大跨度或超寬地鐵車站快速施工技術(shù)

吳 祥 張亞峰 包高強

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南鄭州 450000)

0 引言

軌道交通事業(yè)突飛猛進，特別經(jīng)濟發(fā)達的城市，地鐵施工更是迫切需要，然而，城市中建筑物、管線特別多，這是現(xiàn)在城市現(xiàn)狀，地鐵車站施工技術(shù)合理，減少了對周邊建筑物、管線的影響，降低了安全風(fēng)險，因此，地鐵施工技術(shù)研究顯得至關(guān)重要，特別超大地鐵車站的技術(shù)研究。

1 工程概況

深圳地鐵7號線工程西麗站位于深圳市南山區(qū)沙河西路與留仙大道交叉口，西麗站為地鐵5號、7號、15號線三線的換乘站。車站標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)計為地下2層三柱四跨或五柱六跨的矩形框架結(jié)構(gòu);與5號線換乘節(jié)點段為地下3層三柱四跨的矩形框架結(jié)構(gòu)，車站小里程端設(shè)盾構(gòu)接收井，盾構(gòu)井段結(jié)構(gòu)較標(biāo)準(zhǔn)段每側(cè)加寬2.30 m，加深1.10 m，盾構(gòu)井段長12.5 m，并為15 號線預(yù)留暗挖法接口;車站大里程端接暗挖區(qū)間。西麗站基坑總長274.100 m，寬29.3 m ～44.3 m，深約 17.6 m ～24.5 m，支護工程安全等級為一級。整個車站設(shè)4.61‰，2‰，6‰ 縱坡，呈北低南高。

車站所在位置地面高程13.03 m～14.10 m，素填土普遍分布，主要成分為黏性土，混有砂類土、碎石土，土質(zhì)不均，局部分布有雜填土。土層強度低、土質(zhì)松散、滲透性大，局部分布有淤泥質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)松軟，承載力低，含水量高，孔隙比大，滲透性低，容易產(chǎn)生觸變、流變，容易引起地基變形和失穩(wěn)。同時分布花崗片麻巖殘積土和全風(fēng)化巖，土質(zhì)不均，飽和狀態(tài)下受擾動后，極易軟化變形，強度、承載力驟減。對土方開挖、基坑支護結(jié)構(gòu)施工均有影響，為基坑支護不利土層。

車站周邊環(huán)境特別復(fù)雜，車站東側(cè)為天虹商場、金慧賓館，車站西側(cè)為鼎新大廈、壯麗商廈，道路兩側(cè)存在密集的電力、電信、雨水、上水、污水、燃?xì)狻⒙窡舻鹊叵鹿芫€管道，地下管線管道的走向與道路平行。

2 寬大基坑地鐵車站施工總體方案

2.1 材料水平及垂直運輸

西麗站車站主體基坑施工場地狹小，南北區(qū)域均在基坑西側(cè)有一條施工道路，為便于車站主體段施工材料水平及垂直運輸，在車站南北區(qū)分別布設(shè)1臺ME16 t+10 t-45.1 m，ME16 t+10 t-42.8 m龍門吊，額定起重量為16 t，北區(qū)北端頭龍門吊無法行走覆蓋到位的范圍采用50 t履帶吊。北區(qū)東側(cè)在基坑外側(cè)設(shè)置專門的龍門吊軌道基礎(chǔ)，其他部位的龍門吊行走軌道利用兩側(cè)圍護結(jié)構(gòu)冠梁布設(shè)，不再另作基礎(chǔ)。

2.2 車站主體施工分段分層

2.2.1 縱向分段

車站主體結(jié)構(gòu)縱向按照10～25一段進行分段，樁號DK2+282.787～DK2+556.688自西向東共劃分14個施工段，北區(qū)8段，南區(qū)6段。結(jié)合施工能力和合同工期要求，施工分段一方面滿足施工技術(shù)要求和構(gòu)造要求;另一方面控制結(jié)構(gòu)收縮裂縫。車站環(huán)向施工縫布置在縱向柱1/4～1/3跨附近，同時縫的位置避開通風(fēng)道、樓梯孔，以保證過梁、扶(樓)梯梁的剛度。

2.2.2 豎向分層

結(jié)合施工組織需要，內(nèi)襯墻水平施工縫分別設(shè)在底板腋角以上250 mm、中板腋角以下300 mm、中板面以上300 mm、頂板腋角以下300 mm的墻體處;當(dāng)墻體設(shè)有預(yù)留孔洞時，施工縫距孔洞邊緣不小于300 mm，共設(shè)置4道水平施工縫。車站頂、底板不設(shè)縱向水平施工縫;每層中柱水平施工縫均留設(shè)在本層板頂和上層梁底標(biāo)高處，梁柱接頭核心區(qū)混凝土同梁、板混凝土一起澆筑。

3 寬大基坑開挖施工技術(shù)

3.1 基坑開挖

結(jié)合主體結(jié)構(gòu)分段情況，基坑開挖分層分段進行開挖，必須遵循“限時、對稱、平衡、先撐后挖”的原則，必要時留護壁土。嚴(yán)格控制每個單元的挖土?xí)r間和支撐時間，以減少基坑暴露時間，控制圍護變形?；娱_挖時“由深向淺”逐段開挖，車站主體結(jié)構(gòu)基坑分段開挖的位置以設(shè)計的結(jié)構(gòu)分段(誘導(dǎo)縫、施工縫)位置為基準(zhǔn)，再向前延伸2 m。

3.1.1 水平分段

在第二、三道支撐的土層開挖中，每區(qū)段長度開挖長度一般不超過6 m左右，區(qū)段內(nèi)每層土方在16 h內(nèi)開挖完成，隨即在8 h內(nèi)安裝好該區(qū)段的支撐并施加預(yù)應(yīng)力;在第四、五道支撐土層開挖中，每區(qū)段開挖長度一般為3 m左右，區(qū)段內(nèi)每層土方要在8 h內(nèi)完成，隨即在8 h安裝好該區(qū)段的支撐并施加預(yù)應(yīng)力。機械挖土距離坑底20 cm～30 cm厚土層時，由人工挖土平整，防止坑底土體被擾動?；娱_挖時，及時設(shè)置坑內(nèi)排水溝和積水井，防止坑底積水。

3.1.2 豎向分層

豎向分層厚度為支撐豎向間距，開挖過程中按1 m/層控制開挖高度，并隨時掌握開挖深度與支撐位置的關(guān)系，嚴(yán)禁超挖回填現(xiàn)象發(fā)生。

3.1.3 縱向放坡

基坑開挖自上而下分層分塊進行，分層開挖過程中控制臨時邊坡坡度為1∶1.5，開挖至坑底標(biāo)高時，控制臨時邊坡坡度不大于1∶2.5，相鄰?fù)翆釉O(shè)置3 m長臺階，以保證基坑開挖縱向綜合坡度不大于 1∶3。

3.2 深基坑平面分區(qū)優(yōu)化

3.2.1 基坑開挖程序

基坑標(biāo)準(zhǔn)段分8層開挖，其中1層～7層采用機械開挖，第八層預(yù)留30 cm厚采用人工開挖。二級基坑分為9層開挖，其中1層～7層采用機械接力開挖，第八層垂直開挖，吊車垂直吊運出基坑，第九層30 cm厚采用人工開挖。土方開挖縱斷面示意圖見圖1，標(biāo)準(zhǔn)段土方開挖斷面圖見圖2，二級基坑土方開挖斷面圖見圖3。

3.2.2 基坑支撐支護原則

基坑支撐一般設(shè)置原則主要如下:第一道支撐為地連墻頂部、第二道為結(jié)構(gòu)中板以上50 cm、第三段為結(jié)構(gòu)－2層底板以上2 m、第四道為二級基坑－2層底板、第五道為二級基坑－3層底板以上2 m，根據(jù)這一原則，結(jié)合土方開挖情況，混凝土支撐梁采取分段、分區(qū)域化施工，將40 m寬基坑劃分成兩個20 m的標(biāo)準(zhǔn)基坑施工支撐梁;鋼支撐施工之前，對基坑支護受力情況計算，適當(dāng)向上調(diào)整高度至中板以上1 m，一方面為土方開挖提供下層開挖空間，另一方面為后續(xù)主體結(jié)構(gòu)施工留足夠的作業(yè)空間。

圖1 土方開挖縱斷面示意圖（單位：m）

圖2 標(biāo)準(zhǔn)段土方開挖斷面圖（單位：m）

圖3 二級基坑土方開挖斷面圖

西麗站基坑標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)置兩道混凝土支撐、兩道鋼支撐;二級基坑處設(shè)置5道混凝土支撐及一道鋼支撐，混凝土支撐尺寸1 000 mm×800 mm，鋼支撐采用609，t=16 mm鋼管。

3.2.3 基坑混凝土支撐施工措施

基坑第一道混凝土支撐與冠梁一起施工，第二道～第五道混凝土支撐在連續(xù)墻上設(shè)置鋼筋混凝土腰梁，混凝土支撐與腰梁連為一體。第二道～第五道混凝土支撐施工時，應(yīng)做好如下幾方面的工作:

1)機械開挖土方到混凝土支撐、腰梁底面上30 cm處停止開挖，人工開挖土方至腰梁、混凝土支撐底面。

2)平整腰梁、混凝土支撐底面土方，鋪設(shè)5 cm厚砂漿墊層，形成鋼筋混凝土支撐、腰梁的底模，混凝土支撐砂漿墊層按照跨度的1/400起拱。

3)鑿出事先預(yù)埋在連續(xù)墻上的腰梁接駁器，并鑿除腰梁對應(yīng)部位連續(xù)墻混凝土保護層，綁扎腰梁鋼筋，施工腰梁及混凝土支撐。當(dāng)混凝土支撐與腰梁分開澆筑施工時，需在腰梁澆筑混凝土?xí)r預(yù)埋混凝土支撐鋼筋。

4 結(jié)語

西麗站主體結(jié)構(gòu)于2015年3月10日完成封頂。通過對超寬地鐵車站快速施工技術(shù)的研究，優(yōu)化了基坑合理分區(qū)和施工順序，使得西麗站施工期節(jié)點得以保證，為后續(xù)大禹3號盾構(gòu)機按時下井提供了場地條件，也為西西區(qū)間右線提前兩個月實現(xiàn)貫通的目標(biāo)打下了堅實基礎(chǔ)。