暗挖地铁车站中板顺作与逆作方案比选

2013-11-16周赣

中国新技术新产品 2013年11期

周赣

（中铁四局集团第五工程有限公司，江西九江 332000）

1 工程概况

沈阳地铁二号线沈阳北站站位于铁路沈阳北站站前广场，车站总长155.6m，其中明挖段长118.5m，暗挖段长37.1m，暗挖段为双层三跨三连拱车站，标准段宽25.3m，底板埋深约23.1m，拱顶埋深6.4m，采用PBA洞桩法施工，车站暗挖端接暗挖区间。

暗挖段位于火车站站前北站路的下方，北站路双向8车道，交通繁忙。地面下4～6m为杂填土，往下依次为细砂、中细砂、中粗砂层，水位在地面以下6m。采用坑外管井降水。图1。

图1

2 工程特点及难点

（1）车站结构处于砂层中,砂性土在施工过程中稳定性差，易发生坍塌。（2）地下水丰富，降水量大，防水要求高。（3）暗挖段从风井、风道进入展开施工，施工受到的限制大。（4）工程位于沈阳北站站前繁忙的北站路下方，紧邻地下人防，周边建筑、管线众多，环境复杂、敏感。

3 顺作与逆作简介

3.1 顺作工艺介绍

本工程位于道路下方，设计采用暗挖法施工，顺作法就是在完成拱部二衬、形成桩、柱、拱的支护体系后，在桩、柱、拱支护体系的防护下开挖基坑土方并设置内支撑，进行桩间喷锚，直至开挖到基坑底，然后依次施工结构底板、中板、中板上的侧墙，与拱部二衬连接，完成车站结构的施工，如同明挖基坑的施工。如图2所示。

3.2 逆作工艺介绍。

逆作法就是在完成拱部二衬、形成桩、柱、拱的支护体系后，在桩、柱、拱支护体系的防护下开挖基坑土方，进行桩间喷锚，开挖到中板位置后，停止土方开挖，先浇筑中板结构及中板以上的侧墙，与拱部二衬连接，然后继续开挖中板下方的基坑土方直至基坑底，然后施工结构底板、底板以上的侧墙，与中板连接，完成车站结构的施工。如图3所示。

4 顺作与逆作的比选

在目前暗挖地铁车站的施工中，顺作法和逆作法均在应用，综合多个工程的施工实践，顺作与逆作主要存在如下的差异。

4.1 安全

顺作法一次开挖到基坑底，设置钢管内支撑。逆作法在基坑开挖到中板深度时先施工结构中板，用中板代替内支撑，并与拱部二衬连接成一体，既降低了基坑一次性开挖的深度，又为后续的基坑开挖提供了结构作为支撑，增强了基坑的稳定性，有利于基坑的施工安全和稳定。

图2 顺作工艺流程图

4.2 质量

顺作法在中板上侧墙与拱部二衬的连接处设置一道逆浇施工缝，逆作法在中板上侧墙与拱部二衬、底板上侧墙与中板的连接处各设置一道逆浇施工缝，同时增加了一道钢筋接头，增加了施工难度，但逆浇施工缝和钢筋接头的施工工艺比较成熟，对质量没有影响。顺作法和逆作法的施工质量均是可靠的。

4.3 技术难度

顺作法与明挖基坑相同，施工简单，工人掌握的比较熟练。逆作法工艺相对复杂一些，如中板设置地模、中板下土方开挖、两道逆浇施工缝等。在目前，这些工艺都比较成熟，没有技术难度，对操作工人进行培训后均能较好的完成施工。

4.4 进度

顺作法先开挖土方，后施工结构，各工序连续；逆作法土方分两次开挖，结构分两次浇筑，中板下方土方开挖空间小，施工工期略长于顺作法。

4.5 经济性

顺作法的土方开挖功效高，施工进度快，但需要安装内支撑，中板需要搭设满堂脚手架，顺作法和逆作法总体的施工成本相当。

5 逆作法的实施

拱部二衬浇筑完成后，在桩、柱、拱的防护下进行基坑开挖和内部结构的施作。

5.1 基坑开挖

（1）拱部二衬浇筑完成，围护桩、中间梁柱以及拱部形成基坑的围护体系后，即可进行基坑开挖。（2）基坑采用挖掘机开挖，装载机倒运，土方从竖井用提升架吊装。（3）基坑开挖进度主要受提升架出土能力的制约，所以提升架的配置必须考虑基坑开挖出土的需要。（4）基坑开挖遵循"分层、分块"的原则，结构顺作时根据内支撑的位置进行分层，结构逆作时根据结构中板的位置进行分层。（5）受结构的限制，开挖纵向分成槽状，由一端向另一端推进。防止施工机械碰撞结构和支撑。（6）钢支撑以及钢围檩从竖井口分节吊入，用装载机运至安装位置，就地拼装成型，用挖掘机辅助安装。（7）开挖出结构施工作业面后立即进行结构的施工，尽快完成混凝土浇注，封闭基坑。

5.2 结构施工

（1）结构逆作就是基坑先开挖到中板底，施工中板，然后开挖到基坑底，施工底板。（2）基坑开挖到中板底，停止开挖，施工中板。侧墙施工缝留在中板倒角以下。（3）中板采用土模法施工，基础人工开夯实平整，铺双层方木基础，竹胶板模板。（4）先铺中纵梁和边墙的模板、安装钢筋，回填后再铺中间部分的模板。（5）浇筑完成后板面不得堆载负重，防止基础浸水，待混凝土强度达到设计值的100%后方可开挖中板下方基坑，拆模。（6）中板施工完成后，中板和拱部之间结构形成封闭，由结构中板替代了内支撑，增强了基坑的安全。（7）合理安排开挖和中板浇筑的施工工序，使得基坑开挖能够连续进行。（8）底板和侧墙的施工同顺作法。

图3 逆作工艺流程图（前七步同顺作法）

6 逆作法的主要控制点

暗挖逆作法与顺做法的主要不同点，即主要控制点有以下几点。

（1）施工组织。逆作法施工先浇筑中板及中板以上的侧墙，在中板混凝土强度达到设计值之前，不能开挖中板下方的基坑，继续施工下一段中板后，第一段中板下的基坑就无法从同一个方向进行开挖，需要在另一个方向设置基坑开挖的通道，也即逆作法需要从车站的两个方向分别开挖中板以上和中板以下的基坑，若从一个方向开挖，则在所有中板浇筑完成后再进行中板下基坑的开挖，施工工期延长。（2）结构防水。逆作法施工增加了逆浇的水平施工缝，外包的防水卷材需要多次预埋接茬，不利于结构防水的质量控制。逆浇水平施工缝的防水材料安装要牢固，与上方的混凝土完成密贴，混凝土浇筑时设置加高的进料、振捣漏斗，确保施工缝处混凝土的密实。必要时对施工缝进行注浆密封。（3）钢筋连接。逆作法施工是的结构的竖向主筋需要多次预埋接茬，增加了钢筋接头的质量控制难度。本工程采用一级滚轧直螺纹连接接头作为钢筋的连接，为控制接头的连接质量，需要对上层钢筋的预留长度进行精确定位，高度一致，后续钢筋的下料长度根据预留筋的长度精确加工，确保接头钢筋的外露丝扣在1～2个之间。