浅埋暗挖地铁车站施工技术分析

1引言：随着我国城市建设的不断发展，交通的拥堵问题也日益严重。为了能有效的缓解交通拥堵问题，使城市交通更加通畅、便捷，充分的利用地下空间资源，合理修建地下铁路，是目前来讲最为有效的方法之一。而在城市地铁的建设中，地铁车站的开挖面积大、结构复杂，如果采用明挖的方法进行施工，不仅影响交通而且对环境也会造成一定的破坏。因此，浅埋暗挖的施工技术是目前城市地铁车站较为普遍的施工方式。浅埋暗挖法施工是以加固和处理软土层为基础，通过复合式衬砌的刚性结构来控制地面的沉降和施工安全。但是在地铁车站进行浅埋暗挖施工时，施工的重要技术环节必须得到保证，本文将对地铁车站浅埋暗挖施工中重点技术问题进行具体的分析。

2大管棚与小导管超前注浆支护的施工技术

地铁车站在采用浅埋暗挖方法施工之前，为避免地层的土质结构和条件等因素的影响，面采取的一项较为重要的辅助支护方法，从而保证施工正常进行和地表结构物的安全平稳，因此管棚支护起到了防塌和限沉的重要作用。

2.1管棚加小导管注浆支技术原理：大管棚超前支护是在拟开挖的地铁车站外轮廓周边上，沿轴以一定的外插角进行钻孔，并保持间距一定进行惯性矩大钢管的安装，然后再进行注浆，结固以后形成一种超前支护的施工技术，这种方法可以在不破坏地面环境和建筑物的情况下，进行各种地下工程的施工。目前的地铁车站中，较为普遍采用管棚加小导管注浆的支护方式，来提高车站拱顶的稳定性。管棚支护工作，是浅埋暗挖地铁车站进行施工前一项十分重要的施工环节，它能够有效增加结构自身的刚度和周围岩壁的抗剪强度，且能与隧道的初支钢架联合受力，从而形成固结的棚架体系，来加强开挖前围岩的强度，以防止塌沉问题的发生。同时由于地铁车站通常处于城市道路、建筑物或者广场等地面结构的下方，且地下管线的分布也较多，管棚支护，能够有效的防止暗挖施工时上部土体或者管线的下沉。

2.1.1管棚超前支护技术的工作原理主要是：(一)管内压注水泥浆可以提高土体的物理强度，并能够使管棚和周围土体的粘结力增强，使之更加密实，既起到了加固的作用也提高了土层的稳定性。(二)土层的预加固结构能够起到承载的作用，管棚通过工作面推进方向布置的一端与初支结构体联结，而另一端则深入到前方的土体中，从而形成两端固定的梁，这种预加固和支护结构能够提供较强的竖向抗力，是较为典型的超前预支护体梁效应;超前支护体的各个单元体间很容易产生成拱的现象，所以小跨度的拱群能够减少了超前支护时土体调整和成拱所达到平衡所用的时间，隧道很快又会建立起新的平衡，从而使连续的小拱群严密的控制边界，小拱下的土体需要及时的进行混凝土喷注来固结，这就是预加固的成拱效应。(三)在软土层中，土体开挖形成的地层荷载由管棚从循环支护结构中进行释放，因此随着支护结构的不断延续，土体开挖所释放的荷载会被传递到支护的结构上。

2.1.2管棚加交叉小导管注浆的技术原理：当原有的管棚加管棚小导管因位置或者围护桩结构的限制而难以施做时，应该及时的调整施做方法，将管棚间小导管超前注浆改为管棚底交叉小导管注浆，从而有效的降低作业难度，减少安全隐患。管棚底交叉小导管超前注浆的工作原理为：(一)通过向管内压注水泥浆的渗透和扩散，来填充土体空隙使土体硬化，提高土体的强度，并加强管棚的成拱作用。同时，利用同一根管棚下的两根注浆管与相邻管棚底小导管的平面交叉，使土体的固结更加均匀。(二)荷载可以通过交叉小导管与管棚的紧贴，三榀初支格栅与交叉小导管的紧贴上下传承;浆液渗透并扩散到土体间隙，使土体在未开挖前预加固，并使拱顶具有一定结构强度和刚度，上下传递荷载，使各结构共同作用。(三)交叉小导管超前支护在管棚底部形成一定的支撑，管棚下的土体得到了加固，使在施工之前管棚的梁效应被强化，提高其承载能力。

2.2管棚加交叉小导管超前注浆支护施工技术重点：(一)管棚施工技术：制作管棚时应该采用无缝钢管，壁厚和管长要根据实际要求选定，应该在第一根钢管的前端镶嵌3~4对合金，并内外开刃，留出3个水口作为钻头。管壁的溢浆孔应按梅花形布置。施工时应该选用合适的管棚钻机、搅拌机、水泵和注浆机，并保持场地的平整，以架设钻机台架。管棚的导向管要按设计要求进行布置，钻孔时要将钢管和钻头一超钻入土层或岩层内部，当达到一定深度以后停止钻头，将钻头与钢管，钢管与钢管之间用丝扣连接，进行管棚内注浆作业。(二)交叉小导管的施工：小导管应该采用热轧的无缝钢管，直径和壁厚按设计要求选定。将导管的前端加工成锥形便于插接。小导管的溢浆孔应按设计要求直径钻成，并呈梅花分布。在相应位置的管棚施工并注浆完成后，采用风钻引孔，成孔后插入导管，当插入困难时，可采用冲击锤顶入，将管内的泥砂清理干净，并封堵导管和孔壁间的缝隙，进行管内注浆，水泥、水玻璃浆液的配比要符合设计要求。

3洞桩法(PBA)扣拱施工技术：

PBA法施工是目前暗挖法施工控制沉降最有效的方法之一，因为PBA法施工时分块小、支护强、开挖断面小。PBA法扣拱技术分为初支扣拱和二衬扣拱。

3.1初支扣拱：拱部土体超前进行注浆加固，在位于粉细砂地段每榀格栅设置一环小导管，小导管间的距离和长度根据设计要求设置，并注水玻璃液浆进行加固;开挖时设临时中隔壁与扣拱，其它的地段要根据实际情况决定主拱开挖的次数;提前主拱开挖1~2榀时破除导管壁与主体支格栅相交的部分，破除的导洞壁应该尽量小;去除导管格栅钢架的钢筋，在主拱初支范围之内的导管要尽量保留;安装格栅钢架，用螺栓将角钢与边拱的格栅连接;打设回填注浆管并喷射混凝土，先喷射两边未填满部分，再至下而上喷射拱部的混凝土。在进行初支施工时，格栅钢架的焊接应该采用双面搭接电弧焊的焊接方式。钢架焊接完成后在放在水平地面上试拼，以保证误差的最小化。

3.2二衬扣拱：当车站厅板混凝土的强度达到一定强度后，要分段拆除内侧导洞壁，并进行二衬扣拱。首先要对初期支护进行基面的处理，用砂浆进行抹面和找平;铺设防水层，并在防水板上焊接二衬背后注浆管;在绑扎边墙和拱部二衬钢筋时，要注意保护防水层，防止钢筋头划伤防水层，在进行钢筋焊接时要用防火板挡住防水层;设置支架和模板，要由下向上分层进行混凝土灌注，并两侧同步进行，以防对脚手架产生侧压。

结论：浅埋暗挖法进行地铁车站施工，不但可以保证地表交通的正常运营，也能够避免对环境造成破坏。但在施工时，要结合实际情况选择最为合理的施工方法，以保证地铁车站工程的平稳安全进行。对于施工时的重点技术环节要严格按照设计要求进行，使浅埋暗挖法能够充分发挥其优点，从而推动地铁建设事业的发展。

参考文献：

[1] 黄瑞金，地铁浅埋暗挖洞桩法车站扣拱施工技术[J],地下空间与工程学报2007年4月第3卷第2期.

[2] 吴法兵，浅谈地铁车站的浅埋暗挖法施工[J],科技资讯,2009年第21期.

[3] 周刘刚王海祥：浅埋暗挖地铁车站管棚与交叉小导管超前注浆加固施工技术[J],隧道/地下工程.

[4] 胡国伟程文斌张宁宁：浅埋暗挖超大跨地铁车站施工控制技术[J] 隧道施工技术.