1、科学技术创新 2023.25地铁施工中支护结构稳定性监测与结构加固技术王楠(中铁十四局集团隧道工程有限公司，山东 济南)引言城市发展需求：随着城市人口的增长，地铁成为了解决交通拥堵、提高出行效率的首选方案之一。为了满足快速发展的交通需求，地铁线路和站点建设规模逐渐扩大。然而，由于地铁建设大多需要穿越各种复杂的地质地貌，地下环境较为复杂，所以地铁支护结构的稳定性成为关注的焦点1。地铁施工往往需要穿越各种地质层，如土层、岩层、水层等，且施工场地局限于狭小的地下空间，施工条件复杂。这些特殊环境给地铁支护结构的设计和施工带来了挑战，并且可能对支护结构的稳定性产生不利影响2。因此，对地铁支护结构进行稳定
2、性监测和结构加固具有重要的实践价值3。为此，本文针对支护结构稳定性监测与结构加固技术展开研究。1工程概况此次研究以济南地铁四号线唐冶南站施工项目为对象。唐冶南站为地下二层岛式车站，南北向布置于唐冶中路下方。车站总长度为 299.5 m，标准段宽度为 20.7 m。主体结构标准段基坑深度 18.3 m，小里程、大里程端头均设置盾构始发井4。表 1 为该车站的基本概况信息。唐冶南站大里程位于铁矿采坑回填区中，勘察深度范围内揭露回填土地质复杂，为对抗后期的不均匀沉降，对采矿回填区内围护结构进行优化5。2地铁施工中支护结构稳定性监测以南京轨道交通 4 号线唐野南站为例，采用全站仪、测斜仪、水平仪等三种
3、仪器，对隧道的水平位移、切斜角以及隧道的沉降等进行全方位监测。在使用全站仪进行监测时，可设置水平方向上的位移监测点共20 个，要求各个监测点的布设间隔距离为 10 m6。结合下述计算公式计算每个监测点的平均水平位移值：（1）式中，表示编号为 j 的监测点平均水平位移测定结果；xij表示编号为 j 的监测点在进行第 i 次测定时的水平位移测定值；n 表示观测的次数，根据上述设置条件，n 的取值为 20。最后，监测沉降位移7。设置 30 个监测点，各个监测点之间的距离设置为 10 m，然后利用抛物线法8完作者简介院王楠（1987-），男，本科，工程师，主要研究方向：城市轨道交通施工。摘要：若地铁施
4、工支护结构稳定性系数过低，会降低地铁施工的稳定性差。为此，针对支护结构稳定性监测与结构加固技术展开研究。针对济南地铁四号线唐冶南站施工项目，从水平位移、倾斜角度和沉降位移 3 个方面，对地铁施工中支护结构稳定性展开监测。通过排桩加内支撑支护体系设计、钻孔灌注桩施工、钢筋笼制作与安装，实现结构加固。通过对加固效果分析可知，新技术的应用可以有效提高支护结构稳定性系数，提升地铁施工项目结构的整体稳定性。关键词：地铁施工；支护结构；稳定性监测；结构加固中图分类号院TU94+2文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤25-0148-04表 1唐冶南站工程概况信息记录项目 参数 起点里程 右
5、 CK36+650.141 终点里程 右 CK36+948.041 有效站台中心里程 右 CK36+736.641 覆土 3.5 m 标准段宽度 20.7 m 车站长度 299.5 m 1nijijxxnjx148-2023.25 科学技术创新成对沉降位移的测量，过程如下：（2）式中，D 表示沉降位移量；F 表示支护结构的侧移面积；B 表示基坑深度；C 表示测定得到的沉降量结果；表示内摩擦角度。根据式（2）可以得到沉降位移的具体数值。在完成 20 次的观测后，同样结合式（1）对每个监测点的平均沉降位移进行计算。3结构加固技术3.1排桩加内支撑支护体系设计针对上述工程项目，采用的结构加固体系为排
6、桩加内支撑支护体系。排桩采用 椎10001500 钻孔灌注桩，车站主体基坑标准段共设置 3 道支撑（端头盾构井处 4 道支撑）9。唐冶南站大里程位于铁矿采坑回填区中，勘察深度范围内揭露回填土地质复杂，为对抗后期的不均匀沉降，对采矿回填区内围护结构进行优化10。排桩采取全套管钻孔灌注桩施工工艺，基坑外侧（0.7 倍基坑深度范围）进行袖阀管注浆加固，基坑内（里程 CK36+754.141-CK36+863.771）采取袖阀管注浆加固及素桩换填工艺进行处理。3.2钻孔灌注桩施工本站围护桩共两种，分别为钻孔灌注桩和全套管钻孔灌注桩，全套管钻孔灌注桩工艺流程与钻孔灌注桩工艺流程相似，仅在钻机成孔与混凝土
7、灌注两方面不同。围护桩施工采用“钻孔灌注桩工法”进行施工，施工工艺流程见图 1。按照图 1 所示流程进行钻孔灌注桩施工时，应按照表 2 中内容确保成孔的质量符合施工要求。表 2钻孔灌注桩施工成孔质量要求为使孔底沉渣厚度、循环泥浆性能指标符合质量要求，终孔后应进行清孔。在完成钻孔灌注桩施工后，需要结合长螺旋施工工艺完成施工操作。长螺旋引孔旋挖钻清孔施工原理是利用长螺旋钻机先钻到入岩标高，再由旋挖钻机清孔钻进至设计标高，克服长螺旋不能入岩，旋挖钻成孔取土慢这一特点，长螺旋引孔钻进过程中，对桩周围土挤压，达到护壁效果，并且 24小时施工，再由旋挖钻至入岩设计标高而成桩。当长螺旋钻孔深度达到入岩时，提
8、钻由旋挖钻至设计标高。3.3钢筋笼制作与安装该车站施工项目采用两套滚焊机进行加工钢筋笼，在 35 倍钢筋直径范围内，钢筋连接处的节点数量不超过钢筋数量的 50%。C 型桩钢筋笼主筋采用 26根 HRB400C25 钢筋，箍筋采用 HRB400椎14100，内侧设置 HRB400C202000 的加强箍筋。图 2 为钢筋笼配筋示意。图 2钢筋笼配筋示意2()tan42FDBC 测定桩位挖埋钢护筒钻机就位、位置矫正桩孔钻进终孔钢筋笼安装定位砼灌注拆除钢护筒成桩养护验收吊车配合终孔检查、清孔存在地下水时用泥浆护壁场地平整挖槽开挖钻孔就位对中下导管测桩顶标高、切桩吊车配合填写记录填写钻孔桩记录钢筋原材
9、料试验及制作导管拼装输送混凝土砼试块试验制作砼试块图 1钻孔灌注桩施工工艺流程检验项目 检验方法 允许误差 孔位偏差 全站仪测量 50 mm 孔径 钢尺量 不小于设计 垂直度 吊锤球 0.2%孔深 测绳量 不小于设计 149-科学技术创新 2023.25下料时，主筋应符合设计长度，加强筋应准确加工，使其尺寸与钢筋笼的直径相匹配，并在加固筋上明确标明主筋的位置，各主筋应与加固筋所标明的节点点焊，钢筋笼构架成型后，应按设计间隔将箍筋与加固筋之间的距离进行焊接。钢筋净保护层厚度 70mm，护壁环自冠梁底开始布置，每隔 3 m 布设一道，每道安装 4 个，均匀分布。表 3 为钢筋加工及安装质量检验标准
10、。表 3钢筋加工及安装质量检验标准记录钢筋笼采用一台 50 t 汽车吊整体吊装。桩位成孔及钢筋笼制作完毕后，在钢筋笼吊装前要进行验收。4加固效果分析在结合上述论述内容，完成对结构的加固后，为验证该加固技术的应用可行性，对加固效果进行分析。首先，针对钢筋加工及安装质量进行验证，通过对各个检验项目按照其对应的检验方法进行验收，记录测定得到的实际数值，并将该数值与对应的允许误差对比，若实际数值在允许误差范围内，则说明质量合格。将测定的结果记录见表 4。表 4结构加固技术应用质量效果验证分析表 4 可知，应用上述结构加固技术钢筋加工及安装的过程中，各项质量验收项目的测定结果均控制在了允许范围内，初步证
11、明该结构加固技术的可行性，能够满足施工质量要求。在此基础上，对加固后的支护结构稳定性进行分析，采用稳定性系数，作为衡量支护结构稳定性的量化指标。稳定性系数的计算公式为：（3）式中，K 表示稳定性系数；Epk表示支护结构内侧被动土压力合理标准值；zp2表示支护结构内侧被动土压力合理作用点到支护结构底端距离；Eak表示支护结构外侧被动土压力合理标准值；za2表示支护结构外侧被动土压力合理作用点到支护结构底端距离。通过式（3）计算得出的稳定性系数 K，按照该地铁施工项目的要求，取值不得小于 1.25，高于该数值，则说明支护结构稳定性极高，满足地铁施工目标条件；对于该数值，则说明支护结稳定性较低，无法
12、满足地铁施工目标条件。根据上述论述，将应用新的结构加固技术前后的支护结构稳定性系数计算结果记录如表 5 所示。表 5结构加固技术前后支护结构稳定性系数分析表 5 可知，在应用本文上述提出的结构加固技术前，只有编号为 ZH-#01 的测点上支护结构稳定性系数计算结果符合上述不小于 1.25 的规定，而其余各个测点的支护结构稳定性系数均小于该数值。在应用本文上述提出的结构加固技术后，各个测点的支护结构稳定性系数均达到了 2.00 以上，充分满足上述条件要求。因此，通过上述得出的结果可以充分证明，应用新的结构加固技术后地铁施工中支护结构的稳定性得到显著提升，进而促进了地铁施工整体稳定性的提高。结束语
13、本文上述以济南地铁四号线唐冶南站施工项目为依托，对其支护结构稳定性进行了全面监测，并提出了一种全新的结构加固技术。通过对加固效果分析，实现了对该技术应用可行性的验证。在具体施工中，需要严格按照本文上述操作进行施工，规划好施工机械在施工现场的行走路线，开辟出适当的工作面，做好施工区域周边的临边防护和安全巡视，确保安全技术管理到位，强化安全技术交底的编制和培训，对外部施工队伍进行严格的安全生产管理，确保检验项目 检验方法 允许误差(mm)主筋间距 钢尺量 10 箍筋间距或螺距 钢尺量 20 保护层厚 钢尺量 5 钢筋笼长 钢尺量 50 钢筋笼直径 钢尺量 10 检验项目 测定结/mm 是否在允许误
14、差范围内 主筋间距+2.36 是 箍筋间距或螺距+1.25 是 保护层厚-0.36 是 钢筋笼长+1.24 是 钢筋笼直径-1.52 是 22pkpakaE zKE z支护结构测点编号 应用前支护结构稳定性系数 应用后支护结构稳定性系数 ZH-#01 1.26 2.15 ZH-#02 1.03 2.11 ZH-#03 1.14 2.03 ZH-#04 1.02 2.14 ZH-#05 1.24 2.20 150-2023.25 科学技术创新施工安全性进一步提高。参考文献1彭小丹，徐杨青，杨龙伟.两侧基坑近接施工对紧邻地铁隧道的变形影响分析和支护优化设计以武汉市新长江香榭东沙基坑为例 J.资源环
15、境与工程，2023，37(3)：334-343.2刘晨，李爱国，文建鹏，等.紧邻地铁结构的城市建筑物密集区域深大基坑支护设计的实践及分析J.土工基础，2023，37(3)：367-370.3马少俊，王乔坎，苏凤阳，等.邻地铁盾构隧道超长基坑支护技术以杭州大会展中心基坑工程为例J.建筑科学，2022，38(5)：179-186.4马行之，钟科，徐东明，等.浅埋大断面隧道过破碎带开挖支护方案对比研究以青岛地铁 6 号线创智谷站为例 J.隧道建设(中英文)，2022，42(6)：1061-1070.5董立朋，杨陕南，刘志伟.超浅埋棚盖法暗挖地铁车站管幕支护技术研究与应用以北京地铁 19 号线平安里站
16、为例J.隧道建设(中英文)，2023，43(2)：305-315.6夏冬，侯石悦.先隧后站隧道施工法对相邻地铁车站基坑支护结构的影响及处理措施 J.工程技术研究，2023，8(3)：10-13.7唐琨杰，徐泽鑫，邱军领，等.基于锁扣管幕超前支护的连拱隧道近距下穿地铁 U 型槽变形特征分析 J.公路，2022，67(4)：355-363.8李芳宝，龙喜安.佛山地区深厚软土地层地铁深基坑支护结构变形特性与适用性分析J.隧道建设(中英文)，2022，42(S2)：294-304.9季本鑫.邻地铁富水砂质地层地下连续墙+锚杆支护结构技术优化及研究J.建筑技术开发，2022，49(19)：146-149
17、.10蓝华东.地铁盾构隧道近接基坑开挖支护研究-以福州轨道交通 6 号线区间隧道邻近基坑为例 J.工程技术研究，2022，7(12)：71-73.Stability Monitoring and StructuralReinforcement Technology of SupportingStructure in Subway ConstructionWang Nan(China Railway 14th Bureau Group Tunnel Engineering Co.,Ltd.,Jinan,China)Abstract:If the stability coefficient of
18、subway construction support structure is too low,it will reduce thepoor stability of subway construction.Therefore,research is being conducted on the stability monitoring andstructural reinforcement technology of support structures.For the construction project of Tangye South Stationon Jinan Metro L
19、ine 4,the stability of the support structure during subway construction is monitored fromthree aspects:horizontal displacement,tilt angle,and settlement displacement.Structural reinforcement isachieved through the design of a row of piles and internal support system,the construction of bored piles,a
20、nd the production and installation of steel reinforcement cages.Through the analysis of the reinforcement ef原fect,it can be seen that the application of new technologies can effectively improve the stability coefficient ofthe support structure and enhance the overall stability of the subway construction project structure.Key words:subway construction;support structure;stability monitoring;structural reinforcement151-
