蓋挖法地鐵車站施工工藝技術(shù)及管控措施

摘要：為保證地鐵車站施工的穩(wěn)步推進(jìn)，提升施工效果，很多地鐵車站工程引入了比較先進(jìn)的蓋挖法施工工藝。采用蓋挖法施工工藝，須按照固定的施工流程完成整體的施工操作。結(jié)合五愛街站基坑開挖及支護(hù)安全專項(xiàng)施工項(xiàng)目工程，探索蓋挖法施工技術(shù)的應(yīng)用流程，并對各個(gè)施工階段加以有效管控，確保施工質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為類似工程提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：蓋挖法；地鐵車站施工工藝技術(shù)；管控措施

1" "蓋挖法施工簡述

蓋挖法地鐵車站施工是應(yīng)用土方開挖“一明二暗”、結(jié)構(gòu)全逆作的施工方法，其中“一明”指的是頂板以上土方明挖施工，“二暗”指的是站廳、站臺(tái)層土方在頂板蓋下暗挖，借助預(yù)留在中板、頂板的出土孔運(yùn)輸?shù)降孛妗?/p>

具體施工順序：圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間柱施工，土方明挖到頂板施工設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行頂板地模與頂板結(jié)構(gòu)混凝土施工，等到頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，將站廳土石方開挖到中板施工設(shè)計(jì)標(biāo)高，再進(jìn)行中板混凝土、中板地模施作。在中板混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，挖掘站臺(tái)層土石方到底板施工標(biāo)高，再進(jìn)行底板結(jié)構(gòu)混凝土、墊層混凝土、接地網(wǎng)施工，以及站廳層內(nèi)襯墻、站臺(tái)層施工。最后進(jìn)行頂板覆土施工以及道路恢復(fù)工作[1]。

2" "工程概況

五愛街站基坑開挖及支護(hù)安全專項(xiàng)施工項(xiàng)目包括結(jié)構(gòu)土方開挖、圍護(hù)樁施工、軍用梁施工、混凝土撐施工、樁間網(wǎng)噴混凝土、鋼支撐體系安裝及拆除等工程內(nèi)容。五愛街站為島式站臺(tái)車站，站臺(tái)寬度12m，車站主體結(jié)構(gòu)總長161m。車站為3層雙跨的箱型框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段寬20.9m。頂板覆土約4.2m，底板埋深約26.85m，基坑寬度21～23.2m。采用鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的支護(hù)形式，基坑采用坑外管井降水方案。

3" "蓋挖法地鐵車站施工工藝技術(shù)

3.1" " 土方開挖

混凝土支撐土方開挖時(shí)，先進(jìn)行南半幅蓋挖，東西側(cè)放坡按1：0.4留設(shè)。再進(jìn)行縱向20m一段拉槽開挖，深度3.1m，挖至第一道混凝土撐底面以上300mm。選擇夜間人工開挖、清理，再直接裝車運(yùn)輸走。

南側(cè)蓋挖段恢復(fù)路面，開挖北半幅，橫向單側(cè)放坡，留設(shè)1：0.6坡度。縱向20m一段拉槽開挖，選擇機(jī)械挖掘方式，挖到首道混凝土撐底以上300mm后選擇人工清理。在進(jìn)行首道混凝土支撐底挖掘時(shí)，選擇PC-50型挖掘機(jī)+人工開挖，夜間挖掘后直接裝車運(yùn)輸走[2]。

3.2" " 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝流程如圖1所示。

3.2.1" "施工準(zhǔn)備

清除施工場地內(nèi)雜物，進(jìn)行場地平整、夯實(shí)硬化，保障施工通道暢通。

3.2.2" "測量放線

結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行鉆孔樁位放置，選擇全站儀坐標(biāo)法完成測量放線定位，設(shè)定好樁位后搭設(shè)護(hù)樁，標(biāo)示后加以保護(hù)。

3.2.3" "護(hù)筒埋設(shè)

正式鉆孔前進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)，確保鉆機(jī)能夠按照樁位垂直方向鉆入。護(hù)筒材料選擇8mm鋼板，長度設(shè)定為2m，進(jìn)行角鋼加固。結(jié)合地質(zhì)實(shí)際情況調(diào)整護(hù)筒高度，其中護(hù)壁與護(hù)筒埋設(shè)間以粘土進(jìn)行分層夯實(shí)，選擇在護(hù)筒上口邊緣開出2個(gè)溢流口，以便于對溢出的泥漿進(jìn)行回收、循環(huán)利用。

3.2.4" "鉆機(jī)就位

安裝完護(hù)筒后鉆機(jī)就位，保持機(jī)身平穩(wěn)，樁位、鉆孔中心重合，確保鉆孔垂直度達(dá)標(biāo)。

3.2.5" "制漿

因樁距較小，為更好地進(jìn)行作業(yè)面施工，選擇在基坑周邊布置泥漿池，各個(gè)階段沉淀的泥漿直接拉到集中存放位置，避免對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。

3.2.6" "鉆孔

鉆進(jìn)過程中需一邊鉆進(jìn)一邊注入泥漿護(hù)壁，泥漿面整個(gè)鉆進(jìn)過程不低于護(hù)筒頂以下0.5m。鉆進(jìn)時(shí)若出現(xiàn)鉆孔傾斜需及時(shí)糾正，若難以糾正可選擇在孔內(nèi)填入風(fēng)化巖塊，若塌孔需在停鉆后回填粘土，成孔后測量泥漿比不大于1.25。為確保樁孔垂直度，需減壓慢速鉆孔，并控制好鉆頭各個(gè)階段的升降速度，避免破壞孔壁等位置結(jié)構(gòu)引發(fā)孔壁坍塌。在達(dá)到孔深標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行自檢，記錄成孔直徑、垂直度、孔深，確保各項(xiàng)參數(shù)合格后再開啟下一階段施工。

3.2.7" "清孔

選擇換漿法清孔，以清水稀釋孔內(nèi)泥漿，置換后的泥漿直接排入到泥漿池中。

3.2.8" "鋼筋籠制作及安裝

嚴(yán)格按照加工尺寸、圖紙規(guī)范進(jìn)行鋼筋籠制作，其中鋼筋主筋以一級冷鐓直螺紋連接，圓環(huán)封閉箍選擇搭接電弧焊。讓鋼筋籠主筋下端向內(nèi)彎轉(zhuǎn)，避免吊裝進(jìn)程中碰撞孔壁。

3.2.9" "導(dǎo)管安裝

在吊裝完鋼筋籠后，安裝混凝土澆筑φ250導(dǎo)管。用絲扣聯(lián)結(jié)各個(gè)導(dǎo)管，加裝設(shè)密封圈，在正式安裝前為保證其使用效果，安排水密封試驗(yàn)，測得試驗(yàn)壓力要求不小于0.3MPa。導(dǎo)管安裝時(shí)進(jìn)行起重機(jī)吊鉤位置調(diào)整，讓導(dǎo)管處于孔中間，勻速下放導(dǎo)管，避免與鋼筋籠碰撞，孔底、管口保持大約50cm間距。

3.2.10" "混凝土灌注

正式灌注前，測定孔底沉渣厚度，若是厚度大于100mm選擇氣孔法清孔。混凝土運(yùn)至現(xiàn)場后，直接從輸送罐倒入料斗，再以起重機(jī)起吊料斗完成混凝土灌注。首批混凝土灌注量需不小于1.5m³。整個(gè)混凝土灌注過程應(yīng)保持連續(xù)性，避免中途斷樁，且在澆筑時(shí)勤量測、快拆管，控制導(dǎo)管埋深一直處于2.0～6.0m。

在進(jìn)行混凝土灌注時(shí)，為避免鋼筋籠上浮，灌注混凝土前期階段需放慢速度，等待孔內(nèi)混凝土面進(jìn)入鋼筋籠1～2m，提升導(dǎo)管縮減埋深，增加鋼筋籠埋深。在灌注到對應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)停止并拔出導(dǎo)管。為保證樁頭混凝土質(zhì)量，可將樁芯混凝土超灌50cm[3]。

3.3" " 中間柱施工

中間柱選擇φ2000m人工挖孔樁，上、下部分別為C25樁基礎(chǔ)、φ700鋼管混凝土柱，鋼管內(nèi)灌注微膨細(xì)石混凝土，通過16mm鋼板卷制鋼管柱。車站底板以上布置中間柱，樁底均入中風(fēng)化巖。鋼管柱柱底布置在車站底板底面下方大約1.5m處，嵌入樁身大約1.6m。在樁基頂布置導(dǎo)向鋼架、鋼筋籠。在鋼管柱頂設(shè)置連接頂縱梁、頂板的鋼筋籠，柱身選擇無筋C30混凝土[4]。

3.4" " 挖孔樁施工

鉆孔樁、旋噴樁安排與中間柱一同施工，挖孔樁施工時(shí)會(huì)穿越雜填土、中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、黏土、流沙等各種土層，在施工時(shí)需注意：若遇到流塑狀淤泥，可引入進(jìn)尺循環(huán)控制、縮短進(jìn)盡、插打護(hù)壁鋼筋等措施。在鋼筋超前插打時(shí)可引入加速凝水泥堵塞等方式，來確保挖孔順利穿越流砂層[5]。

3.5" " 鋼管柱施工

準(zhǔn)備液壓定位器、垂直插入系統(tǒng)、水平調(diào)校裝置、垂直調(diào)校裝置、垂直儀。準(zhǔn)確全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，按照鉆機(jī)垂直標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整水平、垂直度。液壓萬能插入平臺(tái)定位垂直后，將鋼管柱吊到液全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)上，通過全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)抱緊鋼管，結(jié)合二點(diǎn)定位原理，復(fù)測垂直度。

垂直度達(dá)標(biāo)后，將鋼柱在混凝土初凝前，同步驅(qū)動(dòng)上、下兩個(gè)液壓插入裝置，使其產(chǎn)生的向下壓力，將鋼管柱緊緊插入到灌注樁混凝土中。液壓定位器抱緊鋼管柱，遵循自下而上的流程松開液壓定位器，通過兩個(gè)液壓垂直插入裝置向下插入鋼管柱。重復(fù)以上流程，直到插入達(dá)到設(shè)計(jì)深度標(biāo)準(zhǔn)。液壓垂直插入鋼管柱施工如圖2所示。

3.6" " 主體結(jié)構(gòu)施工

地鐵車站是縱向延長結(jié)構(gòu)，底板、中板、頂板太長，必須分段施工，并遵循以下分段原則：分段段長設(shè)定為20m，避免分段太短產(chǎn)生過多施工縫，太長對抗?jié)B防裂不利；施工縫不可布置在結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞位置，可選擇布置在梁跨位1/4處。

進(jìn)行土模、板混凝土施工時(shí)，控制地下水在土模最低處墊層底下方0.5m處。一次完成機(jī)械開挖，避免二次開挖對地基原狀產(chǎn)生影響。為避免混凝土施工時(shí)造成土模兩端土體隆起，可選擇將土模墊層朝頂板施工分段外延伸超2m，將墊層設(shè)定為臺(tái)階形。

按下列流程進(jìn)行頂板鋼筋施工：中縱梁安放→預(yù)留內(nèi)襯墻鋼筋→板下層鋼筋、架力鋼筋安放→板上層鋼筋焊接雜→預(yù)留鋼筋焊接。頂板結(jié)構(gòu)混凝土灌注，按照固定流程完成灌注工作，并以初凝前磨平、壓光、養(yǎng)護(hù)。中板地模施工與頂板地模施工類似。

在地面完成鋼筋加工，借助出土孔運(yùn)輸?shù)街付ㄖ邪逦恢茫侔凑找陨享敯迨┕ろ樞蛲瓿射摻罟こ淌┕ぁ；炷凛斔捅醚b置在出土孔位置，混凝土運(yùn)輸?shù)匠鐾量椎孛婵卓冢ㄟ^泵送設(shè)備將混凝土輸送到各個(gè)施工段。中板混凝土對抗?jié)B要求不高，但因接口內(nèi)中板、襯墻一同施工，故而認(rèn)可選擇抗?jié)BC25，S10混凝土完成灌注。

開挖站臺(tái)層土方，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。挖掘接地線溝槽，進(jìn)行接地網(wǎng)埋設(shè)，通過測試后回填夯實(shí)。進(jìn)行底板墊層混凝土施作、養(yǎng)護(hù)，綁扎底板，進(jìn)行暗梁、底縱梁鋼筋布置。地面制作鋼筋后堆放到出土口，轉(zhuǎn)運(yùn)到底板綁扎。輸送泵放置在底板出土孔位置，泵送混凝土到各個(gè)施工段完成灌注工作[6]。

4" "蓋挖法地鐵車站施工管控措施

4.1" " 土方開挖管控

做好準(zhǔn)備工作，清理干凈基坑周邊障礙物，便于后續(xù)運(yùn)輸、管線保護(hù)。進(jìn)行路線、環(huán)境勘察。布置監(jiān)測點(diǎn)，形成對蓋挖法地鐵車站施工過程的全范圍的監(jiān)控，并收集初始數(shù)據(jù)。進(jìn)行流水段分層、分部，安排好施工流程。結(jié)合鋼圍檁、鋼支撐相關(guān)參數(shù)，展開鋼支撐設(shè)計(jì)。

進(jìn)行基坑開挖截排水管控、基坑外地表硬化處理，挖掘截水溝，避免地面水一直滲入到基坑中造成負(fù)面影響。基坑內(nèi)挖掘排水明溝，用水泵將基坑中的水排出。控制排水溝邊緣、開挖坡腳距離不小于0.3m，排水溝深度低于挖土面大約0.5m，集水井低于排水溝大約1m，在基坑逐漸挖深時(shí)應(yīng)加深集水井，確保水流暢通[7]。

4.2" " 鋼管柱施工管控

挖出干凈樁孔周邊軟弱土，之后鋪上1層鋼板，提升施工面承載力。選擇16～20mm鋼板制作護(hù)筒，保證護(hù)筒在使用時(shí)不會(huì)輕易變形，護(hù)筒上端開設(shè)溢漿孔。綜合考慮永久性鋼管插入需求，留給灌注樁混凝土充分的緩凝時(shí)間，其中混凝時(shí)間36h、沉實(shí)時(shí)間8h，并確保混凝土運(yùn)輸至插入永久性鋼管柱時(shí)間段內(nèi)，混凝土的坍落度不小于100mm。

4.3" " 施工監(jiān)測

準(zhǔn)備精密水準(zhǔn)儀、銦鋼尺等量測工具，布置監(jiān)測點(diǎn)，每次監(jiān)測前檢測基準(zhǔn)點(diǎn)，確保觀測結(jié)果有效。盡量選擇每日固定時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測。

準(zhǔn)備徠卡TS09型全站儀，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)冠梁頂部布置監(jiān)測點(diǎn)。以五愛街站軸線方向建立監(jiān)測相對坐標(biāo)系，通過比較監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)值與初始坐標(biāo)值的變化，分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的規(guī)律。

準(zhǔn)備精密水準(zhǔn)儀、銦鋼尺等量測工具，然后參考水準(zhǔn)量測原理，周期性地量測沉降觀測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高程變化值，計(jì)算每日沉降量。準(zhǔn)備CX-801D型測斜儀，布置監(jiān)測點(diǎn)，按照相關(guān)原理、數(shù)據(jù)、公式計(jì)算每日變形量，對其進(jìn)行施工控制。

5" "結(jié)語

為保證地鐵車站施工的穩(wěn)步推進(jìn)，提升施工效果，很多地鐵車站工程引入了比較先進(jìn)的蓋挖法施工工藝。采用蓋挖法施工工藝，須按照固定的施工流程完成整體的施工操作。本文就蓋挖法地鐵車站施工工藝技術(shù)及管控措施進(jìn)行了論述與分析。施工企業(yè)對其給予足夠重視，按照固定流程完成蓋挖法施工的同時(shí)，并從多方面對其進(jìn)行質(zhì)量安全管控，以此來取得更好的施工效果。

參考文獻(xiàn)

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