蓋挖逆作地鐵車站施工關鍵工藝改進探析

楊向華， 雷 波， 黃 哲

(中建鐵投軌道交通建設有限公司， 廣東 廣州 510635)

0 引言

在交通繁忙、建筑物密集、地下管線縱橫交錯的城市繁華地區，蓋挖逆作地鐵車站的情況越來越多。在蓋挖逆作車站施工中存在如下質量控制關鍵點： 1)地下連續墻預埋的接駁器在開挖露出后，常出現偏位、破損等無法使用的情況，有對接駁器進行定位保護的相關研究[1-3]，但措施不夠簡單便捷； 2)結構板常采用地模，側墻采用模板斜撐，混凝土表觀質量難以保證，結合實際情況，板采用矮支架[4-5]、側墻采用可移動式單側支架[6-8],結構施工效率及質量易保證，須進一步研究優化改進，提高工藝的適用性和可實施性； 3)側墻拆模過早，保溫保濕養護不到位，極易滲漏水，帶模養護是有效的解決方式[9-10]，缺少高效低廉的帶模養護措施； 4)樓板下與側墻相接處混凝土澆筑困難、銜接不緊密，水平施工縫采用止水鋼板難以振搗澆筑密實，有較多側墻施工縫處理措施的研究[11-13]，但缺少針對蓋挖逆作板及板下側墻水平施工縫良好的處理方法。本文結合深圳地鐵9號線向西村站的蓋挖逆作施工，針對以上質量控制關鍵點的施工工藝進行改進探析，研究出切實可行的解決辦法。

1 工程概況

深圳地鐵9號線向西村站位于深圳市羅湖區東門南路與春風路及向西路交叉口處。向西村站為地下3層側式疊線車站，車站總長度為201.7 m，標準段寬度為14.6 m，有效站臺長度為140 m，底板埋深約26 m，頂板覆土約3.0 m。圍護結構為1 m厚地下連續墻，公共區無柱單跨、設備區單柱雙跨鋼筋混凝土箱型結構。車站為疊合墻結構，采用蓋挖逆作法施工： 1)施工圍護結構地下連續墻，地下連續墻鋼筋籠提前預留與主體結構板連接的接駁器； 2)從上到下依次開挖至各層結構板底，鑿出接駁器與結構板鋼筋連接，結構板采用矮支架施工； 3)從下向上施工各層側墻，側墻采用可移動式單側支架雙層模板帶模養護，優化側墻與板的上部混凝土接縫。車站標準段結構剖面見圖1。

圖1 車站標準段結構剖面圖(單位： mm)Fig. 1 Cross-section of standard section of station (unit: mm)

車站所處地質情況從上至下依次為素填土、黏性土、粉細砂、中粗砂、卵石、硬塑狀粉質黏土、全風化變質砂巖、強風化變質砂巖、中風化變質砂巖及微風化變質砂巖。車站頂板所處地層為粉質黏土，底板所處地層為強風化及中風化巖層。地下水位埋深為3.40～6.20 m，水位較高。車站地質縱斷面見圖2。

圖2 車站地質縱斷面圖Fig. 2 Geological profile of station

車站地下管線非常密集。影響車站的主要管線有3 m×1.6 m的雨水箱涵、DN600/DN400污水管、1.0 m×1.0 m 35 kV電纜溝、DN160燃氣管線及DN600給水管。

2 關鍵施工技術

2.1 圍護結構接駁器定位技術

蓋挖逆作車站各層樓板均需與地下連續墻可靠連接，地面施工荷載、樓板及側墻自重通過地下連續墻預埋接駁器傳遞，故地下連續墻施工時預埋接駁器施工質量和定位控制尤為關鍵。但在施工過程中經常發現接駁器失效、預埋位置偏差，接駁器銹蝕、絲口破壞等導致出現接駁器無法使用及主筋無法連接的情況，只能采取植筋的方式。地鐵工程使用年限為100年，而植筋所使用的植筋膠最高設計年限僅30年，植筋存在質量安全隱患。因此，如何提高接駁器利用率是蓋挖逆作車站需解決的一個關鍵技術難題。深圳地鐵9號線向西村站地下連續墻施工時，采取了如下技術。

2.1.1 接駁器安裝定位裝置

根據吊筋位置，測出吊筋處導墻高程，確定出吊筋長度，以此作為基點，控制預埋件位置。在鋼筋籠接駁器標高處水平點焊L40×3角鋼。接駁器的高低控制以角鋼的邊線為標準，接駁器搭靠在角鋼的一個平面上，定位后焊接固定另一側角鋼夾緊，以確保接駁器及預埋筋的預埋精度。定位在鋼筋籠上接駁器的高低控制偏差不大于2 mm。接駁器定位保護效果見圖3。

2.1.2 接駁器安裝封蓋板

采用鋁彩鋼板做成U形長條封蓋，在接駁器的單獨封蓋擰到位置后，用條形封蓋板沿一排接駁器連線方向從上往下扣緊封蓋,細鐵絲擰緊，起到對接駁器的保護作用。同時后期鑿除表層混凝土，將封蓋整體揭開即可漏出完整接駁器，減少鑿除工作量，降低鑿除工作對接駁器的損壞。

圖3 接駁器定位保護效果圖Fig. 3 Effect of connector positioning and protection

2.1.3 鋼筋籠吊裝位置控制

為確保鋼筋籠吊裝下放接駁器就位準確，要嚴格控制籠頂吊筋長度。吊筋長度=吊筋頂部固定位置的高程(導墻頂高程+到扁擔頂的高度)-鋼筋籠籠頂標高+吊筋與鋼筋籠主筋的搭接長度(雙面焊5D、單面焊10D)。鋼筋籠下放到位后，采用槽鋼做扁擔固定鋼筋籠，誤差控制在1 cm內。鋼筋籠下放及混凝土澆筑速度要均勻適中，在混凝土澆筑24 h后方能抽出扁擔。

2.2 樓板矮支架施工技術

蓋挖逆作車站各層樓板采用傳統“地模”方案，容易造成結構板、梁外觀質量不佳，地模易與樓板黏接，拆除時易破壞結構；且因方案限制，與樓板同期施工的部分側墻墻體高度較短，導致后期側墻施工時水平施工縫距離樓板凈高不足，作業高度不夠，不利于側墻混凝土澆筑。采用“矮支模”方案，支模面平整度高，拆模容易，使用機械挖板下土方時，有模板保護不會出現刮擦結構混凝土面的情況，混凝土外觀質量易保證；支架范圍內土方以明挖的方式挖除，降低費用，但要注意圍護結構的允許受力變形，挖除深度不能過大；在保證基坑支護安全的前提下，結構板下側墻留設長度可以保證后期側墻澆筑的作業空間。

本工程樓板采用矮支架施工方案。支架體系采用鋼管扣件，立桿橫縱間距為600 mm×600 mm，步距為600 mm，在板墻、板梁相交加腋處加密，主楞采用φ48 mm雙排鋼管，次楞采用50 mm×100 mm方木，模板采用18 mm膠合板。基礎設置15 cm素混凝土墊層。支架搭設高度為2 m，結合縱梁高度合理設置，并確保同期澆筑的部分側墻高度≥1 m，為后期下側墻混凝土的澆筑銜接提供作業空間。各層樓板矮支模體系見圖4，頂板矮支架現場施工見圖5，頂板矮支模成型效果見圖6，頂板地模成型效果見圖7。

圖4 各層樓板矮支模體系(單位： mm)Fig. 4 Short bracket system (unit: mm)

圖6 頂板矮支模成型效果Fig. 6 Effect of short bracket in roof construction

圖7 頂板地模成型效果Fig. 7 Effect of ground formwork in roof construction

2.3 側墻單側支模施工技術

蓋挖逆作車站側墻施工時，上部結構板已完成。采用滿堂對撐架，架體使用量大，施工效率低。采用模板斜撐支架，剛度穩定性不足(為避免降低側墻防水能力，不允許使用對拉螺桿)，往往存在側墻混凝土澆筑時漲模、模板接縫多及錯臺等表觀質量問題。為解決上述難題，深圳地鐵9號線向西村站側墻模板采用可移動式單側支模體系。

單側支架由預埋系統部分和架體2部分組成，通過樓板預埋的埋件系統將整體模板與桁架固定，使之堅固、穩定，平整度及垂直度達到相關標準。埋件系統包括預埋插筋、地腳螺栓、連接螺母、外連桿、壓梁、墊片及蝶型螺母。標準桁架由6種標準節根據側墻高度拼裝組合而成。桁架間距為500 mm。

側墻模板采用組合大模板，大模板由1.22 m×2.44 m小模板拼成，制成定型大模板，模板采用18 mm木膠板，背靠采用100 mm×100 mm方木，中心間距為300 mm，凈間距為200 mm；主梁采用雙拼槽鋼[10]，間距為700 mm。主梁與次梁之間采用螺栓連接。

每塊大模板后面安裝4片支架，和架體一起整體周轉使用。拼裝好的單側支架從預留吊裝孔吊裝至各層，采用叉車整體移動，同時在桁架底設置滑輪，方便人工進行局部調整就位。各層側墻單側支架組合方式見圖8，拼裝整體大模板見圖9，支架整體滑移就位現場施工見圖10。

圖8 各層側墻單側支架組合方式(單位： mm)Fig. 8 Unilateral formwork combinations (unit: mm)

2.4 側墻帶模養護技術

受到施工工期、成本投入的制約，側墻澆筑完成后往往需要快速拆模進行周轉，這不利于側墻的養護，側墻防水、養護質量難以保證。

圖9 拼裝整體周轉大模板(單位： mm)

Fig. 9 Fabricated and circulating integral large formwork (unit: mm)

(a) 支架底部安裝滑輪

(b) 人工輔助支架就位圖10 支架整體滑移就位現場施工圖Fig. 10 Sliding and installation of formwork

本工程采用雙層模板帶模養護，在混凝土初凝自穩達到強度后，提前分離出外部架體模板移動至下一段施工，內貼模板依然保留在墻體上進行帶模養護，既不占用支架周轉效率，也能延長養護時間，提高保溫、保濕能力。在上述單側支模體系大模板的表層模板外側增加1塊養護模板，2塊模板采用鐵釘釘合，鐵釘帽上綁扎絲。模板體系拼裝好后，內貼模板上出露的鐵釘釘帽及扎絲后期便埋入了新澆筑的混凝土中，提供錨固力從而固定內貼模板。

采用50 mm長鐵釘，模板厚16 mm，鐵釘從內貼模板向架體模板方向釘入，外露20 mm并纏繞雙層鐵絲，以便增強與混凝土的錨固力。如模板與模板之間局部錯臺或起鼓，鐵釘適當加密，保證雙層模板密貼。模板與模板之間采用玻璃膠或膩子粉填縫，填縫均勻，面層模板拼縫錯臺小于1.5 mm，達不到要求的模板重新更換。矮腳墻及豎向接縫處下20 mm位置，通長粘貼寬20～30 mm、厚3 mm的雙面膠帶，保證模板與墻體無縫，防止底部漏漿或跑漿。模板鐵釘安裝大樣見圖11和圖12，單側支模雙層模板體系安裝步驟見圖13。

圖11 模板鐵釘平面圖(單位： mm)Fig. 11 Plan of nail in formwork (unit: mm)

圖12 模板鐵釘剖面圖(單位： mm)Fig. 12 Profile of nail in formwork (unit: mm)

在平均氣溫為20 ℃條件下外側支架模板拆除時間為24 h左右，隨著溫度升高或降低可適當縮短或延長拆模時間。單層模板帶模養護不少于72 h，在已提前澆筑負1層或負2層側墻上安裝養護水噴淋系統，噴淋管采用DN32的PPR管，每隔1 m設置1個噴淋頭，噴淋嘴朝向下方側墻混凝土，自動噴淋，起到對混凝土的保濕養護。

(a)模板接縫打設玻璃膠(b)用鐵釘將雙層模板固定形成大模板(c)鐵釘綁雙層絲、模板拼縫二次補膠(d)雙層大模板與單側支架固定(e)大模板底部與混凝土的接縫處理(f)大模板間拼縫貼雙面膠帶

圖13單側支模雙層模板體系安裝步驟圖

Fig. 13 Installation sequence of double-deck unilateral formwork system

內貼模板在安裝前涂刷水性脫模劑，脫模劑涂刷均勻，不漏涂，防止內貼模板拆除時，模板面漆沾染混凝土面。內貼模板拆除時，搭設雙排腳手架操作平臺，從上向下松動模板分塊拆除，突出側墻外的釘尖割除，用防水砂漿涂抹。模板拆除后的側墻效果見圖14。

2.5 板下與側墻之間水平施工縫防水處理施工技術

防水質量是保證地鐵車站質量的重中之重，特別是結構混凝土施工縫防水處理。在蓋挖逆作車站結構施工中，側墻與頂板之間水平施工縫存在混凝土澆筑振搗困難、難以密實，導致側墻施工縫滲漏水等質量問題，側墻中柱無法完成受力轉換，從而帶來極大安全隱患。為解決該類問題，本工程從設計和施工方面進行了專項研究。

圖14 模板拆除后的側墻效果Fig. 14 Effect of sidewall after formwork dismantling

1)設計方面。為避免鋼板止水帶背后空隙混凝土無法澆筑到位的問題，擯棄了側墻鋼板止水帶設計，采取了側墻斷面企口形式，安裝遇水膨脹止水條，并預埋可重復注漿管。為利于混凝土澆筑振搗，要求與樓板同期施工的部分側墻和中柱高度≥1 m。

2)施工方面。在板下與側墻水平接縫處放置矩形木條，便于混凝土澆筑后形成企口。澆筑之前做好企口接縫鑿毛，涂刷水泥基滲透結晶涂料等界面劑，安裝遇水膨脹止水條，預埋注漿管。在接縫混凝土難以澆筑密實部位，采用微膨脹細石混凝土澆筑，混凝土坍落度宜控制為(140±20) mm，初凝時間不應早于6 h。氣溫高于35 ℃時，應加入緩凝劑。在側墻模板上方全長安裝混凝土澆筑斜槽，且澆筑面高于施工縫20 cm，按施工分段及分層澆筑混凝土。混凝土在澆筑之前，施工縫薄刷一層水泥漿，然后采用分層平鋪法連續澆筑，每個澆筑孔為一個操作點，分散操作點施工。振搗器在振搗過程中，必須避免直接碰撞模板，防止模板走位，采用帶模噴淋養護。及時預埋注漿管并進行補充注漿，確保接縫密實無滲漏。側墻與頂板水平施工縫防水處理見圖15。

圖15 側墻與頂板水平施工縫防水處理

Fig. 15 Waterproof treatment of horizontal construction joint between sidewall and roof

3 施工效果

通過對深圳地鐵9號線向西村站蓋挖逆作施工中容易出現問題的關鍵工藝進行探索分析，采取切實可行的改進措施，提高了車站的施工質量，實現工程零事故，工程提前竣工，創造了良好的經濟效益和社會效益。

4 結論與討論

1)對地下連續墻接駁器進行角鋼定位及封蓋保護，加強現場質量管控，接駁器可利用率提高到90%以上，在有預埋接駁器的地下工程中可廣泛使用。此項技術核心在于接駁器定位及保護，其他類似的結構形式及方法措施均可參照使用。

2)結構板施工采用矮支架與采用地模相比，混凝土表觀質量明顯提高，且頂板支架范圍的土方由蓋挖變為明挖，降本增效。在支護體系的允許受力和變形條件下，應適當增加矮支模的開挖深度，以充分發揮其優勢。

3)側墻單側支架與傳統木模斜撐架相比，剛度大、不易爆模及結構表面平整度高。但蓋挖車站單側支架移動就位不便，采用支架底部加裝萬向輪可一定程度上提高單側支架的機動性，但更好的移動就位改進措施有待進一步研究，如采用軌道。

4)側墻雙層帶模養護對側墻混凝土防水質量提高有較明顯的效果，但模板投入量增加，對側墻質量有嚴格要求的車站推薦采用。可以進一步對帶模自動噴淋養護的墻體混凝土內部溫度、失水情況進行監測，得到最佳噴淋及拆模時間。

5)從設計和施工方面對側墻與頂板水平施工縫節點防水處理方法進行改進，有效提高了接縫混凝土的澆筑質量及防水效果，可在有逆作墻施工的工程中廣泛推行應用。

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