地铁车站围护结构桩间初期支护模筑混凝土施工的新方法研究

裴如鹏

（中铁一局集团厦门建设工程有限公司，福建厦门361006）

1 引言

厦门市地铁3 号线2 标五工区湖里法院站及湖五出入场线明挖区间围护结构采用钻孔灌注桩+旋喷桩+喷射混凝土。据调查，目前厦门地铁采用钻孔灌注桩施工的基面均采用喷射混凝土进行桩间喷锚支护，在土方开挖过程中因桩间土挖除过程控制不严，导致桩间缝隙较大，喷射混凝土施工后基面平整度效果差、钢支撑安装风险高、防水施工质量差。但是，厦门轨道公司要求车站及附属结构桩间喷层表面处理后不得有渗漏,其湿渍处应符合规范要求，即每100m2面积内不得超过3 处，且每处湿渍面积不大于0.2m2，防水基面平整、干净、无尖锐突出物，平整度用靠尺检查，最大空隙不得超过5mm，且每米长度内不允许多于1 处，并要求平缓变化。喷浆桩之间的方法不再能保证混凝土基础表面的平滑度和渗透,将严重影响铺设防水卷材的质量和钢支撑安装的安全,最后导致主要结构的严重渗漏并影响基坑支撑结构的安全。

为针对上述问题，本文提出地铁车站围护桩间初始支模混凝土施工的新方法。该方法可弥补传统支护桩间湿喷混凝土施工中混凝土表面平整度差、桩间非线性、桩间渗漏等缺陷。

2 施工方法特点

桩间模筑混凝土结构如图1 所示。与传统的喷射混凝土相比，桩间模筑混凝土具有以下特点：（1）模筑混凝土密实度高，自防水性能优于喷射混凝土；（2）在施工过程中可根据围护桩的垂直度以及基坑净宽随时调整模筑混凝土的厚度，且能控制混凝土面的平整度；（3）外观质量可控，防水基面平整度较好，有利于防水卷材的安装和铺设，提高了第一道防水效果；（4）钢围檩及钢支撑安装顺直，标高及轴线位置控制较好，围檩背后无脱空现象，基坑支撑安全系数较高[1]；（5）模筑面平顺，减少抹面工序，降低施工成本；（6）模筑混凝土较喷射混凝土（回弹量）浇筑时材料无浪费，降低材料浪费，降低材料成本；（7）模筑混凝土根据浇筑速度可运输4～8m3，较喷射混凝土每次只能运输2～4m3，减少了运输成本；（8）施工工艺较为简单，作业人员易于实施，且施工速度快；（9）较喷射混凝土对环境污染小，施工过程中无粉尘，适合在城市施工。

图1 桩间模筑混凝土结构示意图

3 适用范围

基坑围护桩桩间模筑混凝土的施工方法适用于采用钻孔灌注桩作为基坑围护结构的地铁车站及附属出入口、管廊、房建及下穿通道等深基坑围护结构。

4 施工工艺流程

工艺原理：桩间模筑即采用创新工艺，将喷射混凝土优化为现浇混凝土，即采用在围护桩临空面安装模板，模板采用植筋反拉加固，然后采用浇筑混凝土的方式进行施工。

工艺流程：土方开挖→人工清理桩间土→测量及围护桩侵线处理→打孔植筋→安装钢筋网片→模板安装、固定→复测模板→混凝土浇筑→拆模洒水养护→填充缝隙。

5 施工方法

5.1 施工准备

钢筋网片于模筑混凝土施工前进场，并报送监理旁站送检合格，材料进场后分区堆码，并进行上盖下垫。混凝土采用商品混凝土，由喷射混凝土改为浇筑混凝土，须提前进行混凝土配合比验证。

5.2 土方开挖及修整

网喷土方开挖采用人工配合机械开挖，机械开挖土方每步2.0m，至少应留置0.2m 以上的距桩土层进行人工清理，防止机械开挖将过多的桩间土带下。严禁采用机械开挖桩间土，人工修正桩间土壁，将松散的土方全部清理，使之满足混凝土厚度要求和保证混凝土浇筑过程中泥土进入。

5.3 测量及围护桩侵线处理

由测量组精确定位，标记出侵线的桩基，对于侵线的桩应将突出部分凿至与浇筑混凝土面相平。钢筋网片在此断开，但是横向加劲筋应连续通过。对于凸出较多的，且凿出主筋后仍不能满足网喷面要求的桩，应上报做特殊技术处理。对于凹进去的桩，应尽可能保留桩外土，采用人工铲平到网喷前的位置，减少喷射混凝土数量。

5.4 打孔植筋

对桩内侧的施工作业面进行凿毛处理，能有效增加模筑混凝土附着力。模板及钢筋采用锚拉的方法进行固定，模板和钢筋安装前，采用钻孔植筋的方式在围护桩上钻孔并使用植筋胶植入φ16mm 螺纹钢，作为模板安装加固时的拉杆件。植筋采用HRB400φ16mm 钢筋，同一水平面每根桩基植筋2 排，间距50cm，水平间距50cm，植筋深度为30cm,并采用高强度锚固剂进行锚固。植筋时须将桩上杂土清理完，定位放线，钻孔严格按照定位孔打孔，如若定位孔受桩基主筋影响，可以水平方向位移打孔，严禁竖向位移。打孔时不得将筋植在土体中，必须保证抗拔力要求[2]。

5.5 钢筋安装

基坑围护桩由钢筋钢丝网与固定钢构成, 模具钢筋网使用φ6.5mm150mm×150mm 完成钢网所提供的材料, 直接与种植垂直杆在网前焊接连接,横向固定与φ16mm 钢筋,并使用φ16mm钢筋横撑,设置间距为2m，强化了单面焊不得少于10d。

钢筋安装等满足桩基结构内部线，部分桩凿后除了入侵，网格或括号可以断开连接，钢桩之间的联系，只有当桩基结构侧线，钢丝网和固定支架必须所有连接，网圈褶皱，搭接长度应不小于20d 和不小于150mm, 以确保后浇注混凝土强度要求，钢丝网片与墙面的绑扎距离不小于20mm。

5.6 模板安装、加固

安装前，应对模板进行检查和清洗，以确保模板表面平整，并刷脱模剂。模板混凝土按纵断面20m，纵断面2m 层施工，模板安装在不同截面。根据车站的主体结构和混凝土结构模式的施工特点，对混凝土模板的模量进行安装和加固，活动端采用一端固定一端的单向支撑加固方式。桩之间使用单边竹胶合板模板,第一个垂直肋使用10cm×10cm，约30cm，第二名与φ48mm 钢筋横肋，每50cm，植入钢筋部分提前扩展模板和横向钢筋焊接在一起的底部模板采用海绵块封堵密实,避免混凝土从底部漏出。

为保证浇筑过程中模板的稳定性，每1m 布置1 道φ48mm 钢管，在模版顶口及底口斜撑模板。为保证模板安装过程中人员安全，须在外侧搭设门架做为安全作业平台，门架采用1219 型标准门架，宽度为1200mm，高度为1900mm，门架顶部挂设踏板和设置安全防护栏，确保作业人员安全，同时，施工时作业人员佩戴好安全带和安全帽。模板加固完成后，采用竹胶板制作简易溜槽，以方便混凝土的浇筑。图2 为模板加固示意图。

图2 桩间模筑模板加固示意图

5.7 混凝土浇筑

混凝土由C20 细石商品混凝土制成，由泵车泵送或25t汽车起重机运输浇注，由插入式振动器和橡胶锤捣打。

5.7.1 混凝土的灌注

1）浇筑准备工作

混凝土浇筑前，检查模板、支架、钢筋符合要求后方能浇筑。同时，详细检查模板底部和侧面两端封堵情况，防止浇筑混凝土时漏浆。

2）混凝土的浇筑高度

混凝土自高处倾落的自由倾浇高度，即从料斗、溜槽、串筒等卸料口倾落入模板的高度，不应超过2m。

3）混凝土浇筑层厚度与振捣

模制的混凝土分2 层浇筑，第一层先浇筑，高度约1m。浇筑过程中，用振动器和橡胶锤在模板外侧轻轻振动或敲打，保证混凝土均匀沉到底部。第一层浇筑完成后，将第二层浇筑至顶标高，反复进行振捣作业，保证混凝土密实均匀。

采用插入式振捣时，混凝土浇筑层厚度，应不大于振捣器作用部分长度的1.25 倍。每一振点的振捣延续时间，应将混凝土捣实至表面呈现浮浆和不再沉落为止；且移动间距不大于作用半径1.5 倍。插入振捣器应尽量避免碰撞钢筋，更不得放在钢筋上，振捣机头开始转动后方可插入混凝土内，振完后应徐徐提出。振捣靠近模板时，插入式振捣器机头必须与模板保持一定距离。

根据模筑混凝土的结构特点，模板与桩壁内侧紧贴，模筑混凝土放料时因每间隔1～2m 均匀卸料，防止一处放料造成混凝土堆积，造成模板涨模或跑模。浇筑平面示意如图3 所示。

图3 模筑混凝土浇筑平面示意图

浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇，其间歇时间应尽量缩短，并应在第一层混凝土凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕[3]。间歇的最长时间应按所用水泥品种、气温及混凝土凝结条件确定，一般超过2h 应按施工缝处理。浇筑混凝土时，应经常观察模板两侧缝隙处及底部有无漏浆情况，发现有漏浆情况时应及时封堵，避免影响模筑混凝土面的美观以及造成混凝土浪费。

模筑混凝土施工时，上下分层之间预留30cm 间隙以便于下一层混凝土浇筑，待上下层浇筑完成后采用C20 微膨胀细石混凝土人工对30cm 预留施工缝进行填充，具体施工步骤如下：（1）上下2 层模筑混凝土浇筑完成达到强度后进行拆模；（2）清理与围护桩以及上下层模筑混凝土接触面，凿除浮浆，露出新鲜混凝土面；（3）裁剪钢筋网片大小使其能够恰好敷设到该缝隙中，调节好平整度，将其焊接在预埋桩壁内侧的钢筋上焊接固定；（4）采用C20 微膨胀细石混凝土人工分两层进行填充，第一层厚度约为4～5cm，将钢筋网片基本填充覆盖，完成第一层施工后再进行第二层填充，并用水泥刀进行抹平修饰，使其与上下层模筑混凝土平整一致。

5.7.2 混凝土的养护

混凝土浇筑完后，应在12h 内加以洒水养护，养护时间要保证不少于7d。养护用水的质量与拌制混凝土相同。每天浇水的次数，以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为宜。

6 材料与设备

6.1 主要材料

主要材料为：（1）混凝土：桩间采用强度等级为C20 的混凝土；（2）钢筋：采用HPB300、HRB400 钢筋，其中钢筋网采用φ6.5mm150mm×150mm 成品甲供材钢筋网，植筋为φ16mm 的螺纹钢；（3）植筋胶：高强度锚固剂；（4）模板系统：模板采用1800mm×900mm×15mm 的竹胶板，竖向背楞采用10cm×10cm方木，横向背楞采用48mm 双拼钢管和卡扣组合。

6.2 主要设备

振动棒、吊车、电焊机、电钻、吹风机、植筋、挖机、空压机、龙门吊、汽车泵。

7 质量控制

设置现场工程质量控制机构，配备足够的有经验的技术人员、质检人员、管理人员和操作人员，同时对模筑混凝土施工班组进行技术、安全交底，明确相关施工要求。基坑开挖严格按编制的基坑开挖方法组织施工，分层分段开挖，控制好开挖的长度和深度，并及时对桩间及桩位露出的松散土方进行人工清除，以免后期混凝土浇筑过程中，有泥土进入，影响混凝土质量。模筑混凝土施工过程中，应及时对围护桩的垂直度及基坑净宽等进行测量，根据测量结果调整模筑混凝土的厚度。

7.1 植筋间距及轴线质量把控

同一水平面每根桩基植筋2 排，间距50cm，水平间距50cm。在需要植筋的位置用墨线弹好线，提请监理单位验线后方可钻孔。钻孔严格按照定位孔打孔，如若定位孔受桩基主筋影响，可以水平方向位移打孔，严禁竖向位移。

7.2 植筋深度质量控制

钻孔采用电锤钻孔，钻孔时要保证孔的平直度。要保证钻孔的深度，钻孔深度根据钢筋直径而定为15d（d 为钢筋直径），且不小于300mm。钻孔深度验收为全检，确保孔深满足要求。

7.3 植筋效果质量控制

植筋效果质量控制主要包括：（1）钻孔直径大于钢筋直径3～6mm，清孔工具采用塑料毛刷和气筒。毛刷的直径应比孔的直径大5mm。用毛刷反复刷孔的侧壁，然后用气筒吹出孔内灰尘，重复以上程序直到孔内吹不出灰尘为止。将彻底清理好的孔用棉花球塞住防止进入灰尘等杂物。（2）植筋胶施工，值筋胶采用质量可靠品牌，用专用注射胶枪灌胶，前三枪胶水必须废弃不用，从孔内底部开始注胶，约达孔深的2/3。（3）安装锚固植筋，将钢筋的表面杂物用钢丝刷或电动钢丝刷清理干净。将钢筋均匀用力转入孔内。（4）按建议固化时间等待药剂固化，其间不要对钢筋碰撞或敲击，锚固钢筋在强度达到100%后进行下一步工作。

8 安全措施

施工过程中，应采取以下安全措施：（1）作业人员必须经过培训上岗，技术人员应加强现场指导，严把安全质量关；（2）所有施工人员必须戴安全帽，特殊工种按规定带好防护用品；（3）龙门吊、挖机、空压机等施工机械设备，在投入使用前，按安全技术标准进行检测、验收，确认机械状况良好，能安全运行的，才准投入使用；各种机械设备操作人员都必须经过培训合格后，持证上岗；（4）施工现场不能使用拖线板，电焊机、空压机等设备一律装随机控制交流接触器或铁壳开关，并接保护零线，不使用倒顺开关；电动机械及手动工具均设三级漏电保护装置，设备使用前，先检查电源、电机及电器的绝缘是否良好等，确保一切正常后，方才操作；临时用电线路的安装、维修、拆除，均由经过培训并取得上岗证的专业电工完成，非电工不准进行电工作业，发现用电隐患需及时整改。

9 结论

厦门地铁3 号线2 标五工区湖里法院站及湖五出入场线延湖里区枋湖北二路布置。明开挖方法用于车站主体施工，钻孔灌注桩围护结构的直径1000mm+800mm 和高压旋喷桩止水帷幕站采用混凝土施工方法的模式，基础水平的外观质量控制，线性直，光滑的表面，良好的防水板、铺设和钢桁条和钢安装合适的异性恋，高度和轴位置控制更好，没有人行道的现象背后围檩,基坑支持更高的安全系数，弥补了传统的固定桩表面光滑的混凝土喷射混凝土施工之间的区别，线性不直，缺陷桩之间的渗流, 基地的相关需求指标已经达到铁路公司、建设突出，业主组织厦门轨道交通看到每个单元观察和交流，并得到各参与单位及上级部门的一致好评。