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        洞樁法暗挖地鐵車站關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)防水施工技術(shù)

        2012-07-30 08:59:50王利民李曉光李全才
        鐵道建筑 2012年5期
        關(guān)鍵詞:拱部施作拱圈

        王利民,李曉光,李全才

        (1.北京建工集團(tuán)有限責(zé)任公司,北京 100055;2.北京致遠(yuǎn)工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,北京 100045;3.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司,北京 100037)

        1 工程概況

        花園橋站是北京市地鐵6號(hào)線一期工程的一個(gè)中間站。車站主體位于西三環(huán)花園橋主橋跨的下方,沿玲瓏路和車公莊西路方向跨路口東西向設(shè)置。花園橋西側(cè)為玲瓏路、東側(cè)為車公莊西路,為地面道路,南北向?yàn)楦呒艿娜h(huán)主路。車站西端為明挖三層三跨框架結(jié)構(gòu),中部及東端為暗挖雙層單柱雙聯(lián)拱結(jié)構(gòu)。車站總長233.6 m,其中明挖段長43.6 m,標(biāo)準(zhǔn)段寬度為26.85 m;暗挖段長190 m,標(biāo)準(zhǔn)段寬度為19.70 m。圖1為車站平面布置,圖2為暗挖車站主體剖面。

        圖1 車站平面布置示意

        圖2 暗挖車站主體剖面

        花園橋站暗挖段主體結(jié)構(gòu)采用洞樁法(簡(jiǎn)稱PBA工法)施工。暗挖地鐵車站的施工過程是,先在車站的梁柱、梁端節(jié)點(diǎn)部位暗挖小導(dǎo)洞,并在小導(dǎo)洞中施作邊樁(pile)、中柱及頂縱梁(beam),形成主要承載結(jié)構(gòu),再暗挖施作支撐在兩個(gè)頂縱梁之間的頂拱(arch),形成完整的結(jié)構(gòu)外輪廓支撐體系,類似于蓋挖逆筑法的頂蓋,然后在其保護(hù)下進(jìn)行基坑開挖、襯砌和內(nèi)部混凝土澆筑作業(yè)。

        2 洞樁法暗挖地鐵車站的施工方法

        以單柱雙層雙聯(lián)拱地鐵車站為例,其施工步序如下:

        第1步 超前小導(dǎo)管注漿,施工導(dǎo)洞開挖、支護(hù)。導(dǎo)洞開挖時(shí)先開挖下部導(dǎo)洞一段距離后,再開挖上部導(dǎo)洞,先開挖邊導(dǎo)洞再開挖中導(dǎo)洞,每個(gè)施工口施工到結(jié)構(gòu)分界里程線就開始下導(dǎo)洞之間橫通道施作(圖3(a))。

        第2步 每個(gè)施工口施工到結(jié)構(gòu)分界里程線后,后退施作條型基礎(chǔ),在中導(dǎo)洞中施作底板防水層,施作中間立柱下底縱梁、部分底板,預(yù)留鋼筋接頭,人工成孔施作柱樁(隔孔施工),回填邊樁外側(cè)與導(dǎo)洞間的混凝土(圖3(b))。

        第3步施工邊導(dǎo)洞內(nèi)主體拱部格柵鋼架拱腳,并立?;靥钸厡?dǎo)洞內(nèi)拱架及其背后空隙。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果,當(dāng)下導(dǎo)洞初支強(qiáng)度達(dá)到要求后,進(jìn)行中導(dǎo)洞中人工挖孔(圖3(c))。

        第4步 施工鋼管柱及回填土,上部中導(dǎo)洞內(nèi)施作頂縱梁,回填中導(dǎo)洞內(nèi)頂縱梁背后空隙(圖3(d))。

        第5步 主體①部分?jǐn)嗝婀安砍靶?dǎo)管注漿加固地層,開挖并施作永久及臨時(shí)支護(hù);①部分開挖支護(hù)時(shí),應(yīng)對(duì)稱施工(圖3(e))。

        第6步 待主拱初支達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,跳段拆除中隔壁,拆除永久結(jié)構(gòu)斷面范圍內(nèi)導(dǎo)洞格柵,局部鋪設(shè)拱部防水層,澆筑拱部二襯。導(dǎo)洞格柵縱向拆除長度應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測(cè)嚴(yán)格控制不應(yīng)大于9 m(圖3(f))。

        第7步 拆除永久結(jié)構(gòu)斷面范圍內(nèi)剩余導(dǎo)洞結(jié)構(gòu),向下開挖土體至中板下一定距離,鋪設(shè)邊墻防水層,及時(shí)施工站廳板及邊墻,站廳層封閉成環(huán),預(yù)留邊墻鋼筋(圖3(g))。

        第8步 繼續(xù)開挖土體到基底高程,并及時(shí)加設(shè)臨時(shí)支撐,拆除永久結(jié)構(gòu)斷面范圍內(nèi)剩余下導(dǎo)洞結(jié)構(gòu),樁間噴混凝土,施作底板墊層、底板、防水層、內(nèi)襯墻直至結(jié)構(gòu)封閉(圖3(h))。

        第9步 施作車站內(nèi)部結(jié)構(gòu),車站土建施工完成(圖3(i))。

        圖3 洞樁法施工步序

        洞樁法暗挖車站結(jié)構(gòu)經(jīng)過多次受力轉(zhuǎn)換,由小洞室逐步擴(kuò)大成大斷面結(jié)構(gòu),防水層的鋪設(shè)也同樣由多個(gè)小塊通過焊接連接為整體,造成洞樁法暗挖車站防水具有接頭多、防水層保護(hù)困難、結(jié)構(gòu)混凝土施工縫多、防水細(xì)部構(gòu)造處理復(fù)雜的特點(diǎn)。

        3 洞樁法暗挖地鐵車站防水設(shè)計(jì)

        3.1 防水方案與措施

        地鐵車站采用以結(jié)構(gòu)自防水為主,以塑料板全包防水為輔的設(shè)計(jì)方案,以求達(dá)到不滲不漏的一級(jí)防水等級(jí)。具體設(shè)計(jì)措施如圖4和圖5所示。

        圖4 車站防水施工

        圖5 防水細(xì)部構(gòu)造(單位:mm)

        3.2 洞樁法暗挖地鐵車站防水關(guān)鍵施工技術(shù)

        3.2.1 頂縱梁施工縫設(shè)置

        采用PBA工法施工的地鐵暗挖車站頂縱梁施工縫是這一結(jié)構(gòu)類型車站滲漏水最多的位置。因?qū)Ф纯臻g較小,頂縱梁施工縫留置方法見圖6,即僅有垂直于拱圈軸線的接縫面。上述做法在結(jié)構(gòu)上滿足車站受力要求,但采用此方法的施工縫滲漏情況較為嚴(yán)重。為保證頂縱梁施工縫質(zhì)量宜采用較大尺寸的導(dǎo)洞斷面,施工縫宜設(shè)置為齒狀,但齒狀施工縫的模板支撐體系復(fù)雜,混凝土振搗難度較大,施工時(shí)應(yīng)保證模架體系牢固穩(wěn)定,如圖7所示。

        3.2.2 頂縱梁與拱圈連接部位防水層鋪設(shè)

        頂縱梁與拱圈的連接部位在地下水防治方面是薄弱環(huán)節(jié)。首先此部位在結(jié)構(gòu)形狀上是個(gè)凹槽,地下水在此匯集不易排泄;其次,因施工工藝要求,柔性防水層必須在此設(shè)接頭,防水層甩頭不當(dāng)與保護(hù)不到位是這個(gè)部位的質(zhì)量通病,也是頂縱梁與拱圈接縫漏水的又一主要原因。如圖8中的關(guān)鍵連接部位1。

        圖6 花園橋車站頂縱梁與拱圈普通施工縫(單位:mm)

        圖7 北京地鐵某車站頂縱梁齒狀施工縫(單位:mm)

        圖8 頂縱梁防水層連接關(guān)鍵部位

        花園橋車站暗挖段二襯扣拱時(shí)考慮安全因素采用分倉跳段施工,分段長度為8 m。為了保證頂縱梁柔性防水層與拱圈柔性防水層鋪設(shè)和連接質(zhì)量。在頂縱梁柔性防水層鋪設(shè)施工時(shí)考慮與拱圈施工段劃分相適應(yīng),否則會(huì)造成拱圈前后施工段間部分頂縱梁甩頭防水板無法反折、無法與拱圈防水層連接的情況發(fā)生。頂縱梁防水板施工前劃分好拱圈施工流水段,按流水段劃分情況并根據(jù)跳段施工的先后次序設(shè)置頂縱梁防水板的長度和搭接接頭疊放次序。即便如此,在拱圈二襯跳段施工時(shí)鑿除臨時(shí)支撐的長度應(yīng)考慮留出防水板接頭搭接和拱圈二襯鋼筋連接甩頭的空間,一般至少要留1 m,且防水板鋪設(shè)也不宜過于繃緊,要留有一定的余度,防止防水板在反折處撕裂。同時(shí),頂縱梁防水層甩頭須要做較強(qiáng)的保護(hù)措施,在花園橋站施工過程中采用設(shè)置5 cm厚木板和土工布的辦法,保護(hù)效果較好。

        3.2.3 逆筑法墻體施工縫處理

        花園橋車站邊墻為逆筑法施工,根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》、《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》以及《地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論》等文獻(xiàn)的有關(guān)條文規(guī)定和論述,為減少施工縫同時(shí)方便施工,在站廳層中板地模施工前或施工的同時(shí),施作站臺(tái)層部分邊墻,并為站臺(tái)層防水及鋼筋預(yù)留接頭條件??紤]邊墻主筋連接接頭要求,需挖深1.4 m左右的槽,車站內(nèi)一側(cè)砌筑240 mm厚磚墻作為站臺(tái)層上部墻體的模板,以確保墻槽穩(wěn)定。此處防水板上部與邊墻的防水板連接為一體,下部長出混凝土澆筑范圍≥0.7 m,向內(nèi)折平鋪在槽底,上下采用土工布和木板保護(hù),然后用砂回填。側(cè)墻的豎向主筋采用直螺紋套筒連接,上部與拱圈預(yù)留接頭連接,下部鋼筋接頭預(yù)擰直螺紋套筒并插入墻體槽內(nèi)砂中。圖8中關(guān)鍵部位2做法詳見圖9??v向分布筋接頭亦采用直螺紋套筒連接,接頭相互錯(cuò)開布置。此構(gòu)造措施的目的是保證下部墻體在施工縫部位混凝土能夠澆筑密實(shí),此處也加強(qiáng)了對(duì)防水板甩頭的保護(hù),提高防水性能。同時(shí)此處施工縫施作注漿管和微膨脹止水膠。拱部與墻體連接部位施工縫構(gòu)造措施上述方法基本相同,此處不再贅述。

        圖9 逆筑法墻體施工縫處理示意

        3.2.4 縱向、環(huán)向施工縫防漏措施

        施工縫變形縫是地下工程防水的薄弱環(huán)節(jié),也是防水施工中的重點(diǎn)。如前所述地鐵工程施工縫的一般做法是縱、環(huán)向施工縫在混凝土基面涂刷水泥基滲透結(jié)晶材料,并沿縱向粘貼遇水膨脹止水膠和安裝注漿管。由于地鐵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工流水段周期長,同時(shí)又很難做到無水施工,這樣就造成了施工縫長時(shí)間被水侵潤,進(jìn)而使得施工縫的遇水膨脹類材料提前膨脹而失效。為了克服這一困難,應(yīng)在盡量提高施工速度的同時(shí)采取引、排水措施使施工縫干燥。當(dāng)發(fā)生施工縫滲漏現(xiàn)象時(shí),采用預(yù)埋注漿管注漿是主要彌補(bǔ)措施,注漿管應(yīng)采用螺紋骨架全斷面可重復(fù)單向注漿管,該材料注漿孔直徑2~5 mm,出漿孔間距<30 mm,施工時(shí)首先應(yīng)檢查注漿管外觀質(zhì)量,尤其是骨架外編織布不得有破損,每段注漿管長度宜為5~6 m且應(yīng)編號(hào),固定間距不應(yīng)大于300 mm。樓板施工縫采用膨潤土橡膠止水條,止水條設(shè)置在施工縫表面的預(yù)留凹槽內(nèi)。

        3.2.5 側(cè)墻流水段劃分

        施工流水段的劃分應(yīng)考慮混凝土澆筑條件和能力并同時(shí)考慮控制混凝土收縮裂紋,在結(jié)構(gòu)施工時(shí),流水段劃分可根據(jù)《建筑施工手冊(cè)》中混凝土裂縫的形成與控制相關(guān)章節(jié)進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證,PBA工法車站側(cè)墻環(huán)向施工縫的間距以15~20 m為宜。因混凝土澆筑后初期收縮最大,所以每段墻體施工速度也應(yīng)適當(dāng)控制,以7 d一個(gè)循環(huán)為宜。

        3.2.6 特殊部位混凝土施工

        1)保證拱部混凝土密實(shí)措施

        在暗挖隧道內(nèi)澆筑拱部混凝土往往出現(xiàn)澆筑不實(shí)、拱頂部位存在空隙的現(xiàn)象。原因有4個(gè):①拱部防水層鋪貼時(shí)與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)不密貼,有空隙;②拱頂部位空氣不易排出,混凝土澆筑不滿;③拱結(jié)構(gòu)混凝土收縮形成空隙;④拱部混凝土特別是中縱梁附近混凝土很難振搗,造成混凝土不實(shí)。針對(duì)上述原因可采取以下措施:

        在隧道拱部鋪設(shè)防水卷材時(shí)應(yīng)加密防水板固定點(diǎn),一般固定點(diǎn)間距不超過50 cm,使防水板和隧道初期支護(hù)形成一個(gè)整體,避免其下沉與隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)間形成空腔。鋪設(shè)防水板時(shí)也不要繃得太緊,防止?jié)仓炷習(xí)r因受力被拉裂,此處混凝土墊塊密度也應(yīng)適當(dāng)增加。

        對(duì)于拱頂空隙,因目前的施工工藝限制很難避免,減少拱頂空隙可選用自密實(shí)混凝土澆筑拱部結(jié)構(gòu),適當(dāng)加大混凝土的塌落度,一般控制在21~23 cm?;炷翝仓r(shí),對(duì)拱部混凝土采用附著振搗器振搗,振搗器布置密度宜2 m×2 m。對(duì)于跳段施工的拱部結(jié)構(gòu),當(dāng)兩側(cè)都設(shè)置端模時(shí),注意觀察封端模板的板頂溢漿情況,據(jù)此判斷混凝土是否已澆至拱頂;當(dāng)一端或兩端都有已施工的結(jié)構(gòu)時(shí),可在距離已施工結(jié)構(gòu)50 cm左右拱頂位置設(shè)置排氣管并兼做注漿管,澆筑同時(shí)注意觀察排氣管的溢漿情況判斷是否澆筑滿。排氣管構(gòu)造參考穿墻管做法。

        對(duì)于拱頂空隙,當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,應(yīng)進(jìn)行注漿填充??紤]可注性和強(qiáng)度要求二襯背后回填注漿材料可選用水泥漿,一般采用P.O 52.5水泥,配合比應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定,注漿壓力宜為0.2~0.5 MPa。

        2)側(cè)墻施工縫部位混凝土密實(shí)措施

        ①側(cè)墻模板頂端設(shè)置杯口構(gòu)造;②當(dāng)即將澆筑到墻頂施工縫時(shí),停止?jié)仓? h,然后從墻體一端向另一端順序澆筑接縫部位混凝土,邊澆筑邊用插入式振搗器振搗。澆筑過程中應(yīng)始終保持杯口處混凝土面高于墻體施工縫15~20 cm。

        4 結(jié)語

        1)在暗挖車站施工前必須要預(yù)先制定施工方案(含防水方案),方案的編制要前后呼應(yīng),結(jié)構(gòu)與防水施工順序協(xié)調(diào)統(tǒng)一,并做好方案交底工作,做到人人心中有數(shù)。

        2)防水工程細(xì)節(jié)決定成敗,防水施工時(shí)無論管理人員還是操作人員必須嚴(yán)字當(dāng)頭,不放過任何瑕疵和紕漏,防水工程沒有允許偏差概念。

        3)對(duì)于特殊部位如頂縱梁施工縫、變形縫、縱環(huán)向施工縫、各種接口部位要特殊對(duì)待、嚴(yán)防死守。拱部和側(cè)墻混凝土振搗困難宜考慮采用自密實(shí)混凝土澆筑。

        4)目前北京地鐵采用的C40、P10耐久性混凝土的技術(shù)路線值得商榷,一味追求高強(qiáng)度可能帶來混凝土收縮加大引起混凝土收縮裂縫的負(fù)面影響,北京多座地鐵車站存在混凝土裂縫的問題。

        5)全包防水層設(shè)計(jì)初衷良好,但100%做到很困難,應(yīng)考慮防排結(jié)合的防水設(shè)計(jì)。

        [1]謝文梅.地鐵黃莊站三連拱拱部防滲漏施工技術(shù)[J].鐵道建筑,2007(10):38-40.

        [2]北京市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì).GB 50299 地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2003.

        [3]國家人民防空辦公室.GB 50108 地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2009.

        [4]王夢(mèng)?。疁\埋暗挖技術(shù)通論[M].合肥:安徽教育出版社,2004:403-406.

        [5]建筑施工手冊(cè)(第四版)編寫組.建筑施工手冊(cè)(第四版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

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