10-暗挖地铁车站拱盖法关键施工技术

暗挖地铁车站拱盖法关键施工技术吕波中建交通建设集团有限公司2014年9月25日目录一、拱盖法的概念及其基本原理二、拱盖法地铁车站施工顺序三、拱盖法关键施工技术四、结论与建议一、拱盖法的概念及其基本原理PBA法是在传统浅埋暗挖分部开挖法的基础上结合了盖挖法的特点而形成的一种施工方法，该工法的核心思想在于设法形成由边桩、中桩（柱）、顶底梁、顶拱共同构成的整体支护体系，承受施工过程的荷载，并在顶盖的保护下顺作或逆作二衬结构，最终形成永久承载体系。PBA工法是浅埋暗法方法的一种，用于地铁暗挖车站，当地质条件差、断面较大时，一般设计成多跨结构，跨与跨之间有梁、柱连接。1.拱盖法形成背景一、拱盖法的概念及其基本原理PBA工法边桩的抗倾覆能力和拱顶土体的稳定是保证施工安全的关键。一、拱盖法的概念及其基本原理大连地铁一号线工程在吸取软土地层PBA工法的设计施工经验基础上，针对风化岩石地层强度高的特点，采用了一种新型暗挖车站施工方法——拱盖法。拱盖法是利用风化岩的高强度，充分发挥岩石地基的承载作用，以大拱脚方案取代PBA工法中的边桩，在先期扣拱的保护下，采用逆作法或顺作法完成主体结构的施工方法。拱盖法能够很好的破解地铁工程面临的地层上软下硬的难题，非常适合风化岩石地层浅埋暗挖大跨地铁车站的施工。中山广场站、胜利广场站、长春路站、西安路站、兴工街站等14个暗挖车站都采取了这种新工法。1.拱盖法形成背景一、拱盖法的概念及其基本原理拱盖法一、拱盖法的概念及其基本原理中山广场站暗挖主体结构穿越震旦系长岭子组板岩，地层上软下硬。其中，中风化板岩呈黄色-灰色，薄层状结构，层理和节理裂隙较发育，矿物主要为云母、石英，局部夹石英岩脉，岩芯呈饼状、短柱状。中风化板岩地基承载力特征值fa=1000kPa，天然单轴抗压强度20.6～36.2MPa，平均值为27.06MPa。场地中风化板岩岩芯较破碎，属于IV级围岩，可挖性等级为Ⅴ级，属于次坚石，需要采用钻爆法开挖。一、拱盖法的概念及其基本原理拱盖法是在PBA工法基础上创建的适用于上软下硬、风化岩石地层的一种暗挖施工方法。该方法的核心思想是充分利用下覆围岩的承载能力和稳定性，在不爆破或弱爆破的条件下，采用PBA工法的小导洞形式进行初支扣拱施工，同时采用大拱脚方案取代PBA工法中的边桩，将拱部初支与二衬结构支撑在两侧稳定基岩上，形成拱盖；在拱盖的保护下，进行地下盖挖逆作或顺作施工。2.拱盖法基本原理一、拱盖法的概念及其基本原理为了保证拱盖的整体稳定性，大拱脚下设纵向冠梁，将拱盖上部荷载均匀地传递给下覆基岩。为了实现大跨或多跨结构，扣拱过程采用浅埋暗挖分部开挖法，实现由小跨到扣拱大跨的转换。为了保持地下高边墙围岩的稳定，采取预应力锚索+锚喷支护，实现了地下大空间作业。为了控制沉降、保护已施工结构，采用减震爆破和松动爆破，减小了对地层与已施工结构的扰动。拱盖法基本原理一、拱盖法的概念及其基本原理3.拱盖法优缺点拱盖法的优点：相比PBA等其他工法，拱盖法导洞少、工序少、扰动少、地面沉降小，支护简单、废弃工程量小，没有边桩、无临时支撑，造价低，拱盖形成后，即可大面积作业，效率高，工期短。拱盖法的缺点：围岩强度要求高，主要适用于风化岩石地层，尤其是上软下硬的土岩复合地层。二、拱盖法地铁车站施工顺序拱盖法地铁车站施工顺序先扣初支拱盖，再扣二衬拱，下挖至中板以下，施做中板及上部边墙后，继续下挖至基底，施做底板和中板以下边墙。全逆作法全顺作法半逆作半顺作先扣初支拱盖，再扣二衬拱，然后在主体结构拱盖的保护下，下挖至基底，顺作结构底板、侧墙和中板的过程。先扣初支拱盖，然后直接开挖下部岩体至基底，顺作底板、侧墙、中板和二衬拱盖全部主体结构。二、拱盖法地铁车站施工顺序拱盖法全逆作施工步骤图二、拱盖法地铁车站施工顺序拱盖法全逆作施工步骤图二、拱盖法地铁车站施工顺序拱盖法全逆作施工步骤图二、拱盖法地铁车站施工顺序拱盖法半逆作施工二、拱盖法地铁车站施工顺序拱盖法半逆作施工二、拱盖法地铁车站施工顺序方案比选指标方案安全性质量进度需采取的加强措施全逆作法方案高一般慢须对已做中板结构进行保护。半逆作半顺作方案待验证较好较快须对高边墙围岩采取增加支撑或锚索加固等措施；对钢管柱的双向稳定问题需要格外重视，并采取措施确保压杆稳定。全顺作方案低好快适宜跨度小，需要提高初支扣拱厚度以满足结构受力要求，必要时需增设大管棚超前预加固，对高边墙的支护以及钢管柱的稳定问题同半顺作法。三、拱盖法关键施工技术大拱脚施工初支扣拱钻爆法施工钢管柱与中板施工高边墙支护二衬扣拱三、拱盖法关键施工技术1.大拱脚施工车站主体拱盖拱脚落在2000×800mm的冠梁上，为保证冠梁下地基有足够的承载能力，图（a）中采用锚管对冠梁侧向和竖向两个主要受力方向的围岩进行注浆加固。要求加固后的地基强度达到中风化板岩的强度，该方法适用于处理软弱层较深的地段。图（b）中采用导洞底板局部加深，开挖至中风化岩面，加深段冠梁下方回填C20混凝土做地基，该方法适用于处理软弱层较浅的地段。三、拱盖法关键施工技术2.初支扣拱拱部初支扣拱施工分两步进行，首先施做导洞内初支扣拱及其背后回填混凝土，再进行两个导洞间的初支扣拱施工。初支扣拱施工时，必须确保A、B、C三个节点预埋接头或钢板在同一里程位置，以便扣拱格栅能够准确连接。开挖前，先沿隧道拱部打设小导管注浆加固地层。扣拱施工时分上下两个台阶开挖。5、6号导洞对称同步开挖，防止对中导洞内顶纵梁及钢管柱产生偏压影响。扣拱完毕，及时做好初支背后回填注浆。三、拱盖法关键施工技术3.二衬扣拱初支扣拱贯通后，由中间向车站两端后退，沿车站纵向分段凿除导洞部分初期支护结构，施工拱部防水层及结构二衬。每段凿除长度不大于一个柱跨（7m），两侧同步进行。为了实现快速机械化施工，衬砌采用6m长自行式液压模板台车。模板由4节宽度为1.5m的模板组成，每节由顶拱和边拱模板组成，顶拱和边拱模板由铰连接，面板采用10mm厚钢板。三、拱盖法关键施工技术4.钢管柱与中板施工分段安装、法兰连接、防止偏心、细砂填实、侧向约束钢管柱施工关键点中板施工超挖1.8m、土模或满堂支架、临空面三、拱盖法关键施工技术5.钻爆法施工为控制爆破震动，采用分台阶微差减震控制爆破，冠梁下边墙2米范围内采用松动爆破。为减小一次爆破影响范围，以设计质点振动波速度为1.5cm/s作为控制标准，计算各部分所需的单段用药量，并进行试爆，取得合理的爆破参数。同时采取分步爆破以创造多临空面条件，每部分多段起爆，控制爆破规模和循环进尺，以达到控制质点振动速度的目的，并且在临近边墙、钢管柱和导洞初支结构的周边眼间均设密排减震空眼，减少爆破对围岩和结构的影响。三、拱盖法关键施工技术6.高边墙支护1243在边墙2m范围内采用松动爆破或非钻爆法开挖等方法，保证冠梁下岩石完整性。边墙采用钢格栅+300mm厚C25网喷混凝土支护，并施做系统锚杆。中板以下围岩开挖时，顺坡岩层一侧打设一道预应力锚索，以锁定围岩，避免岩层顺坡滑移。及时施做中板结构，以便对高边墙形成有力支撑。四、结论与建议大连地铁采用拱盖法施工的14个暗挖车站主体结构均已顺利完成，绝大多数车站地表沉降控制在25mm以内。实践证明，在风化岩石地层中采用拱盖法施工浅埋暗挖大跨地铁车站是适合的。大连地铁暗挖车站拱盖法全逆作方案的成功实施，对类似工程具有良好的借鉴意义。优化建议洞型优化施工顺序优化四、结论与建议1.洞型优化（1）四、结论与建议1.洞型优化（2）四、结论与建议2.施工顺序优化汇报完毕，谢谢！吕波中建交通建设集团有限公司广西分公司总工程师联系电话：[phone]电子邮箱：[e-mail]