广州地铁某中间风井逆作法施工关键技术

吕征舟

摘要：地铁中间风井往往具有小平面、深度大的特点。文章通过实例，对逆作法中间风井的土方开挖及运输、侧墙模板支撑系统、腰梁及支撑梁施工、墙柱的混凝土浇筑口设置、墙柱施工缝等关键工序进行了重难点分析，并列举了解决措施，为类似工程施工提供参考。

关键词：小平面深基坑逆作法

Abstract: among the wind Wells tend to have the small plane, the characteristics of large depth. In this paper, through examples, among top down wind Wells of the turkmen excavation and transportation, the side walls of the formwork support system, waist beam and support beam construction, wall columns of concrete casting mouth set, wall columns construction seam the key working procedure such as difficulty analysis, and lists the measures to solve the construction to provide the reference for the similar projects.

Keywords: small plane top down deep foundation pit

中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：

1引言

在地铁工程中，受隧道线路埋深的影响，大部分中间风井深度较深，同时地铁施工在城市中心施工场地受交通疏解、管线迁改困难等不利条件影响难以长时间占用大面积施工场地。根据地质、地面场地状况，从施工安全方面及便民的角度考虑，部分中间风井结构选择采用逆作法施工。地铁工程的中间风井一般平面尺寸较小，加上深度大，采用逆作法施工，因而与常规的地下结构顺作法相比，其关注的施工重点和难点有所差异。

2工程概况

广州地铁某盾构区间中间风井位于广州市郊的空地，周边为农田，邻近有一条河流。中间风井长×宽为33.6×22.8m，基坑开挖最深为33.970m。地质从上到下分层为：0.4m厚的耕植土<1>；6.4m厚淤泥<2-1A>；1.5m厚淤泥质粉细砂<2-2>；1.7m厚淤泥<2-1A>；2.7m厚中砂<3-2>；4.2m厚粉土<5-2>；6.3m厚全风化泥质粉砂岩<6>；1m厚强风化泥质粉砂岩<7>；中风化泥质粉砂岩<8>。

该中间风井施工处地质状况不良，主要从安全角度考虑决定采用逆作法施工。中间风井主体结构为地下明挖5层双柱3跨结构，围护结构采用钻孔桩+砼内支撑支撑体系，采用明挖逆做法施工。其主要施工顺序为：进行第一次土方开挖，施做第一道支撑→进行第二次土方开挖，施做防水层，混凝土支撑梁施工，侧墙施工→进行第三次土方开挖，施做防水层，混凝土支撑梁施工，侧墙、柱子施工→重复上一步骤，依次施工至完成负五层。

图1 中间风井结构纵剖面示意图

3施工重难点分析

该工程的主要特点为：a、基坑平面尺寸小，只有33.6×22.8m；b、基坑深度大，深为33.970m；c、采用逆作法施工。因此，在施工过程中主要有以下重难点：

（1）土方开挖及运输困难。中间风井平面尺寸小，作业空间有限，无法使用大量挖土机械，且挖土机械在基坑内不能灵活操作，对工效影响大；同时，中间风井深度大，垂直运输土方困难。在本工程中，土方开挖占用时间较长，土方开挖的工效降低，将对工期产生较大的影响。

（2）侧墙模板支撑体系施工是重难点。由于本工程为逆做法施工，每一层土方开挖、结构施工完成后才能进行下一层施工。按常规的地下结构顺做法，其侧墙模板支撑体系一般采用满堂脚手架，每次结构施工完都要将脚手架拆除后方可进行下一层施工，本工程如采用满堂脚手架体系将不能满足工期要求。并且中间风井主体结构侧墙厚为800mm，侧墙支模为单侧模，層间净距有超过5m，如何确保侧墙模板支撑体系的刚度、强度是本工程模板施工的难点。

（3）每层结构的腰梁及支撑梁施工是重难点。逆作法施工是从上往下每开挖到下一层底板结构深度时便开始施工下层结构的腰梁和支撑梁，这时该层侧墙还未施工，腰梁与支撑梁与已完成的上层主体结构之间无任何连接，而是直接放置在地基土上。因此，如何保证腰梁和支撑梁不发生位移和变形是重点考虑的问题。

（4）墙与柱子的混凝土浇筑口设置是重难点。由于采用全逆做法施工，每层墙柱混凝土需与上层梁板结构连接，顺作法常规的上方浇注口被上层梁板所遮盖，浇筑施工困难，且如何设置混凝土浇注口，使侧墙混凝土浇注方便，填充密实，并与上层结构严密连接，均是主体结构施工中须解决的一个重点问题。

（5）下层墙柱与上层梁板结构之间的施工缝质量是施工重难点。浇筑下层墙柱前，上层梁板结构已经完成，后浇的下层墙柱须与上层梁板结构连接，由于混凝土的干缩作用，施工缝的位置往往随着混凝土的凝固而产生沉降裂缝，这在施工中必须引起重视。

4关键施工工艺

4.1土方开挖施工

为在有限的空间内取得较大的工效，井下不宜使用太多挖土机械，只采用了两台PC200挖机，一台用于挖土，一台用于转运土方。地面则使用一台长臂抓斗机将井内转运到特定位置的土方运至地面。当基坑开挖到较深抓斗机臂长不够而抓土范围减小时，可在井内搭设出土平台，并通过挖土机将土方转运到平台上，再使用抓斗机将渣土运出井内。

土方开挖方式为在基坑长度方向上分层分段，对称平衡开挖，每层开挖深度控制在2m左右[1]。每段土方开挖到支撑梁底0.5m后暂停开挖，插入基面处理、防水层及结构施工。

4.2侧墙模板支撑体系施工

为了保证侧墙模板支撑体系的刚度、强度，并为了加快施工进度，满足工期要求，根据逆作法的施工特点，侧墙模板支撑体系选用钢桁架。在每层结构腰梁施工时，于水平方向间隔一定的距离将Φ28钢筋预埋在腰梁内，锚固长度满足规范要求。当安装侧墙模板后，将特制钢桁架与预埋在上下层腰梁中的Φ28钢筋相连接，作为侧墙模板的支撑体系。

图2 侧墙模板支撑体系

4.3牛腿施工

由于采用逆作法施工，每层支撑梁与腰梁先于该层墙柱结构浇注，为了保证支撑梁与腰梁在与上层结构连接前不发生下沉和变形，可沿围护结构在腰梁底部先设置一圈牛腿作为腰梁及支撑梁的支撑。每层土方开挖到可设置牛腿的深度时，在围护结构上植筋，然后在植筋基础上绑扎钢筋、安装模板、浇筑混凝土，等牛腿混凝土达到设计强度后再在其上施工腰梁及支撑梁。

4.4墙柱混凝土浇筑口设置

设计图纸在每层腰梁上预埋了φ108@2000的钢管，当侧墙混凝土浇筑时可利用上层腰梁上预埋的钢管作为浇筑口，但通过现场负一层实践证明，此方法浇注混凝土较为困难。为保证混凝土浇筑质量，决定在侧模上增加浇筑口及观察孔，具体操作是：在模板安装时将侧墙顶层每隔1块模板暂时不固定，作成“推拉窗”的形式，直接使用此“推拉窗”进行混凝土浇注和振捣；且在每两个“推拉窗”之间设置观察孔，作为观察及振捣使用，当混凝土填满模板内侧，从观察孔流出时，及时封堵观察孔并从相邻的预埋管处浇注混凝土。

4.5墙柱施工缝混凝土质量控制

控制墙柱施工缝的混凝土控制主要考虑三方面：一是墙柱混凝土浇筑时一定要与上层结构结合密实；二是减少混凝土的干缩作用；三是对混凝土干缩沉降产生的裂缝准备预防对策。根据以上思路，在措施方面主要采取三点：利用侧模上的浇注口浇筑混凝土，并通过观察孔观察施工缝混凝土的密实情况；科学设计配合比，合理使用外加剂，减小混凝土的水和水泥用量，从而减少混凝土的干缩沉降量；在施工缝位置预埋可重复注浆管，浇注混凝土后，当施工缝出现干缩裂缝时进行注浆填充。

5施工效果

不良地质状况中施工基坑，围护结构施工质量是关键。在现阶段施工质量控制中，无论是采用连续墙或是钻孔桩施做围护结构，在其连接处均或多或少存在开叉等质量缺陷，淤泥及砂通过开叉处渗入基坑，情况严重时可能造成不可估量的危害，逆作法施工可以适度降低围护结构缺陷对主体结构施工进度、安全的影响。此基坑在土方开挖过程中虽出现过因围护结构桩开叉导致的涌泥涌砂现象，但由于采用逆作法施工，封堵渗漏及时，主体结构安全稳定。

侧墙模板支撑体系采用钢桁架支撑，施工简便，受力完全满足支撑要求，墙体成型后墙面平整光洁，无变形大肚子现象，符合设计要求；工程质量良好，质量策划中重点关注的腰梁及支撑梁变形量、混凝土质量、施工缝密实性等情况均符合相关规范要求。

结构腰梁、支撑梁平整度满足设计要求。“推拉窗”、预埋浆管在梁墙接口的设置有效的保证了结构的整体性，结构整体性符合要求。

该逆作法施工中间风井工程质量良好，质量策划中重点关注的腰梁及支撑梁变形量、混凝土质量、施工缝密实性等情况均符合相关规范要求。

6结语

逆作法与传统顺作法相比具有安全、快速的优势，因而被越来越多的应用于地下工程结构施工中。但小平面、大深度的地铁中间风井加上逆作法的特点，也对工程技术人员提出了不同于传统工法的关键工艺及质量控制要点。本文通过介绍一个成功的案例，为类似工程提供参考，同时也为逆作法中间风井施工积累一些经验。

参考文献

[1]林志元，孔少波，等.广州市轨道交通三号线土建施工技术研究.[M].广州：暨南大学出版社，2010

[2]徐至钧，赵锡宏.逆作法设计与施工[M]北京:机械工业出版社.2002

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。