摘要：以广州地铁九号线清塘站为例，介绍地铁建设在已完成的连续隧道中部开口增加车站围护主体结构，且采用硬咬合桩进行隧道截断，保护，基坑支撑的措施，结合施工条件及环境提出硬咬合桩在既有隧道截断，剩余隧道保护，明挖基坑支护实施过程中的运用，可以对类似条件施工提供参考。
关键词：先隧后站；隧道保护；硬咬合桩；
1、概述
常规地铁建设的一般步骤为：建设用地规划已得到审批，结构主体及作业区影响范围内的地面建筑物、地下管线已拆迁完毕，地面交通疏解问题已得到解决，地铁建设实际情况常常是，前期对地面建筑物及地下管线的拆迁进度滞后难以满足开工计划要求，建设前期的准备工作进展情况直接影响到整个地铁工程项目的建设工期，前期准备工作是地铁建设的重点也是难点，对工程建设工期和投资影响很大。
先隧后站法基本思路为盾构施工先行通过车站施工区域，后施作地铁车站围护结构和主体结构，以减缓整个地铁工程或工程局部的工期压力，缩短工程的建设周期。先隧后站法在一定程度上缓解征地及管线迁改的工期压力，改变车站隧道建设先后顺序，总体工期部署更加灵活，将会在未来城市轨道交通的发展历程中扮演越来越重要的角色，明挖车站采用先隧后站法施工国内具备较为成熟的经验，北京地铁、广州地铁都曾先后成功实施，但先隧后站隧道保护，基坑围护措施不尽相同。
2、工程项目介绍
广州地铁九号线清塘站为新增加车站，长160米，为全明挖车站。盾构隧道先于车站完成，本车站东、西端头地下连续墙下方存在既有盾构隧道管片结构，成槽机无法进行成槽作业，经过相关专家的多次研究，一致认为采用全套管全回转钻孔咬合桩施工工艺进行东、西端头的咬合桩施工，使东西端头完成的咬合围护桩和地下连续墙一起作为围护结构，为最优方案。
3、设计方案
清塘站东西端头既有盾构隧道位置围护结构采用∅1000@1300mm硬咬合桩+局部冷冻法支护形式，各端头单线隧道设置7根素桩（无钢筋笼）+6根荤桩（带钢筋笼），咬合350mm，深度28~32m，通过全回转全套管钻机直接破除咬合桩范围内既有盾构隧道管片，最终进入到不透水层，连续墙与桩无缝搭接，满足基坑止水、挡土的要求，基坑开挖至底部后，在隧道洞四周水平冷冻加固，加固范围为隧道外四周3m，沿隧道纵向长度4m。
4、总体施工方案
既有盾构隧道埋深度约为7.5m，管片为C50钢筋混凝土结构，隧道内径5.4m，外径6.0m，管片环宽1.5m，管片厚度0.3m。采用全回转全套管钻机进行直径1.0m 咬合桩施工，只需将该部位地下盾构隧道管片用全回转全套管钻机清除后，直接进入到不透水层，采用咬合桩的方式施工围护结构。此方法在施工连续墙阶段可以正常施工，开挖基坑后的咬合桩相当于连续墙，对于后期的基坑开挖施工安全有保证。
总体施工步骤：成型隧道内桩位放点→施工隧道两侧端头填充墙，架设预制钢模板→填充墙内浇筑C10细石混凝土→地面全回转导墙施工→全回转硬咬合桩施工（先素桩后荤桩）→基坑开挖及结构施工
在做好隧道管片保护措施后，施工∅1000mm咬合桩（A、B型桩），咬合350mm，按“先A后B”的顺序施工咬合桩，A桩采用混凝土等级为C20，为不配筋素桩，B桩均为圆形配筋的钢筋混凝土桩，须在A桩初凝前用套管成孔，混凝土等级为C35。施工流程：Ａ1→Ａ2→Ｂ1→Ａ3→Ｂ2→Ａ4→Ｂ3……。
在桩成孔过程中，全套管压入及钻进切割隧道管片。咬合桩施工完成后，与排桩咬合的地下连续墙采用不带工字钢槽，连续墙施工完成后进行桩施工，地下连续墙与排桩咬合200mm，并在两者接口处设置6根深度26~27m的∅600@450双管旋喷桩。
5、既有隧道保护施工
为最大程度避免全回转全套管钻机钻进切割管片时对邻近隧道管片造成破坏，在管片切割部位及管片切割孔边缘向两侧隧道管片方向不小于1.5m范围，架设预制钢模板，浇筑C10细石混凝土。
车站东、西端头咬合桩施工前，在端头30m范围内管片内部设临时支架及钢箍，防止管片变形开裂。
6、端头咬合桩施工
车站东西端头既有盾构隧道位置围护结构采用∅1000@1300mm硬咬合桩+局部冷冻支护形式，各端头单线隧道设置7根素桩+6根荤桩，咬合350mm，通过全回转全套管钻机直接破除咬合桩范围内既有隧道管片及填充混凝土，最终进入到不透水层，咬合桩与两侧地下连续墙咬合200mm，并布置6根∅600@450mm双管旋喷桩补强接缝。
单桩施工工艺流程：场地平整→测量放样→导墙施工→桩机就位→安放套管→压入套管、控制垂直度→套管钻进、抓斗取土→测量孔深→孔底检查→吊放钢筋笼→导管安装、浇捣混凝土→逐次拔管、测量混凝土标高→桩机移位
成桩顺序：先施工素混凝土A序桩，第一根桩采用素混凝土桩处理，再在相邻两A序桩间切割成孔施工钢筋混凝土B序桩，其施工顺序如：A1—A2—A3—A4—A5—A6—A7—B1—B2—B3—B4—B5—B6
成桩顺序图
施工方法：a钻机就位后，保证套管与桩中心偏差小于2cm，压入第一节套管，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边继续下压套管。抓土过程中，随时监控检测和调整套管垂直度，发生偏移及时纠偏调整；b钻机套管钻进至距隧道管片顶部以上50cm时，钻进压入力改为靠钻机自重控制，即压入力油压调制“0”位，此时压入力理论上为200KN，若套管无法压入时再通过微调，适当增加压入油压，每次增加压入力控制在10KN以内。钻机回转速度调为3分钟/转；c当孔深度达到设计要求后，及时清孔并检查沉碴厚度，若厚度大于20cm，则继续清孔直至符合要求，可用抓斗轻轻放至孔底把沉渣清完；d确定孔深后，及时向监理工程师报检，检测孔的沉碴和深度。e浇筑混凝土期间，采用边浇筑边拔除套管的方法，确保套管底埋入砼不小于2m，最大埋置深度为能够拔出套管即可。
7、改进及补充
隧道保护填充墙浇筑要确保水压密封性，后期冷冻管施工对接口的扰动易造成接缝密封失效，可以通过提高混凝土浇筑密实度，采用微膨胀混凝土，在考虑施工模板安装模数的情况下适当加长接缝有效长度来满足要求。
咬合桩荤桩浇筑过程，套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙比较小，因此在上拔套管时，钢筋笼将有可能被套管带着一起上浮。其预防措施主要是：严格控制钢筋笼加工的外径尺寸；荤桩混凝土的骨料粒径应尽量小些，不宜大于25mm；上拔套管前，先反复摇摆套管2~3次，以减少钢筋笼与套管壁间摩擦力。
结语：
清塘站咬合桩施工，是在既有隧道基础上，采用全套管全回转钻孔咬合灌注桩施工工艺切割管片进行围护桩施工，在广州尚属首例，有效解决了基坑开挖涌水涌砂，工期紧张等难题。通过清塘站施工经验，说明车站开工审批滞后的情况下，先完成隧道施工，再进行端头盾构隧道保护、端头咬合桩支护、冷冻止水并后浇环梁施工完成车站后建工艺是可行的，先隧后站采取咬合桩施工可保证既有隧道的结构安全，明挖基坑的结构安全，减缓地铁建设征地拆迁工期压力，发挥盾构机长距离掘进优势，减少停机等待时间，加快总体工程建设进度，经济效益、社会效益优异。
论文作者:王学明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/20
标签：隧道论文; 套管论文; 管片论文; 基坑论文; 盾构论文; 混凝土论文; 钻机论文; 《基层建设》2018年第21期论文;