地铁暗挖车站下穿桥梁基础施工工法探究

刘 潇

（北京九通衢检测技术股份有限公司,北京 100068）

0 引言

随着我国经济的飞速发展，城市规模不断扩大，城市常住人口不断增多，交通压力与日俱增。城市地面以上的既有城市规划仅能满足过去常住人口的城市交通道路建设需求，难以适应时代发展的要求。但是对城市地面以上的城市进行重新规划，难度大，涉及问题多，影响范围广，时间和经济成本巨大，几乎无法实现，城市交通道路建设无法脱离原本的道路交通构架，导致城市交通堵塞问题频发。应运而生的地铁交通能够减少对时间和经济成本支出的同时在最大程度上满足更多人的交通出行要求。居民生活质量不断提升，对城市基础交通建设的需求越来越大，对交通出行质量要求越来越高。地铁作为城市居民出行的一种重要出行方式，在居民出行交通工具中的占比量越来越大，具有不可忽视的作用。因此地铁建设的需求在未来必将不断增大，同时对地下空间的拓展与利用，能够在有效地减少出行问题的基础上，丰富我国交通维度，建立起更加立体完善的交通体系。因此，地铁暗挖车站下穿桥梁基础施工工程需要不断提高建设质量，例如测量现场情况、设计施工方案和保障施工安全等问题，都是在进行地铁暗挖车站下穿桥梁基础施工工法设计时需要思考的问题，如何更加节省时间成本、经济成本，最低限度地影响居民出行，获得最高质量的工程结果，是新时代对地铁暗挖车站下穿桥梁基础施工工程的基本要求。

1 地铁暗挖车站下穿桥梁基础施工工程概况

该文采用的案例为山东省某市区的荷花桥站。该站位于市区东部，在二环路左下方，沿东二环路东西向设置。主体结构为地下两层三跨，主要的架构是“上圆下方”式的拱顶直墙的框架结构[1]。根据工程设计，车站的主体结构约有180.0 m（沿左线剖切）长，标准的车站段宽为30.0 m，这次基础上的站台的宽度为12 m，需要下埋的底板的埋深一般为25 m左右，上面的顶板覆土厚度大概为8 m左右。车站采用暗挖施工形式，主要采用的工法为PBA暗挖工法，地铁车站的其他结构施工段都主要采用暗挖施工形式，但在地铁车站的出入口部分则主要采用明挖法进行施工。荷花桥站主要结构的正下方要穿过荷花桥主体。地铁的结构线与下穿的荷花桥的主体结构，无论是横向还是纵向比较，距离都比较近，在施工过程中必须考虑二者之间可能造成的互相影响，需要在工程开展前考虑现实情况，提出应对方案，并且根据可能发生的突发情况，提出应对意外的方案。荷花桥整体规模不大，桥宽约为45 m，桥长约为15 m。整个荷花桥的上部结构为单跨钢筋混凝土简支T型梁，梁高0.6 m。荷花桥下部分结构为了扩大支撑，设置多个重力式桥台。这些桥台上分别设置了3道沉降缝，这些沉降缝的间距大约11 m。为了防止地下水对桥台的侵蚀，需要在桥台上设置防水层，延长桥台的使用寿命。在桥台上还要设置沥青层面，支座均为板式橡胶支座。车站暗挖段垂直下穿桥台基础，标准导洞与桥台底净距约2.1 m，初衬扣拱与桥台净距约2.1 m。并且该区域地质情况极为复杂，车站顶板上方主要以杂填土、粉土填土和圆砾层为主，车站高度范围内主要以圆砾、卵石圆砾以及强风化砾岩为主，地基土主要持力土层均为强风化砾岩。表1为物理学参数，需要根据实际情况进行填补。

表1 土体物理力学参数

2 地铁暗挖车站下穿桥梁基础施工工程难点

该次施工的主要难点是如何尽可能地减少暗挖车站和下穿桥梁的基础施工工程的互相影响，保障工程质量和工程完成速度。

（1）工程施工过程中要尽可能减少对桥梁的影响，保障桥梁安全，并且在一定程度上尽量降低对桥梁使用的影响，因此在施工过程中要尽可能保障结构变形幅度小，同时保障桥梁的沉降值保持在一个合理范围之内。

（2）荷花桥站的开挖深度比较大，挖掘面积广，并且由于现实环境和地质情况复杂，导致施工难度较大。同时，由于地铁站开挖之后，挖掘出的大量废土要进行合理安置，方式因为重量过大导致桥梁结构变形，最终影响桥梁使用。

（3）需要对现实情况和桥梁结构、年限和材料等进行综合分析，找出影响车站和桥梁是否变形的重要因素，并且根据相应的理论知识设计相应的控制措施，防止车站和桥梁发生变形引发安全事故。

3 地铁暗挖车站下穿桥梁基础工程施工方案

3.1 设计施工方案

设计都是根据预先对现实地质条件与施工环境的测量数据进行的，因此，在施工过程中，要严格遵照设计方案进行施工。该次施工是采用拱顶直墙的框架结构，对拱顶要进行加固以防止坍塌。施工中，要采用Φ108 大管棚+Φ42小导管对拱顶预先支持和保护。对管棚进行支撑固定的时候，应该采用自进式管棚，并且以与棚顶平行的方向推进棚顶进行支撑。荷花桥还有两架扩建桥。两架扩建桥主要采用了预制箱型空心板梁，它们的挖孔桩基础主要是Φ1 000~1 500，桩长在10.0 m左右。并且在建设过程中以注浆作为主要的方式，进行加固和提高摩擦力，进而促使桥梁的沉降维持在合理可控的范围之内[2]。

3.2 大管棚施工方案

根据预先的施工方案，对穿越的桥梁部分进行大管棚施工。施工作业主要分为上行线和下行线，需要在这两条线上设置管棚施工点4个。大棚管的具体施工要做到根据实际情况选取施工方式，在该文案例当中采用的施工方式主要为水平定向钻的施工方式。大管棚有不同的规格，需要根据工程实际需要进行选择。该案例采用Φ110的大管棚，壁厚为10 mm，每一节大管棚的长度保持在1.5 m左右。同时，每两个大管棚之间必要保持至少3 dm的距离，每个大管棚的钻进深度要保持在1.5~4.6 dm左右。此外，在施工过程中，要注意钻杆与纵坡之间存在的角度差，防止钻杆下垂。整个大管棚的方向要与桥梁平行。在施工过程中为了最大程度地减少误差带来的安全隐患和安全事故，就需要施工方案的设计要保持精确，施工人员要具备相应的施工技术，能够促使误差保持在合理的可接受的范围之内。图1为大管棚施工现场图。

图1 大管棚施工现场图

在施工过程中，施工顺序能够对施工结果造成严重的影响，因此大管棚施工过程中也要注重施工顺序。首先在对大管棚进行打设的过程中，始终进行跳孔打作，并且跟踪终孔，进行注浆填充，保障大管棚内部的缝隙被注浆填满。采用跳打孔方式之后，还要返回对大管棚进行补充打孔，共需要再打4个孔。现实施工环境下的地质情况较为复杂，不同的土质掺杂会导致地层硬度存在差异，导致打孔活动时难以对大管棚进行固定，容易导致大管棚倾斜，影响到大管棚打孔质量与最终工程施工的质量。对大管棚进行注浆的水泥浆也需要进行特殊配置，使水灰比一直保持在1∶1，以满足现实施工的需求。注浆量的多少要根据管内间隙决定，这就需要对钢管内外的环状间隙进行预先计算，根据计算结果准备水泥浆的多少。为了防止意外情况的发生，需要在注浆过程中密切观察管内情况，并根据地层渗漏的情况来判断管内情况。在进行注浆的过程中，需要进行二次补浆。补浆时机也需要根据现实情况确定。需要观察钢管排出泥浆之后，间隔大概一刻钟到半个小时的时间进行。这一道工序能够保障注浆质量，促进每个环节规范操作，使最终的施工效果达到要求[3]。图2为一般隧道大管棚设计套拱立面图。

图2 一般隧道大管棚设计 套拱立面图

3.3 监控量测方案

在实际施工过程中，由于现实情况的复杂性，以及施工过程可能出现的意外情况，并不是预先设计施工方案，并且严格执行就能够排除所有不良因素影响，预防所有的问题的出现，这就需要对施工过程进行严格监控[4]。不仅要监控施工各过程是否严格按照预先的设计方案进行，同时还需要对周围环境进行相应监控，防止周围的环境发生变化，造成严重的安全事故。在进行监控方案设计的时候，应当重点关注易发生危险与变化的地方，同时做到兼顾施工过程和周围环境。监控方案要根据实际情况布置，从而建立起一个相对完整、可靠的系统。方案设计时还要考虑到成本问题，尽可能地降低成本。根据实际情况，具体的监测项目为表2所示：

表2 暗挖区间下穿铁路桥施工监控量测项目表

4 结语

综上所述，随着城市规模的不断扩大、居民生活水平的日益提升，地铁在我国城市居民的出行过程中扮演着越来越重要的角色，发挥着越来越重要的作用。地铁出行具有多方面的优势，如速度快等，地铁的挖掘建造几乎能够适应所有城市的需求，能够节省地面上的土地资源，是成本最低的一种重新规划城市交通路径的方式。地铁不仅能够丰富居民的出行方式，同时也很能够促进城市交通路径的优化，丰富交通方式，完善城市交通立体度。地铁暗挖车站下穿桥梁基础施工是一项对城市规划和城市交通完善的重要过程，是地铁建造时的重要技术手段，本身在施工过程中要注重要尽量减少对地面上居民的日常生活的影响，施工难度本身就相对较大，同时由于现实情况的较为复杂的同时，施工难度进一步加大，需要不断提升施工技术，提升施工质量，提升施工人员对突发情况的应对与解决能力，保障施工安全，促使工程的安全完成，进一步助推我国交通立体、系统地发展。