天津全蓋挖逆作地鐵車站施工關(guān)鍵技術(shù)

劉 壯 志

(普洛斯投資管理(中國(guó))有限公司，上海 200120)

天津全蓋挖逆作地鐵車站施工關(guān)鍵技術(shù)

劉 壯 志

(普洛斯投資管理(中國(guó))有限公司，上海 200120)

以天津地鐵5號(hào)線與6號(hào)線賓館西路站工程為依托，從永久鋼管混凝土栓與車站主體結(jié)構(gòu)兩方面，闡述了蓋挖逆作法施工關(guān)鍵技術(shù)，并總結(jié)了施工中的注意事項(xiàng)，為蓋挖逆作法施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

車站，蓋挖逆作法，鋼管混凝土柱，主體結(jié)構(gòu)

0 引言

近年來(lái)軌道交通發(fā)展迅速，由于功能的需要，地鐵車站多規(guī)劃在交通流量大、建筑物密集的城市繁華和交通繁忙干道下，然而一條地鐵線路從開工到通車一般為4年～6年，怎么既盡量減小對(duì)現(xiàn)行交通影響又保證車站和軌交區(qū)間的建設(shè)，是擺在整個(gè)軌道交通體系工作者急需解決和不斷完善的課題。蓋挖法因?qū)Φ孛娼煌ǜ蓴_少，有利于保護(hù)環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)上海、天津、南京、廣州等地地鐵車站建設(shè)中使用越來(lái)越多。然而隨著工程實(shí)踐[1,2]與研究[3-5]發(fā)現(xiàn)蓋挖逆作與明挖順作工藝相比有其獨(dú)特難點(diǎn)和特點(diǎn)，本文以車站施工作為背景，介紹蓋挖逆作法地鐵車站施工永久鋼管混凝土立柱、車站主體等關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

天津地鐵5號(hào),6號(hào)線文化賓館西路站是地鐵5號(hào)線與地鐵6號(hào)線的一個(gè)平行換乘站，為地下3層三跨島式車站。車站位于交通繁忙的賓水道上；車站北側(cè)為天津賓館和武警軍事區(qū)，南側(cè)為國(guó)家開發(fā)銀行等4個(gè)單位，周圍環(huán)境保護(hù)要求較高，給施工及管理提出更高的要求。車站總長(zhǎng)278 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬25.3 m，東西端頭井寬29.1 m；標(biāo)準(zhǔn)段基坑深26.02 m，端頭井深27.62 m；圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚1 m深55 m的地下連續(xù)墻。本工程各土、巖層自上而下依次為雜填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土。車站頂覆土厚約3.8 m，車站底板位于粉質(zhì)粘土層中，穩(wěn)定地下水埋深約1.0 m。

2 蓋挖逆作法施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 永久鋼管混凝土柱施工

蓋挖逆作法中間階段的結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載由中間永久鋼管混凝土柱傳遞給支撐樁，鋼管柱與支撐樁為一柱一樁布置，本工程鋼管混凝土柱插入混凝土灌注樁深度3 m，鉆孔樁直徑為2 000 mm，底部擴(kuò)大為3 500 mm，鉆孔深度最深達(dá)70.82 m左右。鋼管混凝土柱的鋼管采用φ800 mm壁厚25 mm鋼板卷制，鋼管柱長(zhǎng)度23.97 m。

1)大直徑擴(kuò)底灌注樁施工。

鉆孔灌注樁采用全液壓可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁(AM工法)[6]，并采用如下措施確保成孔質(zhì)量：鉆頭外徑不小于樁徑并經(jīng)常檢查；護(hù)筒埋設(shè)位置精確豎向垂直，周邊用粘土夯實(shí)；鉆機(jī)定位準(zhǔn)確、水平、穩(wěn)定，施工時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水平與垂直度；鉆桿接頭嚴(yán)密，采用膨潤(rùn)土為主要材料制作穩(wěn)定液，鉆進(jìn)過(guò)程中穩(wěn)定液液面始終保持在地面以保證孔壁水土壓力平衡；采用低速持續(xù)鉆進(jìn)的施工策略。

2)緩凝混凝土。

考慮插入永久性鋼管的需要，灌注樁的混凝土要有一定緩凝時(shí)間，緩凝時(shí)間不小于36 h，同時(shí)要求混凝土運(yùn)輸至插入永久性鋼管柱時(shí)間段內(nèi)混凝土的坍落度不少于12 cm，混凝土運(yùn)輸時(shí)間按1 h計(jì)算，混凝土灌注時(shí)間按3 h～4 h計(jì)算，HPE垂直插入機(jī)就位按3 h計(jì)算，插入鋼管柱時(shí)間按5 h～7 h計(jì)算，合計(jì)時(shí)間約14 h，考慮其他原因應(yīng)確?；炷?6 h后在不添加任何外加劑的情況下，二次攪拌坍落度不小于12 cm，16 h后不分層離析有較好的和易性，粗骨料易采用5 mm～25 mm連續(xù)級(jí)配的碎石。

3)鋼管混凝土柱施工。

鋼管柱是結(jié)構(gòu)的永久結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不僅有承載能力要求，而且有觀感要求。由于其工藝的特殊性，其垂直度的控制成為該工藝的關(guān)鍵控制點(diǎn)。必須保證樁的垂直度偏差不大于1/500，全部基樁的樁底沉渣厚度不得大于50 mm，鋼管柱垂直度偏差不大于L/1 000(L為鋼管柱的長(zhǎng)度)，且不大于15 mm。該鋼管柱采用HPE液壓垂直插入鋼管柱工法[7]，在混凝土澆筑后初凝前，利用二點(diǎn)定位的原理，通過(guò)HPE液壓設(shè)備插入支撐樁混凝土樁中的設(shè)計(jì)標(biāo)高，并調(diào)整至設(shè)計(jì)位置和垂直度。HPE相對(duì)以往人工入孔和簡(jiǎn)易校正架安裝法有安全性高、縮短工期、節(jié)省造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，但在施工過(guò)程中應(yīng)注意以下關(guān)鍵點(diǎn)：HPE液壓垂直插入機(jī)對(duì)中準(zhǔn)確，水平度垂直度高，并在施工過(guò)程中全程監(jiān)控；采用多點(diǎn)抬吊鋼管柱以免吊裝時(shí)產(chǎn)生變形、彎曲；鋼管柱底部位移傳感器安裝牢固保護(hù)得當(dāng)，試機(jī)調(diào)試后再下放鋼管柱；鋼管進(jìn)入混凝土后，邊下放邊根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)調(diào)整垂直度；液壓定位器放松前需在鋼管柱孔口固定牢固復(fù)測(cè)并往鋼管柱里灌水以平衡浮力；最后逐級(jí)對(duì)稱放松液壓定位器。

2.2 蓋挖逆作車站主體結(jié)構(gòu)施工

蓋挖逆筑法主體結(jié)構(gòu)施工的施工工藝復(fù)雜，關(guān)鍵是在車站內(nèi)土方開挖與主體結(jié)構(gòu)施工難度大，由于受坑內(nèi)空間的限制，再加上蓋挖下水平支撐體系、豎向支撐體系、降水井等林立，各種設(shè)備無(wú)法自由施展，施工效率低，安全、質(zhì)量等都較難控制。蓋挖逆做法車站施工必須科學(xué)管理，合理安排各部位和工序的施工并做好各類資源的預(yù)先籌劃、配置和調(diào)配。

1)基坑開挖技術(shù)措施。

蓋挖逆做法車站土方開挖采用掏槽法，由于豎向出土口少，土方需水平運(yùn)輸且施工空間狹窄導(dǎo)致土方開挖難度、出土速度較慢。施工組織應(yīng)合理，勞動(dòng)組織和工作面應(yīng)靈活；每層土開挖時(shí)，長(zhǎng)臂挖掘機(jī)或吊車抓斗先在車站頂板開口處開挖出挖掘機(jī)作業(yè)面。小挖機(jī)自出土口(開口處)向里抽槽開挖基坑中間土體，兩側(cè)預(yù)留護(hù)壁土體，同時(shí)用鋼跑板鋪設(shè)臨時(shí)道路，土方用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)或吊車抓斗自開口處挖至地面外運(yùn)。

2)結(jié)構(gòu)防水。

滲漏水是地下結(jié)構(gòu)的通病，及其影響建筑的使用功能。該工法由于先筑板后筑下邊的外墻，自上而下建設(shè)由此而得名逆作法，逆筑法摟板和側(cè)墻接縫處極易發(fā)生滲漏，為提高該部位結(jié)構(gòu)防水性能，擬同步完成板下部部分側(cè)墻結(jié)構(gòu)，側(cè)墻形成一定倒角，墻體內(nèi)預(yù)留混凝土澆筑孔。逆筑時(shí)的混凝土板與后做側(cè)墻相交處，均采用止水鋼板，在樓板下側(cè)墻內(nèi)混凝土難澆筑處，埋設(shè)全斷面注漿管，在因混凝土澆筑不密實(shí)等而滲漏時(shí)，可以通過(guò)注漿來(lái)堵漏；合理添加外摻劑如UEA及高效減水劑等，以減少混凝土的收縮，增加混凝土的抗裂能力；盡量降低水泥用量，降低混凝土強(qiáng)度等級(jí)或采用粉煤灰等活性材料代替水泥，減少其水化收縮；加強(qiáng)施工管理，保證澆筑質(zhì)量，尤其注意控制混凝土坍落度；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，底板頂板宜采用浸水養(yǎng)護(hù)，側(cè)墻帶模養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于15 d，拆模后注意保溫，防止對(duì)流風(fēng)。依據(jù)監(jiān)測(cè)反饋信息，待圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形收斂趨于穩(wěn)定后，方可進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土澆筑，避免結(jié)構(gòu)開裂；選用優(yōu)質(zhì)防水材料，使用專業(yè)防水技術(shù)工人，嚴(yán)控防水施工工藝。

3)蓋挖逆筑法施工安全文明施工措施。

蓋挖施工環(huán)境封閉狹窄、無(wú)自然采光，加上施工機(jī)械產(chǎn)生的廢氣，泥土潮濕，施工環(huán)境十分惡劣。為了改善施工環(huán)境本工程采用了如下安全文明措施。a.井下照明：由于井下無(wú)自然采光，故需采用光效較高的照明燈具。由于井下空間低，通風(fēng)不暢，所以不宜采用大面積照明燈具和高熱量照明燈具。高壓汞燈、鈉燈會(huì)因電壓波動(dòng)引起熄滅難以啟動(dòng)，也不宜采用。經(jīng)比較選擇，井下照明采用一般日光燈。設(shè)置三路，每路每間隔8 m左右裝一盞。為防止因突然停電失去照明而引起人員進(jìn)出發(fā)生危險(xiǎn)，中間一路照明每間隔二盞設(shè)置一盞應(yīng)急照明燈，以保證井下工作人員在停電時(shí)安全撤出。照明線路采用架空線，每盞燈需裝獨(dú)立的熔斷器。照明線路中需設(shè)分段開關(guān)箱，以保證裝拆燈具時(shí)能遂相斷電操作、維修的安全。b.井下通風(fēng)：逆作法施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有形成自然通風(fēng)的條件，施工中多臺(tái)電焊機(jī)、挖掘機(jī)、風(fēng)鎬鑿混凝土等作業(yè)所產(chǎn)生的煙塵和有害氣體需要?jiǎng)?chuàng)造良好的通風(fēng)條件來(lái)排除。本工程擬采用坑道式送風(fēng)方案。在出口設(shè)置兩臺(tái)74-72N02-14型離心式通風(fēng)機(jī)，分別安裝1.5 m3截面風(fēng)管通入各層。c.降低井下噪聲：井下作業(yè)時(shí)，風(fēng)鎬、振搗器、電焊機(jī)、電動(dòng)葫蘆、空壓機(jī)、通風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生的噪聲很大，擬采用在兩側(cè)的地下墻面滿掛草簾作吸音材料的方法來(lái)降低噪聲。d.井下安全通道：為保證施工人員進(jìn)入地下安全，在發(fā)生意外事故時(shí)，人員能緊急疏散到地面，擬設(shè)置通行安全方便并有相當(dāng)流量的垂直安全樓梯。安全樓梯每節(jié)高為2.5 m，梯斜45°，梯寬90 cm左右。e.井下防火：由于井下施工濕度較大，導(dǎo)線接頭處理必須可靠，并具有防潮措施，帶電部分不得外露。用電設(shè)備的電源線應(yīng)完好無(wú)損，中間不得有接頭。f.井下用電：井下總配電箱的零線必需重復(fù)接地；各類導(dǎo)線應(yīng)妥善支架，以防止電線拉斷或損傷，保證電氣線路的安全、可靠、整齊、美觀；各類導(dǎo)線接頭，電器樁頭接線必須牢靠，不得松動(dòng)，負(fù)荷要分布均勻，以防止設(shè)備和導(dǎo)線發(fā)熱引起火災(zāi)。

3 結(jié)語(yǔ)

賓館西路站地鐵站采用蓋挖逆作法施工，解決了地面交通及周邊建筑物保護(hù)等諸多問(wèn)題，但在施工組織過(guò)程中應(yīng)切實(shí)注意大直徑混凝土灌注樁施工、永久鋼立柱垂直度控制、土方開挖、惡劣環(huán)境下主體結(jié)構(gòu)的施工及安全文明施工等關(guān)鍵工序，方能充分體現(xiàn)蓋挖逆作法的優(yōu)勢(shì)。

[1] 劉昌用，郜 強(qiáng).地鐵車站蓋挖逆作法施工[J].隧道與地下工程,2010(1):95-98.

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On key techniques for whole cover and excavation top-down construction at subway station in Tianjin

Liu Zhuangzhi

(GlobalLogisticPropertiesInvestmentCo.,Ltd,Shanghai200120,China)

Based on Binguanxilu station between No.5 and No.6 subway in Tianjin, the paper illustrates the key techniques for the whole cover and excavation top-down construction from the permanent steel pipe concrete column and the main structure of the station, and sums up the precautions in the construction, so as to accumulate the experience for the top-down construction.

station, top-down construction, steel pipe concrete column, main structure

1009-6825(2017)05-0146-02

2016-12-04

劉壯志(1984- )，男，工程師

TU941

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