地铁单层机械成桩暗挖车站沉降分析

李国超

中航勘察设计研究院有限公司 北京市 10098

1 工程概况

某地铁车站全长218m，有效站台中心处轨面高程18.630m。主体结构标准段宽度为24.7m，车站结构高25.73m，车站埋深7.5m～9.2m。车站主体结构为地下三层岛式站，采用上层导洞机械成桩暗挖法施工，车站共设4个出入口、2个安全出口，2号风亭附属结构除与永久出地面结构相接部位采用明挖法施工外，其余均采用暗挖法施工。

2工程地质及水文

2.1工程地质

主体暗挖结构主要穿越地层为砂质粉土黏质粉土②层、粉质黏土③₁层、粉细砂④₃层、圆砾卵石④₄层、卵石⑤层、中粗砂⑤₁层、粉质黏土⑥层、黏质粉土砂质粉土⑥₂层、细中砂⑥₃层、卵石⑦层、中粗砂⑦₁层、粉质黏土⑦₃层、粉质黏土⑧层、黏质粉土砂质粉土⑧₂层、细中砂⑧₃层、卵石⑨层，拱顶位于砂质粉土黏质粉土②层、粉质黏土③₁层、粉细砂④₃层、圆砾卵石④₄层、卵石⑤层，地底板位于卵石⑨层。

杂填土

粉质黏土

卵石

粉砂

卵石

粘质粉土

图1-1 车站主体地质剖面图

2.2水文地质

根据勘察单位提供的成果资料，勘察过程中观测到二层地下水，为潜水（二）和层间水（三）。

潜水（二）：水位埋深18.00～18.68m，水位标高为32.23～33.74m，含水层为卵石⑤层。主要接受大气降水及侧向径流补给，以蒸发、侧向径流、向下越流补给的方式排泄。

层间水（三）：水位埋深28.16～28.20m，水位标高22.77～23.04m，含水层岩性为卵石⑦层、中粗砂⑦₁层、黏质粉土砂质粉土⑧₂层、细中砂⑧₃层。

3车站主体施工工序及技术措施

3.1 车站施工顺序

车站主体施工工序如图3-1所示。主体施工过程主体导洞采用台阶法施工，开挖前采用超前小导洞注浆施工，确保地层稳定性。为了确保超前注浆及初支背后回填注浆质量，施工单位反复试验注浆压力、浆液配比等各项参数。

图3-1 车站施工步序

3.2机械成桩施工工序及技术措施

车站边桩共367根，桩径1m，桩长26.91~33.04m，分A~F共6种型号。中桩及钢管柱共62根，柱下桩基长10m，桩径1.8m，钢管柱长23.81m～26.84m ，钢管柱直径0.9m，成孔总深度为29.81m～33.06m。

图3-2 车站主体桩体类型分布图

成孔主要穿越地层为卵石⑤层、粉质黏土⑥层、细中砂⑥₃层、卵石⑦层、粉质黏土⑧层、砂质黏土⑧₂层、细中砂⑧₃层、卵石⑨层；穿越三层水层，分别为潜水（二）、层间水（三）、承压水（四）。

由于洞内成桩作业空间有限，目前各种机械成桩设备均不适合在有限空间内作业成桩，比选后采用改进后的反循环钻机施工边桩施工流程见图3-4

图3-4 桩施工流程

5监测情况分析

各监测项目的控制指标见表5-1。

表5-1

监测点布置图见图5-1所示。

φ400污水

φ800雨水

DB-37-05

监测断面1

DB-33-05

YSG-01-05

φ500燃气

φ400污水

图5-1 监测点布置图

主要管线及监测断面沉降曲线图见图5-2~图5-3。

二衬扣拱

二衬扣拱

二衬扣拱

初支扣拱

机械成桩

施工

主体导洞

施工

L1横通道

施工

图5-2 监测断面1监测点沉降时程图

横通道施工

横通道施工

主体导洞

施工

机械成桩

施工

初支扣拱

图5-3 φ500燃气管线监测点沉降时程图

本次分析选取了1个典型监测点（YSG-01-05）分析不同阶段沉降情况。由图5-4可知，车站上方监测点在横通道施工阶段及上层主体导洞施工阶段产生的沉降值较大，人工挖孔桩施工阶段及机械成桩阶段产生的沉降值较小。车站初支扣拱阶段未产生较大变形，但二衬扣拱阶段监测点变形较为明显，现场施工过程在未控制好拆撑长度的情况下上方监测点变形速率较大。

横通道施工

初支扣拱

二衬扣拱

机械成桩

施工

主体导洞

施工

图5-4 φ800雨水管线监测点YSG-01-05沉降时程图

共有353个监测点，其中沉降值超过-20mm的占7%，从整体变形来看，53%的监测点沉降值均较小，总体监测情况风险可控。

图5-5 监测点沉降值分析

6 经验总结及建议

1、车站主体初支扣拱阶段局部发生超挖问题，施工单位严格按照设计图纸进行超前支护，确保支护效果，保证开挖面地层稳定；

2、主体导洞开挖期间多循环多频次背后回填注浆，减少主体上方地表沉降；

3、洞内机械成桩过程中，操作空间有限，应按方案顺序施工、做好孔口加固措施、结合实际地层条件合理调整泥浆比重，预防成桩过程中塌孔，保证成桩质量；

4、采用单层洞内机械成桩工法，相较“PBA”(8导洞)工法开挖减小了对地层的多次扰动，有效控制了地表总体沉降。

参考文献：

1 王梦恕，地下工程浅埋暗挖技术通论 安徽教育出版社， 2001.12

2 马占启，洞桩法施工技术在地铁车站施工中的应用

3 刘波 北京地铁暗挖隧道变形监测与稳定性数值分析

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