地鐵車站超大面積特級基坑圍護結構施工技術措施

王立軍

摘 要：地鐵車站圍護結構施工是城市地鐵施工中的關鍵部分。受地面交通、地下管線、城市周邊建筑物、工程地質和水文地質的制約和影響，其施工難度和施工風險都非常大。地鐵車站圍護結構施工方法的選擇和實施決定著整個地鐵建設項目的成果。結合實際工作經驗，研究了地鐵車站超大面積特級基坑圍護結構的施工技術，以期為日后類似工程提供借鑒。

關鍵詞：地鐵車站；基坑圍護；施工方法；鉆孔樁

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.126

1 工程概述

哈爾濱地鐵一號線哈爾濱南站位于學府路，是一期工程起點站，車站周邊環境、地面交通和地下管網非常復雜，車站以北緊鄰哈爾濱南編組站的3座立交橋，最近的一座橋梁的重力式擋土墻距車站邊緣僅3 m，車站西側為學府名居住宅小區，東側臨街有綜合汽車修配廠門市、中國農業銀行、哈億達電子有限公司和哈爾濱綠色實業有限公司，最近的建筑物距基坑僅15 m。學府路沿街地下管線比較多，影響車站施工的管線是φ200、φ1000的給水管各一根，φ800、φ600的排水管各一條，φ219的煤氣管一根和許多通信、電力管線。其中，φ1000磨盤山供水干線緊貼車站結構穿行。

2 圍護結構形式

基坑圍護結構主要采用鉆孔灌注樁配合樁間網噴混凝土，樁頂設置鋼筋混凝土冠梁等形式，所有圍護結構均采用鋼支撐加固，并采用明挖局部蓋挖法進行基坑開挖。車站主體的圍護結構采用Φ800@1200的鉆孔灌注樁，樁長26～28 m。基坑用4道Φ609鋼管支撐，第一道鋼管支撐壁厚12 mm，其余三道支撐壁厚為16 mm，鋼管撐水平間距為4 m。

3 關鍵技術及施工技術措施

3.1 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁采用旋挖鉆機成孔，鋼筋籠現場加工制作，吊車起吊入孔，水下混凝土采用導管法灌注。

3.1.1 工藝流程

鉆孔灌注樁施工流程為：鉆機就位→鉆孔→檢查質量→孔底清理→孔口蓋板→移動鉆機→灌前成孔檢查→吊放鋼筋籠→放溜筒→灌注砼。

3.1.2 鉆孔樁施工

3.1.2.1 鉆孔灌注樁定位

現場放線定出樁位，并做好樁位的軸線標記，樁位的測量放樣要嚴格依照設計圖紙要求外放100 mm。這項工作完成后，工作人員要與有關人員一起復核，作出復核記錄，以確保樁位準確無誤。

3.1.2.2 護筒設置

護筒是用8 mm厚的鋼板加工制作，高度為1.5～2 m，護筒內徑比鉆頭大100～200 mm。護筒要根據設計樁位中心線埋設，埋設深度為1.2～1.5 m，然后復核校正，其偏差應不大于50 mm。護筒四周采用黏土壓實密封，防止泥漿滲漏。

3.1.2.3 泥漿制備

開孔使用的泥漿用IP≥17的細粒黏土（班脫土）制作，當鉆孔至黏土層時，可原土造漿。在工作過程中，一般地質的泥漿比例為1.1～1.3，松散易坍地層的泥漿比例為1.3～1.5；一般地質的泥漿黏度為18～20 S，松散易坍地層的泥漿黏度為20～22 S。另外，泥漿含砂率不大于8%，膠體率不小于90%.在施工過程中，工作人員要經常測定泥漿比例、黏度、含砂率和膠體率。

3.1.2.4 成孔

根據土質情況，在亞黏土地質層干挖，而在接近砂層的地方開始采用造漿護壁的方法施工。在鉆孔過程中，要做到穩、準、慢，鉆進速度要根據土層類別、孔徑、鉆孔深度和供漿量來確定。當鉆孔達到設計深度并報工程師檢查確認后，應立即清孔，待鉆孔清理干凈符合要求后，方可灌注水下混凝土。

3.1.2.5 鋼筋籠的吊放

鋼筋籠使用起吊機吊裝就位，鋼筋籠吊起后，要緩慢落入樁孔內就位。由于鋼筋籠離樁底有一定的距離，待其到正確位置后，用4根φ22鋼筋吊鉤鉤住籠頂加強箍，用2根[16a槽鋼做橫擔懸掛在井壁上，借助自重保證鋼筋籠標高和垂直度的準確性。

3.2 冠梁施工

圍護樁樁頂冠梁截面為800 mm×800 mm，采用C30砼、冠梁將鉆孔樁連成一體。

3.2.1 開挖和樁頂鑿除

測量放線，定出梁的中心線和邊線后即可進行開挖工作。

基坑內側用反鏟挖掘機挖出寬1 m的土槽，同時，用風鎬、風鉆輔以人工清除樁頂雜土和浮碴。另外，還要對頂部錨固鋼筋進行除銹處理，并校正。

3.2.2 模板施工

在模板施工時，采用基坑內側支模，其他側面和底面采用土模的方法。側模采用組合鋼模板，應確保鋼模板的牢固性和可靠性。模板支撐體系采用φ48鋼管、φ12拉桿、蝶形扣件，模板在安裝前要涂刷脫模劑。

3.2.3 鋼筋施工

冠梁鋼筋現場綁扎，主筋接長采用搭接焊的方式。焊縫長度不小于10 d，而同一斷面接頭不得超過50%.冠梁鋼筋下料時，必須為下一段冠梁施工預留出搭接長度，搭接頭要錯開，且錯開長度不小于35 d。主筋應與圍護樁樁頂錨固筋焊接，以保證結構的整體性。

3.3 掛網噴射混凝土

本工程圍護樁間部分土體加固和止水采用掛網噴射混凝土的方式。噴射砼時，由相關試驗結果可知，要嚴格控制配合比，水泥與砂的質量比為1∶4～1∶4.5，砂率為45%～55%，水灰比為0.40～0.45.另外，在施工過程中要注意，砼隨拌隨用，摻速凝劑的混凝土有效時間不得超過20 min。

噴射砼選用TK-961型噴射機，送風選用12 m3/min的風量空壓機。為了保證噴射砼厚度的均勻性和一致性，可在噴層預插入短鋼筋作為控制標，并分段分片連續進行，而且同一段內噴射順序自下而上，一次噴砼厚度控制在40～70 mm。在此過程中，噴射操作手要調整好噴距、角度，控制水灰比和噴頭的運行軌跡，以保證混凝土的密度，表面平整、濕潤光澤、無干斑或流淌的情況出現。砼終凝2 h后要及時養護，養護時間為3～7 d。

3.4 鋼支撐

3.4.1 支撐體系

支撐體系采用φ609×12或φ609×16的鋼管，圍檁采用2I45c型鋼腰梁，支撐中間設置臨時鋼立柱。在架設支撐時，要按照設計要求施加預加力，以保證基坑的安全。

3.4.2 鋼支撐施工

3.4.2.1 支撐準備

鋼管支撐是由Φ609鋼管加工而成的，它主要分為支撐桿系統和附屬構件部分。其中，支撐桿系統包括活動端、固定端和主體桿。施工時，各部分由法蘭與Φ24 mm高強螺栓拼裝連接。為了保證支撐的精度、質量，所有支撐均在工廠加工制作，現場安裝、調整、驗收合后才能使用。

3.4.2.1.1 活動端

活動端情況如圖1所示。

3.4.2.1.2 固定端

3.4.2.2 支撐定位

在圈梁頂標出支撐點的平面位置和高程，計算出與各道支撐的高差。隨著基坑土方的開挖，要及時放出支撐位置，確保支撐端部中心位置的偏差≤30 mm。

3.4.2.3 焊鋼板支托

隨著土方的開挖，要及時在圍護結構上用φ16膨脹螺栓錨固支托焊接鋼板。鋼板上邊線比設計支撐中心低——活動端低300 mm，固定端低350 mm，保證支撐放在托架上，并與支撐點重合。

3.4.3 支撐體系技術措施

鋼支撐施工要求緊隨挖土作業，隨挖隨撐，無撐挖土的暴露時間要控制在16 h內，必須遵循“先撐后挖”的原則。同時，要用人工開挖鋼支撐附近的土方，防止機械碰撞支撐。

在開挖前，需要先準備好合格的、帶活絡接頭的支撐，支撐配件，施加支撐預應力的油泵裝置等安裝支撐所必需的器材，嚴防安裝支撐時因為缺少支撐條件而延擱支撐時間。另外，端頭井部位采用斜撐體系，斜撐的牛腿必須與鋼支撐密貼、垂直，如果有縫隙，要用鋼板或細石混凝土填充。

在施工過程中，要確保鋼管是對稱的，使兩端同步，與鋼圍檁正交，斜撐要確保剪力塊角度與斜置角度一致，鋼管橫撐安裝后應及時施加預應力。

鋼支撐安裝質量標準如表1所示。

3.4.4 支撐保護措施

在基坑開挖過程中，要防止挖土機械碰撞支撐體系，以防支撐失穩引發安全事故。為了防止基坑內起吊作業時碰動鋼管支撐，每根鋼管支撐、鋼圍檁要求利用鋼絲繩固定在圍護樁上。

在施工過程中，要加強監測，如果因為側壓力導致鋼管橫撐軸力過大，就會使得橫撐撓曲變形。當橫撐撓曲變形程度接近允許值時，必須及時采取增加臨時豎向支撐等措施，防止其變形過大，保證鋼支撐受力穩定，確保基坑安全。

3.4.5 拆除鋼支撐

拆除支撐的順序是：當底板和底層側墻的混凝土強度達到設計強度的75%以上時，拆除第四道支撐；當中板混凝土強度達到設計強度的80%以上時，可拆除第三道支撐；當頂板混凝土強度達到設計強度的75%以上時，拆除第二道、第一道支撐。最后壓頂梁，當其達到設計要求的強度后，可分層分段回填、夯實頂板覆土。

拆除鋼支撐的流程是：吊車和龍門吊就位→鋼絲繩扣扎支撐→活動節內安放千斤頂施加頂力→撤除鋼楔→解除頂力，同時，卸下千斤頂→支撐桿體下放，拆除高強連接螺栓→拆開支撐桿桿體，龍門吊將各部分分節吊出。

4 結論

哈爾濱市軌道交通一期工程的車站建設情況非常復雜。根據地面交通、地下管線、城市周邊建筑物、工程地質、水文地質情況，各車站不同的工程環境和建設條件，本著科學、嚴謹的態度，因地制宜，借鑒并吸收國內外地鐵車站建設的成功經驗，在滿足使用和運營功能的基礎上，推出了結構安全、可靠，能夠保護周邊環境，緩解交通壓力，保證建設工期，控制工程造價等具有綜合優勢的車站圍護結構施工技術方案。只要設計和施工方法得當、措施有力，再加上科學、嚴密的施工組織和管理，地鐵車站圍護結構施工一定能夠取得預期的效果。

〔編輯：白潔〕