局部洞桩法在高寒地区地铁车站施工中的应用与探讨.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 18 期 2023 年 9 月Vol.54 No.18 Sep.20232242随着科技进步及近年来城市轨道交通的快速发展，地铁成为人们出行比较热门的交通工具，而地铁车站通常在城市中心及繁华地带设置，因此地铁车站中地下车站居多，尤其在城市中车流量极大的主干道或城市的闹市区中心地带。为在地下车站施工时尽 可能减少对地面以上的影响，地铁车站通常采用暗 挖法施工，而暗挖法施工其工程造价比明挖法大很多，其施工工期长的劣势也十分明显。因此，在不影响 地面环境情况下，采用暗挖法与明挖法结合的形式 建造地铁车站将成为城市地铁建设的趋势。1 工程概况哈尔滨地铁 2 号线南直路站位于南直路与珠江路十字交叉口，沿珠江路东西方向布站。车站为 地下双层结构，底板埋深 20.7 m，整体采用明挖法 施工，车站垂直下穿公滨路南直立交桥引桥段采用 洞桩法施工，洞桩法施工段长 62 m，断面为单柱 双跨顶拱平底直墙结构，洞桩法施工段顶部最浅处 覆土埋深 5.16 m，两端为明挖法施工，车站西侧 明挖段长 160 m 设定为一号明挖段，东侧明挖段 长 56 m 设定为二号明挖段，车站一号明挖段小里程端头为盾构始发端，二号明挖段大里程端头为盾构 接收端。车站平面位置如图 1 所示。一号明挖段二号明挖段暗挖段11图 1 南直路站平面位置示意1.1 工程地质本站基坑开挖深度范围内地层自上而下，分别为人工填土、粉质粘土、细中砂层，基坑内土质以粉质粘土为主，开挖深度20 m以下为砂层，为主要含水层。整个场地层稳定均匀，工程性质较好。1.2 水文地质本站地貌属岗阜状平原，本场地内的地下水主要分以下两种类型，分别为上层滞水和潜水，局部 局部洞桩法在高寒地区地铁车站施工中的 应用与探讨牛 鑫（中建二局第三建筑工程有限公司，100070，北京）摘要：哈尔滨地铁南直路站采用明挖法与洞桩法结合的施工方法，即整体采用明挖法施工，中间段 局部采用洞桩法施工，可以减小明挖法对地面交通的影响、降低整体洞桩法工程造价，并解决施工周期长的问题，同时明挖两端可以为盾构始发及接收带来便利条件，此应用能够带来一定的社会效益和经济效益。关键词：地铁施工；洞桩法；高寒地区；明暗挖结合中图分类号：TU 74 文献标志码：B 文章编号：10004726(2023)18224204ApplicAtion And discussion of locAl pbA construction method in the construction of subwAy stAtion in Alpine region NIU Xin(China Construction Second Engineering Bureau Third Construction Engineering Co.,Ltd.,100070,Beijing,China)Abstract:The construction method of combining the open excavation method and the PBA construction method is adopted for the Nanzhilu Station of Harbin Metro,which is to adopt the open excavation method for the whole construction and the PBA construction method for the partial construction of the middle section.This can reduce the impact of the open excavation method on ground traffic,as well as the problems of high engineering cost and long construction period of the overall PBA construction method.At the same time,the open excavation at both ends can bring convenience for the starting and receiving of the shield.This application can bring certain economic and social benefits.keywords:subway construction;PBA method of construction;high degree of cold region;open excavation method combined with underground excavation method收稿日期：20230725作者简介：牛鑫（1990），男，吉林长春人，高级工程师，email:2023 年 9 月2243牛鑫：局部洞桩法在高寒地区地铁车站施工中的应用与探讨存在上层滞水，其水量不大，但普遍存在。潜水主要赋存于砂层中，含水层埋深 18.124.5 m，层顶标高117.100123.600 m，含水层厚度大于 30 m，年水位 变幅 23 m。1.3 气候条件哈尔滨市属寒温带大陆性季风气候。主要特点为春季风大雨少，夏季温热湿润降水集中，秋季凉爽、霜来早，冬季漫长，寒冷干燥。一年平均气温 3.6，极端最高气温可达 36.4，极端最低气温 38.1。全市年平均降水量 523 mm，降水主要集中在夏季。冬季降雪占全市降水的 12.1%，降雪天数约为 180 d，年降雪量平均为 63.1 mm，最大积雪深度达 41 cm。年平均风速 4.1 m/s，常年主导风向以西南风为主。年平均日照时数 2 446 h。年最大冻土深度 205 cm。2 工艺原理2.1 洞桩法洞桩法又称 PBA 工法，即由桩、柱、梁、拱 共同构成受力体系，承受施工过程以及地铁运营后的主要荷载，其核心是先通过开挖小导洞形成独立空间，再通过扣拱的方式将小导洞打通并联系在一起，形成初期支护结构，在初期支护结构内施作防水、顶梁、中柱及边柱、二次衬砌拱墙等永久结构，然后通过 逆筑方式施工中板、侧墙、底板等主体结构。最终 形成由初期支护+二次衬砌组合成永久承载体系。2.2 明挖法明挖法即通过明挖基坑从上向下分层、分段依次开挖，直至达到结构设计要求的开挖深度，然后在 基坑中进行垫层、防水、钢筋、混凝土等主体结构，最终形成地下结构。2.3 明挖法与洞桩法结合两端明挖法中间洞桩法施工原理通过工艺转换，发挥明挖法与洞桩法各自优点，使其按照各自的工艺原理进行施作，从而达到完成建造地铁车站的目的。通过明挖段分段施工，在邻近暗挖段两端分阶段开挖和暗挖段交替施工，可以减小因为暗挖段施工对明挖段基坑端头盾构始发井或接收井施工的影响。邻近暗挖段两侧的明挖段为暗挖段施工提供了 施工作业平台，渣土及材料运输通道，大幅降低暗挖段施工成本，提高了暗挖段施工效率，加快施工进度，减小暗挖段施工的风险持续时间。3 应用效益分析对比3.1 社会效益此方法与全明挖法地铁车站相比，避免拆除地铁车站暗挖段上方二环引桥及基础，同时不影响南直路主干道地面交通通行。3.2 经济效益此方法与全暗挖法（洞桩法）地铁车站相比，工程造价大幅降低，同时节约施工工期。3.3 施工安全相较于全暗挖法（洞桩法）地铁车站自身风险 等级由整体暗挖施工风险变为局部暗挖施工风险，施工风险降低。3.4 施工进度施工车站暗挖段时，通过工序转换，较传统洞桩法 施工节约施工成本，提高施工效率，加快施工速度。3.5 施工效率明挖段为暗挖段施工提供了施工作业平台，渣土及材料运输通道，大幅降低了暗挖段的施工成本，提高暗挖段施工效率，加快施工进度，减小了暗挖段施工的风险持续时间，带来了一定的经济效益。4 施工工艺4.1 施工段划分将车站划分为一号明挖段、暗挖段、二号明挖段，一号明挖段分为 8 个施工段，二号明挖段分为 3 个 施工段，先按照明挖法施工工序施工车站西侧背离 暗挖段其余 7 个施工段和车站东侧背离暗挖段的 2 个 施工段，同时利用东西侧邻近暗挖段 2 个施工段作为暗挖段施工竖井进行暗挖段 PBA 工法施工，通过工序转换完成车站暗挖段及邻近暗挖段的2个明挖施工段。4.2 施工工艺流程局部洞桩法车站施工流程为确定地下施工明挖段与暗挖段的施工范围及分界点明挖段分段施工开挖 至指定标高暗挖段 PBA 工法施工（负一层暗挖 施工）明挖段基坑向下继续开挖至车站底标高 暗挖段 PBA 工法施工（负二层暗挖施工）明挖段主体结构施工。4.3 施工步骤（1）确定地下施工明挖段与暗挖段的施工范围及分界点。明挖段分为两部分：一号明挖段和二号明挖 段，其中，一号明挖段分为 8 个施工段（第 18 施工段），二号明挖段分为 3 个施工段（第 911 施工段），一号明挖段和二号明挖段分别位于暗挖段的两侧。（2）将一号明挖段和二号明挖段的基坑开挖至指定标高。一号明挖段前 7 个施工段按照正常工序 进行，由基坑端头盾构始发井开始，自上而下，边 建 筑 技 术第 54 卷第 18 期2244支撑边开挖，待开挖至基坑底部，由下而上顺作分 施工段进行车站主体结构流水作业。同时第 8 施工段紧邻暗挖段位置为分层分阶段 进行作业，分层分阶段开挖至暗挖段，暗挖小导洞底平面位置停止开挖，第 8 施工段作为暗挖段施工竖井及作业平台。二号明挖段第 10 施工段、第 11 施工段由基坑端头盾构接收井开始，自上而下，边支撑边 开挖，待开挖至基坑底部，由下而上顺作分施工段 进行车站主体结构流水作业；同时第 9 施工段紧邻暗挖段位置为分层分阶段进行作业，分层分阶段开挖至暗挖段暗挖小导洞底平面位置停止开挖，第 9 施工段作为暗挖段施工竖井及作业平台。其中，一号明挖段第 8 施工段和二号明挖段第 9 施工段在基坑开挖及 支护施工中，开挖至暗挖段小导洞底平面位置后停止开挖，该位置范围竖向暂时只架设第一道支撑，第二道支撑范围由原状土作为支撑。（3）暗挖段负一层 PBA 工法施工。在进行暗挖段负一层 PBA 工法施工时，采用单层三导洞施工。具体方法如下。1）待一号明挖段第 8 施工段和二号明挖段第 9 施工段开挖至暗挖段小导洞底平面位置，利用邻近暗挖段两侧上述 2 个施工段作为临时竖井，为暗挖段提供的施工作业平台和渣土及材料运输 通道，进行暗挖段小导洞施工，包含小导洞超前支护，小导洞开挖及初期支护。2）待小导洞初期支护结构完成，分别依次进行小导洞内中柱及边桩施工、小导洞内冠梁及顶纵梁施工、导洞内边拱扣拱、顶纵梁上回填及边拱上回填、导洞间土方开挖、初期支护结构扣拱施工、小导洞初期支护结构拆除、暗挖段主体 结构二次衬砌扣拱施工等工序。3）在主体结构二次衬砌顶拱的支护下，进行逆作施工，即进行负一层 土方开挖及主体结构的中板及侧墙施工，使暗挖段 负一层顶拱、边墙、中板形成一个整体。（4）将一号明挖段第 8 施工段和二号明挖段 第 9 施工段继续依次按明挖法工序进行。将一号明挖段第 8 施工段和二号明挖段第 9 施工段继续边支护 边向下开挖至车站底标高，然后进行垫层及防水施工，然后自下而上依次进行底板、侧墙、中板、侧墙、顶板等流水作业施工。（5）进行暗挖段负二层 PBA 工法施工。在进行暗挖段负二层 PBA 工法施工时，采用无导洞施工，待负一层主体结构达到强度后，可对负二层土方直接进行大面积机械开挖，然后进行主体结构的底板及 侧墙施工，使整个暗挖段封闭，完成暗挖段主体结构。暗挖段及其两侧的一号明挖段第 8 施工段和二号明挖段第 9 施工段，不影响其他施工段施工，一号 明挖段前 7 个施工段和二号明挖段第 10 施工段、第11 施工段按照正常工序进行，由基坑端头盾构始发井 开始，自上而下，边支撑边开挖，待开挖至基坑底部，由下而上顺序分施工段依次进行车站底板、侧墙、中板、侧墙、顶板等主体结构流水作业。4.4 明挖段与洞桩法段相接节点施工技术（1）进行暗挖段负一层 PBA 工法施工前，在明挖段与暗挖段结合点处的明挖围护桩与暗挖段初期 支护结构之间进行连接。具体方法：先对部分明挖段基坑进行土方开挖，暗挖小导洞施工前，对明挖围护桩进行凿除，破开小导洞马头门，在进洞处设置导墙，将暗挖段初期支护结构与围护桩钢筋有效焊接，确保围护桩钢筋与暗挖段初期支护结构形成一个整体。（2）待小导洞初期支护结构拆除后，二次衬砌扣拱前，进行明挖段与暗挖段结合点处防水层施工，暗挖段外包防水层为 ECB 防水板，明挖段外包防水层为 P 类防水卷材。此处先进行暗挖段外包防水层 施工，在进行ECB防水板施工时，预留外翻甩槎接头，以供后期明挖段外包防水层续接，由于二者材料不同，因此续接时，中间采用丁基橡胶粘带过渡，使其两种材料密贴，将 P 类防水卷材压住 ECB 防水板，搭接长度不小于 20 cm，用钢板压条压住开口处，用固定件固定，其中固定件外采用丁基橡胶粘带密封，防水搭接处两旁分别用一道背贴止水带和一道遇水膨胀 止水胶加强防水，如图 2 所示。固定件不锈钢压板丁基橡胶胶粘带遇水膨胀止水胶注浆导管预埋式注浆管遇水膨胀止水胶防水卷材砂浆找平层车站围护结构二次衬砌塑料外贴式止水带塑料防水板土工织物缓冲层初期支护图 2 明挖段与暗挖段分界处细部防水示意在距离明挖段和暗挖段分界点 1.5 m 位置分别 设置有变形缝；对明挖段与暗挖段结合点处的变形缝进行处理，由于暗挖段为逆作施工，先施工暗挖段 负一层，因此暗挖段施工至变形缝位置即停止施工，同时变形缝位置预留背贴式橡胶止水带和中孔型钢边橡胶止水带，将两者埋进混凝土一半，预留一半外露，变形缝界面用衬垫板贴合密实，待明挖段续接时，变形缝处用密封胶嵌缝。（3）进行明挖段与暗挖段结合点处主体结构的连接。暗挖顶拱与明挖顶板连接时，由于明挖顶板高于暗挖顶拱，因此，站内以暗挖顶拱为顶，即以环 建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 18 期 2023 年 9 月Vol.54 No.18 Sep.202322451 工程概况广州市某项目为地铁上盖商住综合体项目，其中复杂建筑外立面爬架深化设计及 施工技术的应用苏伟豪，朱效民，桂智乐，韩永明（中建二局第三建筑工程有限公司，100070，北京）摘要：为了解决爬架在复杂建筑外立面中遇到的施工问题，针对爬架在建筑外立面的深化设计施工，对建筑特殊细部节点、特殊结构形式、结构转变等可行性深化设计研究，提升爬架在施工质量与拼装效率，确保施工爬架的安全性和稳定性。关键词：复杂外立面；集成爬架；深化设计中图分类号：TU 74 文献标志码：B 文章编号：1000-4726(2023)18-2245-04ApplicAtion deepening design And construction technology complex building AcAde climbing frAmeSU Wei-hao,ZHU Xiao-min,GUI Zhi-le,HAN Yong-ming(The Third Construction Engineering Co.,LTD.,China Construction Bureau No.2,100070,Beijing,China)Abstract:In order to solve the construction problems encountered by the climbing frame in the complex building acade and improve the deepening design and construction the climbing frame in the building acade,this paper mainly studies the feasibility deepening the design the special detail nodes,special structural forms and structural trans formation the building,so as to improve the construction quality and assembly efficiency the climbing frame,ensure the safety and stability the construction climbing frame.keywords:complex acade;integrated climbing frame;deepen design收稿日期：20230725基金项目：中建二局三公司课题（CSCEC2b3c-2023-ZC-031）作者简介：苏伟豪（1998），男，河南周口人，e-mail:7636916 .包括 6 栋高层住宅楼及 1 栋高层办公楼，可建设用地面积为 58 027 m2，建筑面积 48 万 m2，1 号、2 号 住宅楼共 48 层，建筑高度 149.1 m，3 号、4 号住宅楼 共44层，建筑高度138.5 m，5号、6号住宅楼共40层，建筑高度 127.05 m，8 号办公楼共 33 层，建筑高度168.5 m，均在标准层以上使用爬架。梁为底，通过端墙连接明挖顶板；暗挖顶纵梁与明挖顶梁连接时，在靠近明挖段与暗挖段结合点设置一钢管混凝土中柱，以承载端墙主梁，使明挖顶梁与端墙 连接，在端墙主梁靠近暗挖段位置设置一悬挑梁，使端墙与变形缝平顺连接；明挖边墙与暗挖边墙连接时，由于结合部位明挖段净空宽于暗挖段净空，因此，结合点处两侧需用暗柱过渡，其中板、底板为常规结合。5 结束语采用两端明挖法中间洞桩法建造地铁车站的施工方法，在哈尔滨地铁 2 号线南直路站得到成功应用。此方法与全明挖法地铁车站相比，避免拆除地铁车站暗挖段上方二环引桥及基础，同时不影响南直路主干道地面交通通行。此方法与全暗挖法（洞桩法）地铁车站相比，工程造价大幅降低，同时节约施工工期。相较于全暗挖法（洞桩法）地铁车站自身风险等级由整体暗挖施工风险变为局部暗挖施工风险，施工风险大幅降低。施工车站暗挖段时，通过明挖法与暗挖法转换工序，明挖段为暗挖段施工提供施工作业平台，渣土及材料运输通道，降低暗挖段的施工成本，提高了暗挖段施工效率，加快施工进度，带来了经济效益和社会效益，有一定的推广和应用前景。参考文献1 郭孝平.广州地铁如意坊站明暗挖结合施工技术研究 D.成都:西南交通大学,2008.2 姚文峰.广州地铁明暗挖结合车站设计特点 J.都市快轨交通,2015,28(5):3134.3 肖广智.明、暗挖结合地铁车站建筑结构型式的应用 J.隧道建设,2005,25(3):1519.