地鐵車站主體結構明挖法施工技術分析

趙欠南，葉欣欣

1.中交（西安）鐵道設計研究院有限公司，陜西 西安 710075

2.中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710075

1 明挖法施工技術概述

1.1 技術優(yōu)勢

在應用傳統(tǒng)的暗挖法時，受到工藝限制，需要采取地下挖洞方式，在工程現(xiàn)場挖設一定大小的地下空間，在地下空間開展襯砌修筑作業(yè)，整體施工周期較長，存在工作條件差、受地質水文條件嚴重影響、產生大量廢土碎石的技術局限性。應用明挖法則可以直接將地面挖開，在露天條件下直接開展襯砌修筑與覆蓋回填作業(yè)，突破了暗挖法的技術局限性，具有技術簡單、經濟適用、主體結構受力條件好等優(yōu)勢。

1.2 地鐵車站主體結構明挖技術方式

根據實際施工情況，考慮到不同地鐵工程的水文地質條件與現(xiàn)場情況存在明顯差異，為保障施工安全，充分發(fā)揮技術優(yōu)勢，應合理選擇邊坡圍護形式，并將明挖細分為放坡明挖、懸臂支護明挖以及圍護結構加支撐明挖三種技術方式

（1）放坡明挖。首先，直接開挖施工場地上部土方，遵循從上至下的順序放坡開挖至地鐵主體結構基底高程；其次，在露天條件下從下往上修筑地鐵車站襯砌結構與防水層；最后，開展地鐵車站主體結構外填土作業(yè)，恢復地表原始狀態(tài)。與其他明挖形式相比，放坡明挖具有施工效率高、工藝流程簡單的優(yōu)勢，但是對邊坡土體穩(wěn)定性與地質水文條件有著嚴格要求，適用范圍較窄，且土方開挖量較大。另外，針對局部穩(wěn)定性較差的邊坡，可采取噴射混凝土等防護措施進行加固。

（2）懸臂支護明挖。首先，懸壁支護明挖是在基底高程下方插入圍護結構，在圍護結構加持下開展基坑開挖作業(yè)至基底高程；其次，從下往上修建地鐵車站主體結構和防水層；最后，回填基坑，恢復地表。與其他明挖形式相比，懸壁支護明挖適用于邊坡穩(wěn)定性較差以及埋深較淺的地鐵工程。

（3）圍護結構加支撐明挖。圍護結構加支撐明挖法適用于深基坑地鐵工程，在不改變圍護結構插入深度和剛度的前提下，在圍護結構中增設水平支撐件，連同圍護結構共同抵擋外側土壓力。同時，從下往上順作地鐵車站主體結構，并按時序逐層分段拆除水平支撐，實現(xiàn)主體結構的體系轉換，最終恢復地表狀態(tài)。

2 地鐵車站主體結構明挖法施工要點

2.1 鋼筋施工

（1）鋼筋切削。在鋼筋切削環(huán)節(jié)，首先，對運輸入場的鋼筋材料規(guī)格尺寸與外觀質量進行檢查，核查生產許可證與質檢報告等文件資料，隨機抽取少量鋼筋作為試樣送檢，確定鋼筋質量達標后再將鋼筋進行切削加工。其次，遵循相關規(guī)范要求，將鋼筋切削加工至特定形狀尺寸，對輕微彎曲的鋼筋進行校直處理，清理鋼筋表面附著的灰塵污漬。同時，在加工彎制鋼筋時，必須使鋼筋保持為常溫狀態(tài)，以鋼筋中部為起始點，向兩端逐步彎曲，要求一次性完成鋼筋彎鉤作業(yè)。最后，對切削加工后的鋼筋質量進行檢查，如果鋼筋截面與表面存在裂紋等質量缺陷，則進行返工處理。

（2）鋼筋連接。在鋼筋連接環(huán)節(jié)，將鋼筋直徑作為依據，選擇相應的連接方式。例如，對于直徑超過25mm的鋼筋，應采取直螺紋套筒連接管工藝；對于直徑小于22mm的鋼筋，則采取搭焊接工藝。在確定連接工藝后，對鋼筋焊接口進行標準測試，切除存在扭曲與嚴重彎折等缺陷問題的鋼筋端子。最后，對鋼筋連接質量進行檢查，在確定一切無誤或是所存在質量問題得到妥善解決后，即可按照施工圖紙將鋼筋綁扎安裝。

（3）鋼筋安裝。在鋼筋安裝環(huán)節(jié)，對鋼筋綁扎質量進行重復檢查，確定鋼筋不存在松動與變形問題后，將鋼筋網片與骨架進行固定安裝，要將鋼筋側面和底面保護層厚度控制在35mm及以上，將相同截面內焊接接頭數(shù)量控制在2根及以下。然后，在模板和鋼筋間隔區(qū)域設置若干數(shù)量與適當強度的墊塊，以提高鋼筋保護層強度。

2.2 模板施工

（1）側墻模板施工。在支設側墻模板時，首先，施工人員要提前清除混凝土基面殘留的灰塵泥漿，使用打磨機磨刷基面與剔除凸起部位，并使用防水砂漿對基面凹陷部位進行找平處理。同時，在混凝土基面存在局部滲水現(xiàn)象時，對基面滲水部位進行封堵處理。其次，支設側墻模板與配套支架，在支撐體系頂端設置可調節(jié)支托，用于調節(jié)模板位置。再次，按施工圖紙進行彈線定位，將防水卷材剪裁至適當尺寸，使用壓條與鋼釘?shù)扰浼?。在圍護結構固定鋪設防水卷材時，要求將卷材反應黏膠層向內與車站主體結構混凝土側墻黏結，將長短邊搭接寬度控制在100mm左右，檢查防水卷材是否黏結牢固。最后，使用雙面黏性膠條進行封縫處理，在側墻混凝土面涂刷厚度約2mm的水泥漿，并沿側墻縱向設置施工縫與加強層。

（2）梁模板。首先，在梁模板施工環(huán)節(jié)分別支設頂板翻梁底模板和中板翻梁底模板，并在模板下方鋪設適當尺寸的方木作為縱梁，將縱梁間隔距離控制在300mm左右。其次，在支架頂托部位設置方木作為橫梁，在梁下部位設置若干數(shù)量立桿，并在側模板部位設置雙鋼管作為縱梁，使用對拉螺栓等配件對梁模板進行加固處理。最后，將頂板與中板翻梁底模板支架立桿進行加密處理，將其與整體支架體系相連接。

2.3 混凝土施工

在混凝土施工環(huán)節(jié)，應掌握以下技術要點：（1）混凝土制備。技術人員結合工程情況，科學制訂混凝土配合比方案，明確混凝土性能指標與強度等級要求。同時，開展混凝土試拌作業(yè)，根據試拌情況來調整配合比方案。（2）考慮到地鐵車站主體結構的混凝土澆筑量較大，為控制澆筑質量，應采取分層澆筑與分層振搗工藝，將分層高度區(qū)間設定為50～70cm。（3）混凝土澆筑。將混凝土傾落高度控制在2m以下，或是設置套筒等裝置，避免混凝土傾落高度過大而出現(xiàn)離析現(xiàn)象。同時，嚴格把控上下層次混凝土的澆筑厚度與灌注時間，在前層混凝土初凝前，必須完成次層混凝土的灌注作業(yè)。（4）混凝土振搗。結合工程情況設置若干數(shù)量振點，將留振時間控制在10～30s，將振搗器插入深度控制在5cm以上，禁止振搗器與模板、止水帶及預埋件接觸。待混凝土表面無氣泡持續(xù)冒出后，即可完成振搗作業(yè)，將混凝土表面壓漿抹平。（5）預留施工縫。在必要情況下，為減小施工縫對混凝土結構性能造成的影響，需要人為在主體結構中預留施工縫，并做好施工縫部位的混凝土振搗作業(yè)。

2.4 結構外防水層施工

為改善地鐵車站主體結構的防水性能，預防結構滲漏問題出現(xiàn)，需要圍繞主體結構設置柔性全包防水層。首先，在附加防水層底板以及主體結構側墻部位鋪設瀝青基聚氨脂防水卷材，在頂板均勻涂刷單組分聚氨脂涂料，設置適當厚度的PVC抗根系刺穿層，在側墻設置水泥砂漿找平層，在頂?shù)装宸浪畬颖砻嬖O置細石混凝土保護層。其次，針對地鐵車站主體結構的水平施工縫，提前預埋注漿管并設置鍍鋅鋼板止水帶，在垂直施工縫部位粘貼防水層并設置鋼邊橡膠止水帶。最后，針對地鐵車站主體結構突變部位，可選擇混凝土整環(huán)設置中埋式鋼邊橡膠止水帶及配套襯墊板，并在側墻與底板部位設置背貼式橡膠止水帶，在迎水面鋪貼冷自黏防水卷材。

3 地鐵車站主體結構明挖法施工常見問題及解決措施

3.1 支撐失穩(wěn)

如果地鐵車站主體結構支撐體系失穩(wěn)滑塌，將會造成嚴重的經濟損失與人員傷亡，改變施工現(xiàn)場環(huán)境條件。因此，為了預防支撐失穩(wěn)問題出現(xiàn)，在主體結構施工期間需要持續(xù)對支撐體系進行觀測，如果支撐體系實時變形位移量超過額定值，應及時對支撐體系進行水平與縱向加固處理，并組織人員設備退場，提前設置安全防護隔離帶，盡量避免造成人員傷亡與破壞施工成果。同時，針對已出現(xiàn)的支撐失穩(wěn)問題，應及時對基坑坍塌部位開展土方回填作業(yè)，清理四周超載土方，并對圍護結構背后土體流失部位填充適量混凝土。另外，對支撐體系復加預應力，重復檢查支撐情況，避免支撐失穩(wěn)問題反復出現(xiàn)。

3.2 沉降超限

施工期間觀測建筑物沉降值，并在作業(yè)面架設鋼支撐結構，根據設計要求向鋼支撐施加軸力。當?shù)罔F車站主體結構沉降值超限時，應組織人員和設備退場，禁止無關人員、設備滯留現(xiàn)場，并根據結構沉降成因采取相應的加固處理措施。待車站主體結構沉降速度放緩，且沉降數(shù)據趨于平穩(wěn)后，對主體結構沉降情況進行重復確認，確定問題得到妥善解決后方可恢復正常施工。

4 結束語

綜上所述，為切實滿足現(xiàn)代地鐵工程的施工需求，要充分發(fā)揮明挖法的技術優(yōu)勢，實現(xiàn)工程預期建設目標。建筑企業(yè)必須全面掌握地鐵車站主體結構明挖施工的工藝流程與注意事項，結合工程情況科學制訂明挖施工方案，重點預防沉降超限等施工問題的出現(xiàn)。同時，推動明挖法技術體系的優(yōu)化發(fā)展，突破技術應用局限性，為地鐵車站主體結構施工活動的順利開展提供技術支持。