软弱地层城市轨道交通明挖车站关键施工技术研究

李永焕LI Yong-huan

（台州市市政公用工程质量安全事务中心，台州 318001）

0 引言

台州市域铁路S1 线地处温黄平原，属海相软土地层，土质普遍具有天然含水量高、渗透性差、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度指标低、流变性显著的特点，地下车站施工难度较大。台州市域铁路S1 线地下车站设计标准和水文地质情况均类似，本文以S1 线最具代表性的温岭体育场站为例介绍。

1 工程概况

1.1 设计概况

温岭体育场站位于温岭市体育场路与万泉东路交叉口南侧，于体育场路路中设站，西侧为居民楼和商铺，东侧为城市绿带和东官河。车站设计为地下两层两跨（局部三跨）结构，岛式站台，车站主体结构外包总长216m，总宽22.3m，设四个出入口及两组风亭，总建筑面积13684.83m2，采用明挖顺筑法施工。

1.2 水文地质情况

温岭体育场站基坑开挖深度范围内地层自上而下分布如表1 所示。

表1 工程地质一览表

2 重难点分析

①工程地处淤泥质软土地层，且基坑开挖深度和宽度均较大，控制基坑变形和稳定是安全保证。

②地下连续墙成墙质量是确保地下车站施工安全、质量的先决条件，超深地下连续墙在不良地质中成槽易出现塌孔、接缝处夹泥、倾斜等问题，因此，地下连续墙施工是重难点。

③地下车站结构防水问题属质量通病，淤泥质软土地层天然含水量很高，因此结构渗漏水易发生，处理成本高且易反复，是关键把控点。

3 关键施工技术

3.1 水泥搅拌桩

车站地下连续墙槽壁加固、基坑坑内加固、端头加固均设计为Φ850@600 水泥搅拌桩形式，具体参数如表2。

表2 水泥搅拌桩设计参数表

要点总结：当加固深度大于15m 时，为确保加固效果和施工进度，设备选型宜采用三轴搅拌桩或五轴搅拌桩，水灰比宜为1.2～2.0，“两喷两搅”工艺即可满足要求。槽壁加固时，搅拌桩钻杆垂直度控制应尤其重视，两排槽壁加固搅拌桩距离宜外放5～10cm。抽条加固前应结合立柱桩位置调整优化抽条区域，避免立柱桩成孔时一软一硬，造成成孔困难、桩位偏斜、格构柱偏位等问题。车站两端的用于盾构始发、接收的端头加固区宜与槽壁加固、坑内加固同期施工，既能确保端头加固、止水效果，又避免搅拌桩设备二次进场，节省成本且利于现场文明施工管理。

3.2 地下连续墙

地下连续墙设计墙厚为1000mm，采用6m 标准幅宽，成槽深度为48～51m，最大钢筋笼重为64t，属超深地下连续墙。

3.2.1 导墙

导墙采用“┐┌”型钢筋混凝土结构，是一个常被忽视的一个工序，而导墙是保证地下连续墙位置准确和成槽质量的先决条件，在施工期间，导墙经常承受钢筋笼、成槽机、履带吊等静、动荷载的作用，因此十分重要。

要点总结：鉴于成槽工艺和设备本身的施工偏差，为保证连续墙不侵限同时不会造成主体结构超方严重，在放线时将导墙中轴线按连续墙设计中轴线外放10cm；考虑成槽机抓斗进出顺利，导墙施做时宜比设计放宽4～6cm（沿中轴线向两侧各外放2～3cm）。

3.2.2 成槽

成槽是地下连续墙施工中的关键工序，约占地下连续墙工期的一半时间，是缩短工期的关键。同时成槽精度又是保证地下连续墙质量的关键之一，施工前应进行成槽试验，确定施工工艺流程，选择技术参数。

要点总结：

①泥浆：泥浆制备一般均采用组合钢结构泥浆箱，容积按不小于最大单元槽段体积的2 倍考虑。泥浆制作应选用优质膨润土。新配制泥浆必须熟化24 小时以上经检测符合规范要求方可使用。回收再利用的泥浆受地层中土质影响，指标发生变化，为节约成本，需对其进行泥沙分离，处理后的泥浆若指标符合要求则可以再利用，若不符合要求应予以废弃，一定的废浆率也是确保成槽质量的关键。

②槽段开挖：施工前对地下连续墙槽段进行分幅设计，确定首开幅，分幅长度根据支撑设置位置、地质情况、地面环境、起重能力、混凝土和泥浆供应、挖槽设备性能参数等确定，一般为6m 居多。根据分幅设计结合围护结构图纸把每幅地连墙上的预埋铁件认真梳理后，以交底形式明确，确保后续支撑位置准确。采用“三抓”成槽法施工，如图1 示意了“Z”型槽段、标准槽段、“L”型槽段抓槽顺序。

图1 抓槽顺序示意图

③验槽、清孔：成槽后利用超声波检测仪对槽身垂直度、深度进行检测，采用反循环清孔，并利用“撩抓法”进行槽底沉渣清理，检测泥浆指标符合要求后安装钢筋笼、导管，期间要做好施工组织，缩短等待时间。

④接头质量控制：接头质量与围护结构受力和地连墙渗漏水息息相关。对于连接幅和闭合幅，在成槽后应先刷壁，刷壁采用自制的可与成槽机固定架连接的新型刷壁器进行，与传统吊机刷壁相比，工效高、效果好。刷壁作业需专人盯控，防止作业人员仅刷基底以上部分，从而影响围护结构整体受力。做好防绕流也是确保接头质量的关键环节，主要有4 个方面的措施：在H 型钢侧面焊接宽50cm的止浆铁皮，沿H 型钢通长布置；在止浆铁皮的外侧焊接50mm×50mm 等边角钢，沿H 型钢通长布置；沿待浇筑幅H 型钢背后填充袋装碎石封堵；超前开挖下幅槽段，即混凝土初凝后就开挖H 型钢一侧的土方，这是对前三个防绕流出现意外后的弥补措施，是最后一道防线；上述4 种措施相互配合发挥作用，布置图如图2 示。

图2 防绕流措施图

3.2.3 钢筋笼

地连墙钢筋笼重且长，需双机抬吊、空中翻身、带载行走等工序，属超危大工程，应重点把控。

要点总结：钢筋笼加工平台宜采用工字钢制作，槽钢平台易变形；吊装作业前严格按照吊装令进行条件核验，尤其对桁架筋焊点、吊点位置和焊接情况、钢筋笼上的杂物情况详细检查，确认具备条件后方可试吊；同时应检查预埋钢板、预埋接驳器的数量和位置的准确与否，以免为后续施工带来麻烦。

3.3 基坑开挖

温岭体育场站是标准地下二层车站，标准段宽22.3m，开挖深度20.8m，端头井宽31.5m，开挖深度22.7m。基坑开挖是地下车站施工中的又一超危大工程，十分重要，应遵循开挖原则如表3 所示。

表3 基坑开挖原则明细表

3.3.1 设备选型

地下车站施工是典型的流水作业，各工序间存在极强的逻辑关系，快速进行土方开挖是车站总体施工进度的前提，而科学合理的开挖设备选型又是土方开挖效率的保障。根据台州地区水文地质情况，经现场试验对比分析，总结出经济、高效、节能环保的不同开挖深度下的配套机械组合如表4 所示。

表4 开挖机械配套组合表

3.3.2 开挖技术措施

①基坑开挖必须在围护结构封闭且地下连续墙、冠梁和第一道混凝土支撑达到设计强度后进行。若车站采用从一端往另一端的总体施工顺序，根据监测数据分析，为安全、合理组织流水施工，首道混凝土支撑整体推进50%以后即可从已施工支撑端进行土方开挖，但必须确保首道砼支撑超前土方开挖4 根砼支撑以上。

②混凝土支撑应突出一个“快”字，混凝土可适当添加早强剂，提高早期强度，有利于控制基坑变形。

③钢支撑的土层开挖时采用中间拉槽的盆式开挖方式，对于控制基坑变形效果显著。

④充分利用时空效应施工法：目前，利用时空效应原理进行深基坑施工已在业内得到广泛应用，在确保基坑和周围环境安全方面效果显著。若能科学控制开挖空间和时限，过程中切实做到了限时限量、随挖随撑，还能优化坑内加固设计。

5○实行信息化施工：由于岩土工程具有诸多不确定性，除了先进的理论建模之外，还要靠加强监测等信息化手段反馈、指导施工。根据实测的监测数据整理成图表，将数据和预警值对比并分析其变化趋势，适时调整土方开挖和支撑安装这两个工序，使基坑处于安全状态。

3.4 车站主体结构

车站主体结构底板厚度为1000mm，站台层侧墙厚900mm，中板厚400（450，600）mm，站台层侧墙厚800mm，顶板厚800mm。

要点总结：常规施工要点不在此赘述，以下仅是一些针对性的、建议性的、指导性的总结。

①车站设计为复合墙墙体系，两墙间防水层施工很重要，而基面处理又是防水层施工质量的关键环节，在实际施工时，却往往因为赶工期而导致基面处理不到位，留下隐患。其实，基面处理可穿插在土方开挖时进行，既能确保质量，又不占用结构施工时间。

②严格控制侧墙拆模时间。在地铁施工中，渗漏水是个顽疾，施工单位为此付出的代价也十分巨大。施工中，我们发现一个奇怪的现象：开挖后地连墙渗漏水轻微，而结构回筑后侧墙产生大面积渗漏水（裂缝）。为此，我们开展了QC 活动，找出了“拆模时间”这个要因。很多人把侧墙模板当成普通侧模（非承重）对待，拆模过早，通过监测数据可知，地连墙的水平位移是动态变化的，变化产生的力会加载到侧墙上，因此侧墙模板应严格按照承重模板进行拆模控制。经实验，侧墙拆模时间按龄期5~7 天控制并进行带模养护，渗漏水改善达85%。

③优化钢换撑。钢换撑影响满堂架整体性且占用时间长、拆除困难、成本高。经现场实验，利用满堂架增设水平Ø48 扣件钢管对撑代替钢换撑，易操作、安全、有效、成本低，且能为拆除砼撑提供平台、节省时间，可视情况推广。如图3。

图3 钢换撑优化示意图

4 结语

受土层参数、模型建立、周边环境、施工因素等影响，地下岩土工程施工充满不确定性，海相软土地层更甚。因此，相比较而言，软土地层区域地下站设计较保守，施工风险更高、难度更大。笔者对台州市域铁路S1 线7 个地下车站的施工进行了认真梳理，既有成功经验积累，也有教训总结，以期为台州地区后续深大基坑工程起到优化设计、指导施工的作用。