基于逆作法的地鐵車站蓋挖施工技術研究

張 磊

（中國鐵工投資建設集團有限公司，北京 101318）

隨著我國城市化進程地不斷發(fā)展，基礎設施的不斷完善，很多土地資源被大幅開發(fā)，如何合理運用土地資源成為當前發(fā)展的新問題。在地鐵車站修建過程中，蓋挖法是最常使用的施工方法，其中逆作法占地面積小、施工靈活、受外界環(huán)境影響較小，施工質(zhì)量較高。

1 工程概況

某地鐵車站位于城市在建路線上，地面交通流量相對較大，針對該狀況，選擇逆作法施工。該地鐵車站東西長346.5m，寬31.4m，整體結構高16.4m，車站頂部上方覆蓋土層厚度約為2m。地鐵車站由3 層結構組成，第一層高3.9m，主要以地下過街通道為主；第二層高4.5m，主要以站廳為主；第三層高6.5m，以站臺為主。根據(jù)施工需求，在地鐵車站整體結構外側增加護壁樁，該樁由?650mm 的混凝土灌注而成，長32.6m，護壁樁中心距離為2m，總計需要672 根。沿著地鐵車站縱向軸線，在其兩側設置中間支撐樁，縱向中心距離為7m，兩側排距為6.5m，此階段總計需要98 根。當中間立柱處于地鐵車站底下方時，需要使用?1 750mm 的鋼筋混凝土對其進行灌注，總共需要長度為18m；而當其處于地鐵車站底部的上方時，需要使用?700mm 的鋼筋混凝土對其進行灌注。之后，按照“自上而下”的順序對地鐵車站進行施工，當施工到達第三層時，頂板側墻沒有進行閉合之前，已經(jīng)完成結構自身重量以及荷載都需要由中間立柱和連續(xù)樁來支撐。該地鐵車站是迄今為止，我國第一座使用中間支柱與連續(xù)樁來對整體結構進行支撐的地鐵車站。

2 地鐵車站蓋挖施工技術

2.1 圍護結構施工

地鐵車站施工前，需要對四周的圍護結構進行施工，最常用的攪拌方式是CSM 深層攪拌，它在一定程度可以保證形成墻體的深度較大、垂直精準度高、止水能力和適應能力均較強，并且可以有效實現(xiàn)無縫連接。在圍護結構的CSM 墻體內(nèi)，需要安裝“工字結構”鋼，在安插過程中使水泥的摻入量在25%左右，并且加固要求還需要滿足水泥土無側限抗壓強度≥1.8MPa。可以選擇“雌雄槽段，硬銑工法”的方法來進行施工，而這種施工方法主要就是對一期凹槽區(qū)域的墻體（雄槽區(qū)域）先進行施工，當該區(qū)域的硬度符合相關標準時，再對二期凹槽區(qū)域的墻體（雌槽區(qū)域）進行施工作業(yè)。使用這種方法進行施工的優(yōu)勢在于對二期進行施工作業(yè)時，不會將所需要的泥塊摻入到相鄰的一期施工中，可以有效保證施工過程的質(zhì)量。地鐵車站圍護結構所使用的連續(xù)墻是以“兩墻合一”的方式存在，并且跟臨時圍護結構在一同施工過程中，均需要滿足相對較為嚴格的標準，具體施工措施如下。

1）在設置凹槽過程中，需要使用自動糾正偏差設備對其垂直情況進行跟蹤與觀察，實現(xiàn)隨挖隨糾的效果。在凹槽設置完成之后，還需要利用超聲波探測儀對其進行復查，一旦出現(xiàn)垂直不滿足相關要求時，要對其進行整改。

2）當某處凹槽區(qū)域土質(zhì)相對較差時，需要使用水泥攪拌樁對其進行加固處理，可以有效保證凹槽圍壁具有穩(wěn)定性。選擇優(yōu)質(zhì)膨潤土并將其快速補入，高度須滿足相關規(guī)定。連續(xù)墻墻端區(qū)域可以利用底部灌漿方式來進行加固，具體如圖1 所示。

圖1 “工字結構”鋼接頭防繞流措施

3）在鋼筋籠外側與“工字結構”鋼中間的縫隙處填補袋裝砂石，每次填補2.5m，并在下方過程中將接頭箱進行壓實處理。需要使用鋼絲刷對“工字結構”鋼的凹槽處進行刷壁處理，刷壁25次以上，保證周圍沒有泥漿。

2.2 中間立柱施工

地鐵車站中間的立柱區(qū)域需要使用?800mm的鋼管進行混凝土澆筑，立柱內(nèi)部則需要灌注C40 的混凝土，并且灌注完成之后呈現(xiàn)出無筋且流動性高的形態(tài)，鋼管立柱由厚18mm 的鋼板卷至而成，跟各個連接板之間需要額外增加抗剪鋼板、鋼牛腿以及抗拉鋼板等。采用?3m 的人工挖孔技術，使用鋼筋厚度在20～25cm 的砼保護圍壁，將其從淤泥層穿出后對其進行攪拌與加固；挖掘至設計標準高度之后，需要對孔內(nèi)尺寸以及垂直程度進行檢查，并確定基底巖石性能是否符合規(guī)定；對中間立柱進行水泥灌漿，完成后對鋼管立柱進行吊裝，確定精確位置，并使用高拋的形式對鋼管立柱內(nèi)部的砼進行振搗。中間立柱施工工藝如下。

1）?3m 人工挖孔施工 中間立柱挖孔樁與圍護挖孔樁需要同時施工，并且需要利用鋼筋砼來保護圍壁，每次挖掘深度在2.5m 左右，周圍的保護壁整體呈現(xiàn)“上小下大”的形狀，這樣可以將上下進行有效銜接，上下兩個口的直徑距離分別為3m 以及2.5m。人造巖石區(qū)域需要采取微差方式進行爆破，挖孔到設計標準高度時，需要對巖石屬性進行確認，再將中間立柱鋼筋籠按照定位放入，對中間立柱進行灌注。

2）基層底座施工 灌注完成后的中間立柱，其標準高度需要比基層底座低一點，在初次凝固之前需要對其進行預埋處理，等立柱強度達到設計強度的80%左右安裝基層底座，?3m 的固定螺栓需要使用環(huán)氧型樹脂砂漿，將其埋入至事先預留的孔內(nèi)。

3）鋼管立柱施工 使用吊車將鋼管立柱吊起后，對立柱底部與基層底座鋼板進行連接，立柱頂部以下2m 左右均使用可以調(diào)節(jié)的支柱作為支撐。

4）鋼管立柱灌注 采用C40 砼進行灌注，并且讓其坍落度維持在12～15cm，所使用的粗骨料中最大粒徑為12.5mm。當拋落大于0.85m3時進行灌注；當立柱頂部的拋落高度小于3.5m時，則需要使用插入的方式對其進行充分振搗。對鋼管立柱灌注過程必須連續(xù)進行，當灌注位置低于鋼管頂部150mm，并且強度達到70%時，需要使用等級相同的膨脹砼對鋼管進行填補，直到溢出后對其進行壓實處理，隨后焊接即可。

2.3 防水層施工技術

在進行防水層施工時，頂部以上需要使用4mm 厚的雙層防水材料SBS，還需要在上面增加5mm 厚的保護層。在對側墻進行防水層施工時，混凝土表面需要用砂漿找平處理；側墻防水層使用厚0.9mm 的EVA 防水材料，電熱焊接處理。側墻的EVA 防水材料需要跟砂漿找平層之間有一層泡沫墊層，可以起到緩沖作用，同時也能防止?jié)B水，還可以避免腐蝕防水膜。

地鐵車站頂部的SBS 防水材料從頂部四周向外側延伸，通過保護壁上方10cm 厚的混凝土過渡到保護壁以及混凝土的內(nèi)部，在側墻混凝土頂部70～90cm 范圍內(nèi)，需要額外增加厚8mm 的SBS 防水材料。圖2 中深色區(qū)域則為需要鋪墊的防水層。

圖2 地鐵車站頂部與側墻防水層

地鐵車站中間立柱需要穿過底部混凝土層以及EVA 防水層，使用同樣的方法，將ECB 作為過渡材料，外圈區(qū)域與底部使用EVA 防水材料，內(nèi)圈區(qū)域跟已經(jīng)貼合在鋼管立柱底部的SBS 防水材料進行貼合。為了加強鋼管立柱與SBS 防水材料之間的粘合程度，可以在其上方增加一層密紋狀的玻璃布，在四周涂四層以上的聚安脂，厚度達到3mm 即可。

3 應用與分析

為了測試此次提出的逆作法蓋挖施工技術是否可以有效預防地鐵車站施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，選擇該地鐵車站為實驗對象，通過實驗平臺對其進行模擬實驗，實驗測試為受到相同環(huán)境因素影響的地鐵車站，首先對3 種不同的施工技術，分析地鐵車站發(fā)生水平位移的距離，圖3 則為此次實驗的具體結果。

圖3 不同施工技術發(fā)生水平位移對比圖

由圖3 可以看出，使用明挖法、暗挖法和本文方法對地鐵車站挖掘產(chǎn)生的水平位移平均值分別為52.56mm、35.69mm 和17.25mm。為了使測試結果更加準確，還需要在地鐵車站施工完成之后，對整體結構發(fā)生沉降的位移距離進行更近一步的測試，具體結果如圖4 所示。

圖4 不同施工技術沉降曲線示意圖

由圖4 可以看出，經(jīng)過6 個月的時間，3 種挖掘方法導致的沉降位移分別是200mm、100mm和45mm。綜上所述，使用本文技術方法進行地鐵車站挖掘施工時，水平位移以及沉降位移的距離比兩種傳統(tǒng)技術方法都要短，這就表示文中的方法在實際應用方面是有效果的。

4 結語

此次分析在明確了解傳統(tǒng)施工技術存在一定問題后，有針對性地解決了施工及質(zhì)量控制問題，為后續(xù)其它建筑工程或者其他區(qū)域建設提供解決問題的依據(jù)，減少質(zhì)量問題的產(chǎn)生。但此次提供的辦法還不夠全面，還可以通過對混凝土溫度控制，來配比出更加合適的施工材料，從而在各個角度都讓地鐵車站的蓋挖施工都變得更加穩(wěn)定與安全。O