□文/鄢偉

地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)

□文/鄢偉

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，建造地鐵車站的施工環(huán)境越來越復(fù)雜。以天津地鐵5號線津塘路站為例，介紹了在復(fù)雜周邊環(huán)境、軟弱地層中蓋挖逆作法施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)措施，該工藝對地鐵深基坑工程提高施工效率、對周邊環(huán)境影響較小，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

地鐵；車站；深基坑；蓋挖逆作

1　工程概況

天津地鐵5號線津塘路站為地下雙層雙柱三跨箱型結(jié)構(gòu)，側(cè)式車站。車站總長為176.3 m，標準段凈寬25.3～26.1 m，端頭井寬26.5～28.25 m，最大開挖深度約23 m。車站設(shè)2個出入口和2組風(fēng)亭。

車站周邊環(huán)境復(fù)雜，車站西側(cè)為東風(fēng)立交橋，立交橋樁基為φ1 200 mm灌注樁，樁長54 m，距基坑7.08～11.35 m，橋下為紅星路，車流量較大。北側(cè)建筑物為2棟6層住宅樓，筏形基礎(chǔ)，距基坑35 m。南側(cè)建筑物為大直沽變電所，地下4層、地下1層，距基坑45.6 m。東側(cè)為切改的自來水、雨污合流、通訊等管線，距基坑18 m。

基坑區(qū)域深度65 m內(nèi)土層以粉質(zhì)粘土、粉土為主，基坑底板大部分位于82粉土中，地質(zhì)條件相對較差。地下水以潛水、微承壓水、承壓水為主。

2　圍護結(jié)構(gòu)施工

2.1CSM水泥土地下連續(xù)墻施工

為保證北側(cè)東風(fēng)立交橋基坑施工時的安全及作為淺基坑的圍護結(jié)構(gòu)，在靠近東風(fēng)橋及端頭井側(cè)在地下連續(xù)墻外設(shè)0.8 m厚CSM水泥土地下連續(xù)墻，深度加固至基坑底部以下10 m。

采用BG40主機進行施工，內(nèi)插工字鋼，水泥摻入量為20%，加固要求qu28≥1.5 MPa。CSM水泥土地下連續(xù)墻由一期槽段墻和二期槽段墻相互間隔組成。施工采用“硬銑工法”即：先施工一期槽段墻，當達到一定硬度后再施工二期槽段墻。其優(yōu)點在于二期槽段墻施工時不會將泥塊摻雜到相鄰已完成的一期槽段墻內(nèi)，保證墻體質(zhì)量。

2.2地下連續(xù)墻施工

津塘路站采用“兩墻合一”形式地下連續(xù)墻，共82幅，最大深度51.8 m，鋼筋籠最大質(zhì)量約70 t。“兩墻合一”地下連續(xù)墻相比臨時圍護地下連續(xù)墻的施工在垂直度、平整度、接頭防滲及承載力等幾個方面有較高的要求。

2.2.1垂直度控制

為確保成槽精度及施工要求，采用進口成槽機成槽，采取先抓兩側(cè)后中間的三抓成槽。抓斗入槽、出槽慢速、穩(wěn)定，每斗進尺深度控制在0.3 m左右。

成槽過程中通過操作平臺上的垂直度自動糾偏裝置進行垂直度跟蹤觀察，做到隨挖隨糾。成槽后，用超聲波探測儀100%檢查成槽情況，如垂直度超過規(guī)定，立即處理。

2.2.2平整度控制

對于易發(fā)生槽段坍塌等槽段，采用水泥攪拌樁將地下連續(xù)墻兩側(cè)土體進行加固，以保證槽壁的穩(wěn)定性。采用優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿護壁，泥漿隨著出土及時補入，保證泥漿液面高度等。

2.2.3提高豎向承載力措施

1）將地下連續(xù)墻長度適當加長，使底部置于較好的持力層（為1粉質(zhì)粘土層）。

2）對地下連續(xù)墻墻端采取墻底注漿加固來消除墻底沉淤，加固墻側(cè)和墻底附近的土層。

3）對于較深的槽段，鋼筋籠需對接，下放時間較長，可在鋼筋籠對接完畢后將其整體提出，再用成槽機重新清一遍槽。

2.2.4接頭防滲技術(shù)

1）為保證混凝土灌注后接縫處密實、不滲漏，采用鋼絲刷和鋼釬刷緊貼工字鋼凹面分別進行刷壁，不少于20次。

2）地下連續(xù)墻接頭采用H型鋼接頭，接頭避開施工縫、誘導(dǎo)縫等位置。

2.2.5防繞流措施

1）將H型鋼底端加長300～500 mm，插入槽底土層中，以阻擋混凝土從槽底流向相鄰槽段。

2）將H型鋼頂端驗伸至導(dǎo)墻內(nèi)，防止混凝土翻漿從槽頂兩側(cè)溢出。

3）在工字鋼兩側(cè)，沿籠體通長設(shè)置1 mm的薄鐵皮，寬0.5 m，封堵接頭鋼板與槽壁間空隙，使混凝土不能從兩側(cè)繞流。

4）成槽后吊裝鋼筋籠，在空腔內(nèi)填碎石，每回填3～4 m，用接頭箱壓實。

2.2.6接駁器標高控制

1）以鋼筋籠頂端水平筋為標準，計算鋼筋籠上的標高并做好記錄，在每層鋼筋及接駁器位置處增設(shè)水平筋與預(yù)埋鋼筋及接駁器連接，控制連接件的垂直位置。

2）控制導(dǎo)墻面標高，導(dǎo)墻面標高應(yīng)較平整，在下放鋼筋籠前應(yīng)對該幅槽段導(dǎo)墻面標高用水準儀進行復(fù)核，提供調(diào)整擱置點高低的依據(jù)并標出該槽段的中心線。

3）控制鋼筋籠的中心線。鋼筋籠制作時，標出中心線，通過在上口焊接一小段鋼筋的方法，可清楚地標明鋼筋籠的中心位置，根據(jù)此中心線安放預(yù)埋鋼筋及接駁器接頭。鋼筋籠吊放時務(wù)必使此中心線同導(dǎo)墻上的中心線對準，保證預(yù)埋鋼筋及接駁器的水平位置。

4）為確保預(yù)埋筋及接駁器最終埋設(shè)標高，通過調(diào)整鋼筋籠頂部吊環(huán)在導(dǎo)墻頂面擱置點的標高實現(xiàn)鋼筋籠豎向的精確定位。

2.3永久格構(gòu)柱施工

車站共設(shè)置永久格構(gòu)柱36根，與地下連續(xù)墻一起作為各層板面的支撐體系。為“一柱（格構(gòu)柱）一樁（鉆孔灌注樁）”，設(shè)計要求格構(gòu)柱的垂直度偏差控制在1/300以內(nèi)，樁位定位偏差控制在±5 mm以內(nèi)。為提高施工精度。

2.3.1鉆孔灌注樁的成孔質(zhì)量

1）采用角度交匯法進行樁位放樣，將樁中心5 m范圍內(nèi)的地面找平夯實。

2）選用大于樁徑100 mm、厚20 mm、高3 m的鋼護筒進行樁孔定位，同時將控制點引至5 m開外的地方，以便隨時復(fù)核。

3）采用正循環(huán)GPS-20鉆機施工，每3 m檢查一次垂直度，如不符合要求及時調(diào)整鉆機。

2.3.2格構(gòu)柱安裝控制

1）格構(gòu)柱由專業(yè)廠家加工。由于柱頂面位于地下不同高度，采用可拆卸式的工具柱作為格構(gòu)柱的接長、固定和校正部分。

2）鋼筋籠現(xiàn)場加工，在鋼筋籠頂部設(shè)置五道井字形鋼筋定位卡，用來固定格構(gòu)柱。

3）鉆孔完成后，根據(jù)計算好格構(gòu)柱4個方位角坐標點放線，定位偏差＜2 mm。

4）根據(jù)放好的坐標點，安裝定位器（由基座和定位盤組成，有8個螺桿用于格構(gòu)柱的定位，四角有4個千斤頂用于調(diào)整垂直度），使定位器中心與樁中心重合，與格構(gòu)柱方位大致一樣。

5）鋼筋籠采用吊機吊裝，緩慢放入孔中，外露5 m。吊裝格構(gòu)柱，整體吊入鋼筋籠中，用兩臺全站儀從90°方向控制垂直度和定位準確性。

6）將格構(gòu)柱與鋼筋籠按要求焊接完成后，整體一起吊裝入孔，每下降3 m進行一次垂直度的測量和矯正。

7）格構(gòu)柱下放到離設(shè)計標高4～5 cm時，把定位方位角的4個點引測至定位器附近，使用定位器螺桿調(diào)整格構(gòu)柱的方位，保證格構(gòu)柱中心、垂直度及方位符合設(shè)計要求后，上緊螺桿，將格構(gòu)柱用插杠穿插固定在定位器上。

8）將定位器與鋼護筒連接增加其穩(wěn)定性；下放導(dǎo)管嚴禁碰撞格構(gòu)柱，用混凝土泵車澆筑混凝土，嚴禁行車碰撞定位器。

9）待混凝土完成24～36 h后，孔內(nèi)對稱回填碎石。

3　基坑開挖技術(shù)

3.1出土口設(shè)置

基坑除頂板采用明挖以外，中板和底部采用蓋挖法施工。為提高土方開挖的工作效率，合理設(shè)置出土口是關(guān)鍵。

本工程在滿足結(jié)構(gòu)受力要求的前提下，因受現(xiàn)場施工條件和頂板無法承受施工荷載，只能將5個出土口設(shè)置在遠離東風(fēng)橋側(cè)，均勻分布，距離控制在30 m以內(nèi)，使出土口面積達到120 m2。5個出土口加上兩側(cè)盾構(gòu)吊裝孔既滿足挖掘機最多二次翻土的要求，又能夠滿足蓋挖通風(fēng)照明的要求，同時中板和頂板出土口相對應(yīng)，為主體結(jié)構(gòu)施工提供了便利條件。通過出土口的合理布置，出土量達到了1 000 m3/d。

3.2蓋挖土方開挖

挖土總量約11.4萬m3，分4次挖土。按照“時空效應(yīng)”理論，做到“分層、分塊、對稱、平衡、限時”的開挖，隨挖隨澆筑混凝土墊層。

開挖前，通過降水試驗檢測整個基坑圍護結(jié)構(gòu)封閉性。開挖中遵循遵循“先降后挖、先探后挖、先支后挖”的“三先后”原則，分4個區(qū)同時進行，使用人工配合小挖土機開挖，運至出土口處，由長臂挖掘機到運至地面運走。

采用通道式開挖方式，即在每一層的土方施工中，在橫斷面跨中開中槽，由兩端縱向相向掘進；中槽縱向貫通后，由中槽向兩邊跨橫向挖土并由中槽貫通面向開挖面背向開挖作業(yè)。開挖時，嚴格控制標高，地下逆作部分，可以局部超挖。挖土過程中，重點保護降水井、格構(gòu)柱和預(yù)留的鋼筋。在降水井和格構(gòu)柱邊采取人工挖土的方式。

土方開挖過程中，加強對格構(gòu)柱及地下連續(xù)墻的豎向位移觀測，當出現(xiàn)超過控制值時，采取柱間增加剪刀撐，局部節(jié)點壓重，加快或放慢挖土等措施。

車站施工完畢后，地下連續(xù)墻和立柱最大沉降值為13.57、13.36m，小于設(shè)計要求的20 mm；立柱與地下連續(xù)墻差異沉降為3 mm，遠小于設(shè)計要求的10 mm。東風(fēng)橋橋墩差異沉降最大值為2.61 m，小于設(shè)計的要求6 mm；周邊建筑物沉降最大值為1.32 mm，遠小于設(shè)計要求的20 mm。

4　主體結(jié)構(gòu)施工

4.1地模施工

各層樓板、縱梁等均采用地模施工，施工時，要保證地模的強度、剛度和精度，最大限度減小地模在結(jié)構(gòu)施工過程中的不均勻沉降。

采用厚10 cmC20素混凝土層，上鋪12 mm厚木膠板。土方開挖至標高后，對原狀土進行觸探試驗，局部不合格的地方進行熗灰處理，再夯實。再分段澆筑混凝土至設(shè)計標高，見圖1。

梁、柱地模側(cè)模采用紅磚砌筑，水泥砂漿抹面，表面貼木膠板，底部回填砂子作為預(yù)留鋼筋、防水卷材等的保護。

圖1　梁地模

4.2梁柱節(jié)點鋼筋處理

為增加格構(gòu)柱與梁連接節(jié)點處支承面，在梁底標高處格構(gòu)柱上焊接鋼牛腿，牛腿由水平鋼板和豎向肋板組成。

在格構(gòu)柱的外側(cè)每面?zhèn)€焊接3根φ28 mm鋼筋，長度為3.55 m，增加格構(gòu)柱與梁、板的有效連接。梁、板鋼筋穿越格構(gòu)柱時，采用在格構(gòu)柱綴板上開孔通過，嚴禁在角鋼上開孔，鋼筋穿孔完成后，在開孔附近用同等鋼板補強。

4.3板墻節(jié)點鋼筋處理

頂板主筋與地下連續(xù)墻頂預(yù)留的鋼筋焊接連接，遇工字鋼接頭處，增加縱梁增加整體強度。中、底板鋼筋通過地下連續(xù)墻預(yù)留的接駁器連接，中、底縱梁通過植筋方式與地下連續(xù)墻連接。遇工字鋼接頭通過鋼筋打彎與工字鋼雙面焊連接。

4.4側(cè)墻混凝土澆筑

中、底板施工完畢后，即可施工負一層、負二層側(cè)墻。先將前期澆筑混凝土進行鑿毛并清洗干凈。采用單側(cè)三角形定型鋼架模板系統(tǒng)進行施工，模板采用9015定型鋼模板，支架拼接成整體結(jié)構(gòu)，間距0.75m。施工時，通過中、底板施工時預(yù)留φ25mm螺桿來固定支架，頂部模板做成喇叭口狀，其頂面高出混凝土接茬面20 cm。

混凝土澆筑時，分成上下兩部分澆筑，在側(cè)墻中部的位置水平安裝一排開洞的異形模板，澆筑側(cè)墻下半部分時從開洞模板上下放及振搗混凝土，澆筑至洞口下緣時，封閉洞口，從側(cè)墻頂部的喇叭口澆筑及振搗剩余部分的混凝土。

待側(cè)墻混凝土強度達到2.5 MPa后，拆除接茬處模板，人工鑿除牛腿混凝土，混凝土鑿至側(cè)墻邊緣2 cm處，用高強度砂漿將側(cè)墻面抹平。在混凝土達到設(shè)計強度后，通過預(yù)留的注漿管進行灌注超細水泥漿回填。

4.5立柱混凝土澆筑

待負二層側(cè)墻施工完畢后，自下而上施工負二層、負一層立柱。模板與澆筑方法同側(cè)墻澆筑。

5　結(jié)語

天津地鐵5號線津塘路站采用蓋挖逆作法施工，節(jié)省了大量基坑支護費用，減小基坑變形，對保護周圍建筑物、地下管線的安全起了很大的作用，很好地解決了場地狹小、周邊構(gòu)筑物保護要求高、交通組織難等難題；同時減少了環(huán)境污染，真正做到既減少成本又文明施工。

TU753

C

1008-3197（2016）03-36-03

2015-12-18

鄢偉/男，1986年出生，助理工程師，中鐵十八局集團第五工程有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.012