呂征舟

摘要：地鐵中間風(fēng)井往往具有小平面、深度大的特點。文章通過實例，對逆作法中間風(fēng)井的土方開挖及運輸、側(cè)墻模板支撐系統(tǒng)、腰梁及支撐梁施工、墻柱的混凝土澆筑口設(shè)置、墻柱施工縫等關(guān)鍵工序進行了重難點分析，并列舉了解決措施，為類似工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：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

中圖分類號：TV551.4文獻標識碼：A 文章編號：

1引言

在地鐵工程中，受隧道線路埋深的影響，大部分中間風(fēng)井深度較深，同時地鐵施工在城市中心施工場地受交通疏解、管線遷改困難等不利條件影響難以長時間占用大面積施工場地。根據(jù)地質(zhì)、地面場地狀況，從施工安全方面及便民的角度考慮，部分中間風(fēng)井結(jié)構(gòu)選擇采用逆作法施工。地鐵工程的中間風(fēng)井一般平面尺寸較小，加上深度大，采用逆作法施工，因而與常規(guī)的地下結(jié)構(gòu)順作法相比，其關(guān)注的施工重點和難點有所差異。

2工程概況

廣州地鐵某盾構(gòu)區(qū)間中間風(fēng)井位于廣州市郊的空地，周邊為農(nóng)田，鄰近有一條河流。中間風(fēng)井長×寬為33.6×22.8m，基坑開挖最深為33.970m。地質(zhì)從上到下分層為：0.4m厚的耕植土<1>；6.4m厚淤泥<2-1A>；1.5m厚淤泥質(zhì)粉細砂<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厚全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖<6>；1m厚強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖<7>；中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖<8>。

該中間風(fēng)井施工處地質(zhì)狀況不良，主要從安全角度考慮決定采用逆作法施工。中間風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)為地下明挖5層雙柱3跨結(jié)構(gòu)，圍護結(jié)構(gòu)采用鉆孔樁+砼內(nèi)支撐支撐體系，采用明挖逆做法施工。其主要施工順序為：進行第一次土方開挖，施做第一道支撐→進行第二次土方開挖，施做防水層，混凝土支撐梁施工，側(cè)墻施工→進行第三次土方開挖，施做防水層，混凝土支撐梁施工，側(cè)墻、柱子施工→重復(fù)上一步驟，依次施工至完成負五層。

圖1 中間風(fēng)井結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖

3施工重難點分析

該工程的主要特點為：a、基坑平面尺寸小，只有33.6×22.8m；b、基坑深度大，深為33.970m；c、采用逆作法施工。因此，在施工過程中主要有以下重難點：

（1）土方開挖及運輸困難。中間風(fēng)井平面尺寸小，作業(yè)空間有限，無法使用大量挖土機械，且挖土機械在基坑內(nèi)不能靈活操作，對工效影響大；同時，中間風(fēng)井深度大，垂直運輸土方困難。在本工程中，土方開挖占用時間較長，土方開挖的工效降低，將對工期產(chǎn)生較大的影響。

（2）側(cè)墻模板支撐體系施工是重難點。由于本工程為逆做法施工，每一層土方開挖、結(jié)構(gòu)施工完成后才能進行下一層施工。按常規(guī)的地下結(jié)構(gòu)順做法，其側(cè)墻模板支撐體系一般采用滿堂腳手架，每次結(jié)構(gòu)施工完都要將腳手架拆除后方可進行下一層施工，本工程如采用滿堂腳手架體系將不能滿足工期要求。并且中間風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻厚為800mm，側(cè)墻支模為單側(cè)模，層間凈距有超過5m，如何確保側(cè)墻模板支撐體系的剛度、強度是本工程模板施工的難點。

（3）每層結(jié)構(gòu)的腰梁及支撐梁施工是重難點。逆作法施工是從上往下每開挖到下一層底板結(jié)構(gòu)深度時便開始施工下層結(jié)構(gòu)的腰梁和支撐梁，這時該層側(cè)墻還未施工，腰梁與支撐梁與已完成的上層主體結(jié)構(gòu)之間無任何連接，而是直接放置在地基土上。因此，如何保證腰梁和支撐梁不發(fā)生位移和變形是重點考慮的問題。

（4）墻與柱子的混凝土澆筑口設(shè)置是重難點。由于采用全逆做法施工，每層墻柱混凝土需與上層梁板結(jié)構(gòu)連接，順作法常規(guī)的上方澆注口被上層梁板所遮蓋，澆筑施工困難，且如何設(shè)置混凝土澆注口，使側(cè)墻混凝土澆注方便，填充密實，并與上層結(jié)構(gòu)嚴密連接，均是主體結(jié)構(gòu)施工中須解決的一個重點問題。

（5）下層墻柱與上層梁板結(jié)構(gòu)之間的施工縫質(zhì)量是施工重難點。澆筑下層墻柱前，上層梁板結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，后澆的下層墻柱須與上層梁板結(jié)構(gòu)連接，由于混凝土的干縮作用，施工縫的位置往往隨著混凝土的凝固而產(chǎn)生沉降裂縫，這在施工中必須引起重視。

4關(guān)鍵施工工藝

4.1土方開挖施工

為在有限的空間內(nèi)取得較大的工效，井下不宜使用太多挖土機械，只采用了兩臺PC200挖機，一臺用于挖土，一臺用于轉(zhuǎn)運土方。地面則使用一臺長臂抓斗機將井內(nèi)轉(zhuǎn)運到特定位置的土方運至地面。當(dāng)基坑開挖到較深抓斗機臂長不夠而抓土范圍減小時，可在井內(nèi)搭設(shè)出土平臺，并通過挖土機將土方轉(zhuǎn)運到平臺上，再使用抓斗機將渣土運出井內(nèi)。

土方開挖方式為在基坑長度方向上分層分段，對稱平衡開挖，每層開挖深度控制在2m左右[1]。每段土方開挖到支撐梁底0.5m后暫停開挖，插入基面處理、防水層及結(jié)構(gòu)施工。

4.2側(cè)墻模板支撐體系施工

為了保證側(cè)墻模板支撐體系的剛度、強度，并為了加快施工進度，滿足工期要求，根據(jù)逆作法的施工特點，側(cè)墻模板支撐體系選用鋼桁架。在每層結(jié)構(gòu)腰梁施工時，于水平方向間隔一定的距離將Φ28鋼筋預(yù)埋在腰梁內(nèi)，錨固長度滿足規(guī)范要求。當(dāng)安裝側(cè)墻模板后，將特制鋼桁架與預(yù)埋在上下層腰梁中的Φ28鋼筋相連接，作為側(cè)墻模板的支撐體系。

圖2 側(cè)墻模板支撐體系

4.3牛腿施工

由于采用逆作法施工，每層支撐梁與腰梁先于該層墻柱結(jié)構(gòu)澆注，為了保證支撐梁與腰梁在與上層結(jié)構(gòu)連接前不發(fā)生下沉和變形，可沿圍護結(jié)構(gòu)在腰梁底部先設(shè)置一圈牛腿作為腰梁及支撐梁的支撐。每層土方開挖到可設(shè)置牛腿的深度時，在圍護結(jié)構(gòu)上植筋，然后在植筋基礎(chǔ)上綁扎鋼筋、安裝模板、澆筑混凝土，等牛腿混凝土達到設(shè)計強度后再在其上施工腰梁及支撐梁。

4.4墻柱混凝土澆筑口設(shè)置

設(shè)計圖紙在每層腰梁上預(yù)埋了φ108@2000的鋼管，當(dāng)側(cè)墻混凝土澆筑時可利用上層腰梁上預(yù)埋的鋼管作為澆筑口，但通過現(xiàn)場負一層實踐證明，此方法澆注混凝土較為困難。為保證混凝土澆筑質(zhì)量，決定在側(cè)模上增加澆筑口及觀察孔，具體操作是：在模板安裝時將側(cè)墻頂層每隔1塊模板暫時不固定，作成“推拉窗”的形式，直接使用此“推拉窗”進行混凝土澆注和振搗；且在每兩個“推拉窗”之間設(shè)置觀察孔，作為觀察及振搗使用，當(dāng)混凝土填滿模板內(nèi)側(cè)，從觀察孔流出時，及時封堵觀察孔并從相鄰的預(yù)埋管處澆注混凝土。

4.5墻柱施工縫混凝土質(zhì)量控制

控制墻柱施工縫的混凝土控制主要考慮三方面：一是墻柱混凝土澆筑時一定要與上層結(jié)構(gòu)結(jié)合密實；二是減少混凝土的干縮作用；三是對混凝土干縮沉降產(chǎn)生的裂縫準備預(yù)防對策。根據(jù)以上思路，在措施方面主要采取三點：利用側(cè)模上的澆注口澆筑混凝土，并通過觀察孔觀察施工縫混凝土的密實情況；科學(xué)設(shè)計配合比，合理使用外加劑，減小混凝土的水和水泥用量，從而減少混凝土的干縮沉降量；在施工縫位置預(yù)埋可重復(fù)注漿管，澆注混凝土后，當(dāng)施工縫出現(xiàn)干縮裂縫時進行注漿填充。

5施工效果

不良地質(zhì)狀況中施工基坑，圍護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量是關(guān)鍵。在現(xiàn)階段施工質(zhì)量控制中，無論是采用連續(xù)墻或是鉆孔樁施做圍護結(jié)構(gòu)，在其連接處均或多或少存在開叉等質(zhì)量缺陷，淤泥及砂通過開叉處滲入基坑，情況嚴重時可能造成不可估量的危害，逆作法施工可以適度降低圍護結(jié)構(gòu)缺陷對主體結(jié)構(gòu)施工進度、安全的影響。此基坑在土方開挖過程中雖出現(xiàn)過因圍護結(jié)構(gòu)樁開叉導(dǎo)致的涌泥涌砂現(xiàn)象，但由于采用逆作法施工，封堵滲漏及時，主體結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

側(cè)墻模板支撐體系采用鋼桁架支撐，施工簡便，受力完全滿足支撐要求，墻體成型后墻面平整光潔，無變形大肚子現(xiàn)象，符合設(shè)計要求；工程質(zhì)量良好，質(zhì)量策劃中重點關(guān)注的腰梁及支撐梁變形量、混凝土質(zhì)量、施工縫密實性等情況均符合相關(guān)規(guī)范要求。

結(jié)構(gòu)腰梁、支撐梁平整度滿足設(shè)計要求?！巴评啊薄㈩A(yù)埋漿管在梁墻接口的設(shè)置有效的保證了結(jié)構(gòu)的整體性，結(jié)構(gòu)整體性符合要求。

該逆作法施工中間風(fēng)井工程質(zhì)量良好，質(zhì)量策劃中重點關(guān)注的腰梁及支撐梁變形量、混凝土質(zhì)量、施工縫密實性等情況均符合相關(guān)規(guī)范要求。

6結(jié)語

逆作法與傳統(tǒng)順作法相比具有安全、快速的優(yōu)勢，因而被越來越多的應(yīng)用于地下工程結(jié)構(gòu)施工中。但小平面、大深度的地鐵中間風(fēng)井加上逆作法的特點，也對工程技術(shù)人員提出了不同于傳統(tǒng)工法的關(guān)鍵工藝及質(zhì)量控制要點。本文通過介紹一個成功的案例，為類似工程提供參考，同時也為逆作法中間風(fēng)井施工積累一些經(jīng)驗。

參考文獻

[1]林志元，孔少波，等.廣州市軌道交通三號線土建施工技術(shù)研究.[M].廣州：暨南大學(xué)出版社，2010

[2]徐至鈞，趙錫宏.逆作法設(shè)計與施工[M]北京:機械工業(yè)出版社.2002

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。