地铁车站盖挖逆作法施工技术

2016-10-20鄢伟

天津建设科技 2016年3期

□文/鄢伟

地铁车站盖挖逆作法施工技术

□文/鄢伟

随着城市轨道交通的快速发展，建造地铁车站的施工环境越来越复杂。以天津地铁5号线津塘路站为例，介绍了在复杂周边环境、软弱地层中盖挖逆作法施工工艺及关键技术措施，该工艺对地铁深基坑工程提高施工效率、对周边环境影响较小，具有良好的社会效益和经济效益。

地铁；车站；深基坑；盖挖逆作

1　工程概况

天津地铁5号线津塘路站为地下双层双柱三跨箱型结构，侧式车站。车站总长为176.3 m，标准段净宽25.3～26.1 m，端头井宽26.5～28.25 m，最大开挖深度约23 m。车站设2个出入口和2组风亭。

车站周边环境复杂，车站西侧为东风立交桥，立交桥桩基为φ1 200 mm灌注桩，桩长54 m，距基坑7.08～11.35 m，桥下为红星路，车流量较大。北侧建筑物为2栋6层住宅楼，筏形基础，距基坑35 m。南侧建筑物为大直沽变电所，地下4层、地下1层，距基坑45.6 m。东侧为切改的自来水、雨污合流、通讯等管线，距基坑18 m。

基坑区域深度65 m内土层以粉质粘土、粉土为主，基坑底板大部分位于82粉土中，地质条件相对较差。地下水以潜水、微承压水、承压水为主。

2　围护结构施工

2.1CSM水泥土地下连续墙施工

为保证北侧东风立交桥基坑施工时的安全及作为浅基坑的围护结构，在靠近东风桥及端头井侧在地下连续墙外设0.8 m厚CSM水泥土地下连续墙，深度加固至基坑底部以下10 m。

采用BG40主机进行施工，内插工字钢，水泥掺入量为20%，加固要求qu28≥1.5 MPa。CSM水泥土地下连续墙由一期槽段墙和二期槽段墙相互间隔组成。施工采用“硬铣工法”即：先施工一期槽段墙，当达到一定硬度后再施工二期槽段墙。其优点在于二期槽段墙施工时不会将泥块掺杂到相邻已完成的一期槽段墙内，保证墙体质量。

2.2地下连续墙施工

津塘路站采用“两墙合一”形式地下连续墙，共82幅，最大深度51.8 m，钢筋笼最大质量约70 t。“两墙合一”地下连续墙相比临时围护地下连续墙的施工在垂直度、平整度、接头防渗及承载力等几个方面有较高的要求。

2.2.1垂直度控制

为确保成槽精度及施工要求，采用进口成槽机成槽，采取先抓两侧后中间的三抓成槽。抓斗入槽、出槽慢速、稳定，每斗进尺深度控制在0.3 m左右。

成槽过程中通过操作平台上的垂直度自动纠偏装置进行垂直度跟踪观察，做到随挖随纠。成槽后，用超声波探测仪100%检查成槽情况，如垂直度超过规定，立即处理。

2.2.2平整度控制

对于易发生槽段坍塌等槽段，采用水泥搅拌桩将地下连续墙两侧土体进行加固，以保证槽壁的稳定性。采用优质膨润土泥浆护壁，泥浆随着出土及时补入，保证泥浆液面高度等。

2.2.3提高竖向承载力措施

1）将地下连续墙长度适当加长，使底部置于较好的持力层（为1粉质粘土层）。

2）对地下连续墙墙端采取墙底注浆加固来消除墙底沉淤，加固墙侧和墙底附近的土层。

3）对于较深的槽段，钢筋笼需对接，下放时间较长，可在钢筋笼对接完毕后将其整体提出，再用成槽机重新清一遍槽。

2.2.4接头防渗技术

1）为保证混凝土灌注后接缝处密实、不渗漏，采用钢丝刷和钢钎刷紧贴工字钢凹面分别进行刷壁，不少于20次。

2）地下连续墙接头采用H型钢接头，接头避开施工缝、诱导缝等位置。

2.2.5防绕流措施

1）将H型钢底端加长300～500 mm，插入槽底土层中，以阻挡混凝土从槽底流向相邻槽段。

2）将H型钢顶端验伸至导墙内，防止混凝土翻浆从槽顶两侧溢出。

3）在工字钢两侧，沿笼体通长设置1 mm的薄铁皮，宽0.5 m，封堵接头钢板与槽壁间空隙，使混凝土不能从两侧绕流。

4）成槽后吊装钢筋笼，在空腔内填碎石，每回填3～4 m，用接头箱压实。

2.2.6接驳器标高控制

1）以钢筋笼顶端水平筋为标准，计算钢筋笼上的标高并做好记录，在每层钢筋及接驳器位置处增设水平筋与预埋钢筋及接驳器连接，控制连接件的垂直位置。

2）控制导墙面标高，导墙面标高应较平整，在下放钢筋笼前应对该幅槽段导墙面标高用水准仪进行复核，提供调整搁置点高低的依据并标出该槽段的中心线。

3）控制钢筋笼的中心线。钢筋笼制作时，标出中心线，通过在上口焊接一小段钢筋的方法，可清楚地标明钢筋笼的中心位置，根据此中心线安放预埋钢筋及接驳器接头。钢筋笼吊放时务必使此中心线同导墙上的中心线对准，保证预埋钢筋及接驳器的水平位置。

4）为确保预埋筋及接驳器最终埋设标高，通过调整钢筋笼顶部吊环在导墙顶面搁置点的标高实现钢筋笼竖向的精确定位。

2.3永久格构柱施工

车站共设置永久格构柱36根，与地下连续墙一起作为各层板面的支撑体系。为“一柱（格构柱）一桩（钻孔灌注桩）”，设计要求格构柱的垂直度偏差控制在1/300以内，桩位定位偏差控制在±5 mm以内。为提高施工精度。

2.3.1钻孔灌注桩的成孔质量

1）采用角度交汇法进行桩位放样，将桩中心5 m范围内的地面找平夯实。

2）选用大于桩径100 mm、厚20 mm、高3 m的钢护筒进行桩孔定位，同时将控制点引至5 m开外的地方，以便随时复核。

3）采用正循环GPS-20钻机施工，每3 m检查一次垂直度，如不符合要求及时调整钻机。

2.3.2格构柱安装控制

1）格构柱由专业厂家加工。由于柱顶面位于地下不同高度，采用可拆卸式的工具柱作为格构柱的接长、固定和校正部分。

2）钢筋笼现场加工，在钢筋笼顶部设置五道井字形钢筋定位卡，用来固定格构柱。

3）钻孔完成后，根据计算好格构柱4个方位角坐标点放线，定位偏差＜2 mm。

4）根据放好的坐标点，安装定位器（由基座和定位盘组成，有8个螺杆用于格构柱的定位，四角有4个千斤顶用于调整垂直度），使定位器中心与桩中心重合，与格构柱方位大致一样。

5）钢筋笼采用吊机吊装，缓慢放入孔中，外露5 m。吊装格构柱，整体吊入钢筋笼中，用两台全站仪从90°方向控制垂直度和定位准确性。

6）将格构柱与钢筋笼按要求焊接完成后，整体一起吊装入孔，每下降3 m进行一次垂直度的测量和矫正。

7）格构柱下放到离设计标高4～5 cm时，把定位方位角的4个点引测至定位器附近，使用定位器螺杆调整格构柱的方位，保证格构柱中心、垂直度及方位符合设计要求后，上紧螺杆，将格构柱用插杠穿插固定在定位器上。

8）将定位器与钢护筒连接增加其稳定性；下放导管严禁碰撞格构柱，用混凝土泵车浇筑混凝土，严禁行车碰撞定位器。

9）待混凝土完成24～36 h后，孔内对称回填碎石。

3　基坑开挖技术

3.1出土口设置

基坑除顶板采用明挖以外，中板和底部采用盖挖法施工。为提高土方开挖的工作效率，合理设置出土口是关键。

本工程在满足结构受力要求的前提下，因受现场施工条件和顶板无法承受施工荷载，只能将5个出土口设置在远离东风桥侧，均匀分布，距离控制在30 m以内，使出土口面积达到120 m2。5个出土口加上两侧盾构吊装孔既满足挖掘机最多二次翻土的要求，又能够满足盖挖通风照明的要求，同时中板和顶板出土口相对应，为主体结构施工提供了便利条件。通过出土口的合理布置，出土量达到了1 000 m3/d。

3.2盖挖土方开挖

挖土总量约11.4万m3，分4次挖土。按照“时空效应”理论，做到“分层、分块、对称、平衡、限时”的开挖，随挖随浇筑混凝土垫层。

开挖前，通过降水试验检测整个基坑围护结构封闭性。开挖中遵循遵循“先降后挖、先探后挖、先支后挖”的“三先后”原则，分4个区同时进行，使用人工配合小挖土机开挖，运至出土口处，由长臂挖掘机到运至地面运走。

采用通道式开挖方式，即在每一层的土方施工中，在横断面跨中开中槽，由两端纵向相向掘进；中槽纵向贯通后，由中槽向两边跨横向挖土并由中槽贯通面向开挖面背向开挖作业。开挖时，严格控制标高，地下逆作部分，可以局部超挖。挖土过程中，重点保护降水井、格构柱和预留的钢筋。在降水井和格构柱边采取人工挖土的方式。

土方开挖过程中，加强对格构柱及地下连续墙的竖向位移观测，当出现超过控制值时，采取柱间增加剪刀撑，局部节点压重，加快或放慢挖土等措施。

车站施工完毕后，地下连续墙和立柱最大沉降值为13.57、13.36m，小于设计要求的20 mm；立柱与地下连续墙差异沉降为3 mm，远小于设计要求的10 mm。东风桥桥墩差异沉降最大值为2.61 m，小于设计的要求6 mm；周边建筑物沉降最大值为1.32 mm，远小于设计要求的20 mm。

4　主体结构施工

4.1地模施工

各层楼板、纵梁等均采用地模施工，施工时，要保证地模的强度、刚度和精度，最大限度减小地模在结构施工过程中的不均匀沉降。

采用厚10 cmC20素混凝土层，上铺12 mm厚木胶板。土方开挖至标高后，对原状土进行触探试验，局部不合格的地方进行炝灰处理，再夯实。再分段浇筑混凝土至设计标高，见图1。

梁、柱地模侧模采用红砖砌筑，水泥砂浆抹面，表面贴木胶板，底部回填砂子作为预留钢筋、防水卷材等的保护。

图1　梁地模

4.2梁柱节点钢筋处理

为增加格构柱与梁连接节点处支承面，在梁底标高处格构柱上焊接钢牛腿，牛腿由水平钢板和竖向肋板组成。

在格构柱的外侧每面个焊接3根φ28 mm钢筋，长度为3.55 m，增加格构柱与梁、板的有效连接。梁、板钢筋穿越格构柱时，采用在格构柱缀板上开孔通过，严禁在角钢上开孔，钢筋穿孔完成后，在开孔附近用同等钢板补强。

4.3板墙节点钢筋处理

顶板主筋与地下连续墙顶预留的钢筋焊接连接，遇工字钢接头处，增加纵梁增加整体强度。中、底板钢筋通过地下连续墙预留的接驳器连接，中、底纵梁通过植筋方式与地下连续墙连接。遇工字钢接头通过钢筋打弯与工字钢双面焊连接。

4.4侧墙混凝土浇筑

中、底板施工完毕后，即可施工负一层、负二层侧墙。先将前期浇筑混凝土进行凿毛并清洗干净。采用单侧三角形定型钢架模板系统进行施工，模板采用9015定型钢模板，支架拼接成整体结构，间距0.75m。施工时，通过中、底板施工时预留φ25mm螺杆来固定支架，顶部模板做成喇叭口状，其顶面高出混凝土接茬面20 cm。

混凝土浇筑时，分成上下两部分浇筑，在侧墙中部的位置水平安装一排开洞的异形模板，浇筑侧墙下半部分时从开洞模板上下放及振捣混凝土，浇筑至洞口下缘时，封闭洞口，从侧墙顶部的喇叭口浇筑及振捣剩余部分的混凝土。

待侧墙混凝土强度达到2.5 MPa后，拆除接茬处模板，人工凿除牛腿混凝土，混凝土凿至侧墙边缘2 cm处，用高强度砂浆将侧墙面抹平。在混凝土达到设计强度后，通过预留的注浆管进行灌注超细水泥浆回填。

4.5立柱混凝土浇筑

待负二层侧墙施工完毕后，自下而上施工负二层、负一层立柱。模板与浇筑方法同侧墙浇筑。