设计轴力较大，为15000～20000kN，在正常使用期间，桩基础兼做抗拔桩使用，其轴力为15000～19000kN。由于桩端进入了中风化基岩，按嵌岩桩设计。

经过分析研究，大东门站钢管柱的桩基础采用旋挖钻孔液压扩底灌注桩，又称为“AM工法桩”。AM工法桩采用全液压电脑管理映像追踪快换魔力铲斗可控可视工艺，通过魔力铲斗干取土挖掘（成孔）电脑管理映像追踪等施工方法挖掘出直桩后，用全液压扩底快换魔力铲斗扩大相应部位。

四、AM桩施工应用的难点分析

1、单桩承载力大。AM桩最大直径2000mm，扩孔为3000mm。扩大部位的几何尺寸偏差不大于-20mm，钻孔深度达55m左右，桩端持力层为20-3层（中风化粉砂岩，桩端土承载力特征值为3300kPa），所有AM桩基均进行桩底注浆，单桩抗压承载力19000kN，抗拔承载力4200kN。

2、车站逆作法施工要求严格控制支承桩柱之间及支承桩与地下连续墙之间的差异沉降，柱顶累计沉降量≤30mm，各桩与桩、桩与墙之间的桩顶差异沉降不得大于跨度的2.5‰，并且不大于20mm。

五、施工工艺

1、在进行工程施工设备的选择时，要根据工程设计图纸与实际的施工建设情况对设备进行选取。在本工程项目中，要先将主机设备进行确定，当确定完毕后，依照主机设备的要求进行辅助设备的选用，根据设备性能的具体状况对工程项目的施工计划进行最终的设计。

2、地铁的施工建设需要施工场地的平整和完整。首先要将需要设备施工以及设备行走的区域进行硬化处理，以免设备过重产生地面的沉陷。我们将设备行走区域的道路铺设约为300mm厚的混凝土，剩余部分可进行250mm硬化处理。在施工过程中要选用16mm、间距为200mm的钢筋进行交叉布置，在采用型号为C20的混凝土材料进行浇灌施工操作。

六、AM桩施工要点及质量保证措施

1、施工现场准备工作

（1）完成对桩基作业人员的培训和组织准备。

（2）完成对施工机械（具）的保养调试，保证进场前机械（具）性能、状态良好。

（3）各种物资准备齐全，完成材料采购计划，物资准备要做到保证质量，供应及时。

2、放桩定位

用全站仪放出扩底灌注桩心位置后打入射钉作为标记，在放好的桩点处拉十字线，引出4个护桩用来对桩基中心进行复核。

3、埋设孔口钢护筒

护筒的作用为固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水流进入孔内，保证孔内液面高出地下水位或施工水位，增加液面高度，保护孔壁不坍塌，护筒埋设时需露出地面250mm。

4、泥浆制备

泥浆制备采用优质膨润土、烧碱、纤维素制成，在施工现场设置一个造浆池和泥浆净化、循环系统。

5、扩底成孔

钻机钻到桩底标高时，更换扩底专用魔力扩孔铲斗进行扩孔作业（本工程为Φ1600mm扩至2600mm）。旋挖钻机上设有电脑管理施工影像装置系统，操作员根据影像显示控制钻机进行垂直度和扩孔尺寸控制。

6、清孔及验收

清孔：用测绳检测孔深，到位后进行清孔。清孔采用挖斗反复捞取沉渣，直到沉渣厚度符合设计要求注入纯度较高的泥浆，置换出孔内的钻孔泥浆。

7、导管安装

安装导管、二次清孔钢筋笼安装完成后，应尽快安装导管，并严格控制孔底沉渣。导管应设置在钢筋笼中心位置，导管要稳步沉放，防止卡挂钢筋笼，导管距孔底300～500mm。导管安装完成后采用气举反循环进行第二次清孔。

8、混凝土灌注

清孔结束后必须在30min内灌注混凝土，水下混凝土采用C35加HE-O混凝土外加剂，混凝土的初凝时间控制在38h以内，18h之内的混凝土坍落度不低于120mm，考虑钢管柱插入需要一定的时间，单桩混凝土灌注时间应控制在4h内。

通过合理选择施工机械设备，施工过程严格按规范和标准执行，采用AM桩工法优质高效的完成了钢管柱施工任务，为后续车站主体施工赢得了宝贵时间，同时因工法创新也获得了良好的经济效益和社会效益。

七、结语

1、2号线是整个合肥地铁大东门站建设的重点，大东门特有地貌形态特殊，并且受到周边建筑以及道路的影响，增加了大东门站的建设的难度。在建设的过程中，要保证周边道路的正常通行，同时也不能影响到周边环境建筑的正常使用和经营。由于临近南淝河，要做好地铁站的防水施工。AM桩技术在合肥地铁大东门站结构的设计中起到了积极作用，在今后的此类建设中，AM桩技术将会得到更为广泛的应用。

参考文献：

[1] 朱承来.全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩施工技术浅谈[J].中华居民，2013（5）.

[2] 连亮亮.AM工法桩在杭长紧急工程中的应用[J].山西建筑，2015（12）.