廣深港鐵路客運專線深圳福田站主體結(jié)構(gòu)蓋挖逆作施工技術(shù)

中鐵十五局華南公司 李自鋒

廣深港鐵路客運專線深圳福田站主體結(jié)構(gòu)蓋挖逆作施工技術(shù)

中鐵十五局華南公司 李自鋒

地下基坑通常采用如下幾種施工方法，明挖法、新奧法、淺埋暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法等。明挖法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種施工方法，該法施工簡單、安全、快速、造價較低，但對市民生活干擾較大，限制因素較多。暗挖法對市民日常生活影響較小，不會阻斷交通，特別適合在地下水位較深、不需要降水的條件下采用，是修建地鐵的重要方法，通過合理組織施工及交通疏解，可以把對交通的影響降到最低。目前在北京、上海、廣州、南京、深圳等城市都有成功的設(shè)計及施工經(jīng)驗，已逐漸成為我國地下工程施工中重要的施工方法。

廣深港客運專線深圳福田車站主體結(jié)構(gòu)共分為5個施工段，其中段一的A1和A2區(qū)、段二、段五采用明挖順作法施工，段一的A3區(qū)、段三、段四采用蓋挖逆作法施工。

一、工程概況

廣深港客運專線福田站位于深圳市福田區(qū)市民中心廣場西側(cè)益田路與深南大道交叉處、益田路下方，呈紡錘形南北展開，下穿福中一路、深南大道、福華一路、福華路。東西走向的深圳地鐵2號線、11號線與該車站在地下二層呈“十”字交叉。

福田站為地下三層客運車站，站場規(guī)模4臺8線，車站全長1 023m（內(nèi)襯墻外邊線），設(shè)計里程為DK110+966.00 ～ DK111+987.00。主體結(jié)構(gòu)分5個施工段，由北向南A ～ E區(qū)分別長433.212m、50.6m、51.438m、247.9m、242.25m，A區(qū)寬16.9 ～ 65.86m，B區(qū)寬75.47m，C區(qū)寬75.47 ～ 78.86m，D區(qū)寬78.86m，E區(qū)寬14.606 ～ 42.46m，底板埋深約32m，車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計地下連續(xù)墻434幅，土石方165萬m3。主體最大為三層五跨結(jié)構(gòu)，采用型鋼骨架勁性鋼筋混凝土。頂板厚度1.2m，中板厚0.25m，底板厚1.4m，側(cè)墻厚1.0m。中間結(jié)構(gòu)柱采用鋼管混凝土柱，內(nèi)填C60微膨脹混凝土。底板下設(shè)1.5m和2.8m抗拔樁（部分兼作柱下樁）。

車站共設(shè)12個出入口、11組地面風(fēng)亭、6個消防疏散口、1道采光井（217.1m×9m）、1座300m3的室外消防水池和4座冷卻塔，總建筑面積134 608m2（含附屬建筑）。其中，主體建筑面積121 083.1 m2，出入口建筑面積6 251.6 m2，風(fēng)道建筑面積4 450.7 m2，消防疏散通道面積952.6 m2，采光井面積1 264 m2。

本文，筆者以跨度最大的D區(qū)為例，介紹蓋挖逆作法施工技術(shù)。

二、方案確定

廣深港客運專線福田站原設(shè)計分為5段，其中，A1、A2、B和E區(qū)采用明挖順作法施工，A3和C區(qū)采用蓋挖逆作法施工，D區(qū)采用中心島法施工。由于福田站位于深圳市中心城區(qū)，周邊超高層建筑林立，各種管線密布且緊臨繁忙主干道，施工安全要求極高。D區(qū)原設(shè)計的中心島法在兩側(cè)預(yù)留土體，中間部分順作到頂，兩側(cè)采用蓋挖逆作法并加支撐進(jìn)行施工，基坑變形較大，不利于周邊建筑物的安全，鐵道部多次組織專家對該方案進(jìn)行論證，在開工前將D區(qū)改為全蓋挖逆作法施工。施工中，加深、加厚圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻，主體結(jié)構(gòu)頂板、中板、底板與連續(xù)墻之間采用預(yù)埋接駁器連接，以結(jié)構(gòu)梁板作為基坑的可靠支撐，確保土方開挖施工時基坑和周邊建筑物的安全。

三、施工方案

車站主體結(jié)構(gòu)不設(shè)伸縮縫，全部采用膨脹混凝土，隨基坑開挖方向分段順序施工，橫向施工縫原則上間距20 ～ 30m，設(shè)置在縱向柱距1/4 ～ 1/3跨附近。D區(qū)主體結(jié)構(gòu)從26軸到46軸，根據(jù)分縫原則和現(xiàn)場實際情況劃分為9段，采用跳倉法施工。具體施工步驟如下。

1. 施工地下連續(xù)墻、冠梁、擋土墻、抗拔樁、鋼管立柱、降水井，向下開挖至頂板梁底標(biāo)高下1.5米，施作鋼筋砼墊層。

2. 以鋼管砼柱作為支撐施工頂板、頂梁。待頂層結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，利用其作為橫向支撐，開挖至第2次開挖面（地下1層梁底面下1.5m）。

3. 施工地下1層梁、板。待達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，利用頂板和地下一層底板作為支撐，向下開挖至第3次開挖面（地下2層梁底面下1.5m）。施工地下1層側(cè)墻。

4. 施工地下2層梁、板。待達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，利用地下2層底板作為支撐，向下開挖至第4次開挖面。施工地下二層側(cè)墻。

5. 向下開挖至基底，施工綜合接地、墊層、防水層、承臺、底板。施工地下3層側(cè)墻。主體結(jié)構(gòu)部分施工結(jié)束。

6. 節(jié)點處理。施工頂板防水層，回填覆土，恢復(fù)路面。

四、施工工藝

1. 頂層土方開挖及頂層梁板施工。

（1）土方開挖。頂層的土方開挖與明挖順作相同，即用普通的液壓反鏟挖掘機(jī)自北向南開挖，隨挖隨裝車?yán)撸_挖至頂梁下1.5m作墊層。開挖過程中如圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏，須及時封堵，防止?jié)B漏水浸泡土體、影響主體結(jié)構(gòu)的防水質(zhì)量。

（2）墊層施工。土方開挖至墊層上20 ～ 30cm時，人工配合機(jī)械進(jìn)行找平，抗拔樁孔位置的爛泥需換填干土或粗砂夯實，進(jìn)行地基承載力檢測（達(dá)到100kPa），合格后施作墊層。墊層采用25cm厚C20鋼筋混凝土。墊層施工完成后應(yīng)注意保護(hù)，在未硬化前不允許上人，未達(dá)到強(qiáng)度前禁止上施工機(jī)械。

（3）型鋼梁施工。在墊層施工完成后首先進(jìn)行型鋼梁施工。頂板主橫梁截面尺寸為1 600mm×2 500mm，主縱梁截面尺寸為1 600mm×2 200mm，縱橫向主梁均采用型鋼骨架。型鋼梁分段加工，與鋼管柱采用牛腿節(jié)點焊接連接，牛腿與鋼梁之間的橫隔板采用高強(qiáng)度螺栓連接，頂?shù)撞捎靡砭壈搴附?。型鋼梁在工廠加工成型，現(xiàn)場進(jìn)行安裝，焊縫根據(jù)所處位置的重要性分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。焊接采用二氧化碳保護(hù)焊，其中Ⅰ、Ⅱ級焊縫采用無損檢測。

（4）支架模板安裝和鋼筋綁扎。施工方案采用自上而下施作頂板、地下一層中板、地下二層中板、底板，側(cè)墻隨結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度亦自上而下逆作施工。受型鋼限制，必須先安裝縱橫梁鋼筋，再搭設(shè)腳手架，安裝梁底模和側(cè)模，鋪設(shè)板底模，安裝板面鋼筋。支架采用滿堂架搭設(shè)，采用φ48×3.0鋼管，間距和高度根據(jù)支架施工方案布置。節(jié)點模板采用定型鋼模板，梁板模板采用優(yōu)質(zhì)竹膠板。鋼筋間距和數(shù)量按照設(shè)計要求布設(shè)?？v橫向主梁鋼筋在梁柱節(jié)點位置焊接在節(jié)點環(huán)形鋼板上。側(cè)墻因分兩次施工，在施工板鋼筋時，頂板下部必須按設(shè)計預(yù)留邊墻及明暗柱鋼筋，預(yù)留鋼筋必須長短間隔錯開排列，以保證鋼筋接頭錯開距離不小于500mm，短鋼筋板下預(yù)留長度不小于400mm，長鋼筋板下預(yù)留長度不小于1 000mm。邊墻及明暗柱預(yù)留鋼筋，按照長度要求下料，安裝時先在底模的設(shè)計位置打孔，鋼筋從孔內(nèi)穿出，同時注意控制鋼筋的垂直度和標(biāo)高位置。

（5）混凝土澆筑及施工縫防水。頂板、中板、底板和側(cè)墻混凝土由于分段分塊澆筑，因而頂、底板水平施工縫，側(cè)墻頂、底水平施工縫和側(cè)面豎向施工縫，均需作防水處理。頂、底板、側(cè)墻底部水平施工縫和側(cè)墻側(cè)面豎向施工縫采用預(yù)埋鍍鋅鋼板止水帶和遇水膨脹止水條防水，混凝土表面涂水泥基滲透結(jié)晶防水涂料；側(cè)墻頂部水平施工縫采用1條可重復(fù)注漿管和2條遇水膨脹止水條防水，混凝土表面涂水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料。

2. 地下一層土方開挖及中板施工。地下一層土方開挖，必須在頂層梁板混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，拆除支架模板后才能進(jìn)行。

（1）在頂板預(yù)留的出土孔中，用炮機(jī)破除混凝土墊層，用挖機(jī)把土裝進(jìn)吊土斗，用70T履帶吊吊出，吊至基坑旁臨時堆土場裝車運走。

（2）在出土孔處下挖3m，挖機(jī)能夠正常回旋作業(yè)后，進(jìn)行大面積正常開挖。開挖土方時，應(yīng)同時破除混凝土墊層，墊層盡量不要懸空，防止脫落砸傷施工人員和機(jī)械，確保安全。

（3）開挖至中板梁底下1.5m后，施作地下一層中板墊層。中板的墊層、型鋼梁安裝、支架模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆搗及施工縫防水施工同頂板。

3. 地下二層土方開挖及中板施工。地下二層土方開挖，必須在地下一層梁板混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，拆除支架模板后才能進(jìn)行。地下二層土方開挖及墊層、型鋼梁安裝、支架模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆搗及施工縫防水施工同地下一層。

4. 地下三層土方開挖及底板施工。地下三層土方開挖，必須在地下二層梁板混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，拆除支架模板后才能進(jìn)行。

（1）地下三層土方開挖及墊層、混凝土澆搗及施工縫防水施工同地下一層。

（2）土方開挖到基底后，先施工綜合接地網(wǎng)（電阻值不大于1Ω），再施工底板墊層，墊層混凝土澆筑時需預(yù)留承臺位置。

（3）待墊層混凝土強(qiáng)度能夠滿足機(jī)械碾壓要求后，進(jìn)行柱下承臺土方開挖。鑒于底層土方含水量較大，承臺深度達(dá)3m，開挖時極易坍塌，經(jīng)與設(shè)計和監(jiān)理單位協(xié)商，承臺墊層改為掛網(wǎng)噴射C25混凝土，邊挖邊噴，盡量減少邊坡的垮塌。

（4）底板防水施工前先用水泥砂漿對墊層進(jìn)行找平，然后在達(dá)到要求的墊層上刷一次基層處理劑，粘貼4mm+3mm厚的聚氨酯胎體SBS改性瀝青防水卷材。卷材采用熱熔滿粘法鋪設(shè)，確保卷材與找平層之間粘貼可靠，不得出現(xiàn)空鼓、翹邊、破損部位。防水層之間采用搭接法連接，搭接寬度為10cm。樁頭及連續(xù)墻位置根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行特殊處理。防水層表面施工5cm厚的細(xì)石混凝土保護(hù)層。

（5）承臺防水施工完成后，安裝承臺鋼筋，澆筑混凝土，再安裝底板和底梁鋼筋，澆筑底板混凝土。橫向鋼筋在兩側(cè)與連續(xù)墻預(yù)埋接駁器連接，在鋼管柱位置通過環(huán)板與柱子連接。橫向施工縫防水處理和側(cè)墻預(yù)埋鋼筋同頂板。底板混凝土分兩次澆筑，先澆底板，再澆筑上翻梁。

5. 側(cè)墻施工。負(fù)1層、負(fù)2層中板和底板施工完以后，間隔14d以后即可施工側(cè)墻。側(cè)墻亦采用逆作法施工。側(cè)墻采用600mm×1 200mm的鋼模板，模板外橫豎向均采用槽鋼加固，拉桿直徑為φ14mm，中部焊接60mm×60mm×3mm止水鋼板，拉桿與連續(xù)墻主筋成L形焊接，焊接必須牢固可靠，嚴(yán)格檢查焊接質(zhì)量。側(cè)墻及柱子鋼筋上部與預(yù)埋鋼筋通過接駁器連接，下部采用電弧焊連接，單面焊≥10d，雙面焊≥5d。側(cè)墻混凝土澆筑是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須要振搗好，保證混凝土密實。采取如下施工方法。

（1）側(cè)墻模板中間預(yù)留300mm×400mm澆筑孔，水平方向間隔2.4m，豎直方向間隔2m，確?；炷料侣涓叨炔怀^2m，澆筑一層封堵一層。

（2）澆筑時從澆筑孔內(nèi)進(jìn)入振搗，確保振搗密實。

（3）側(cè)墻模板預(yù)留喇叭口，澆筑時高出施工縫15cm，確保施工縫混凝土密實。

（4）為了解決逆作法施工的側(cè)墻上部施工縫接觸面混凝土難以澆搗、難以充滿的弊端，在中板邊墻部位每隔1～1.5m預(yù)留φ150的澆搗孔，澆筑側(cè)墻時通過上部預(yù)留孔對施工縫處混凝土進(jìn)行澆筑和振搗，利用壓力差灌滿施工縫。澆筑一周后及時通過可重復(fù)注漿管進(jìn)行注漿填縫。

實踐證明，該方法能保證上部水平施工縫部位混凝土密實及接縫的嚴(yán)密，保證防水效果。

五、施工關(guān)鍵措施

1. 基坑西側(cè)緊鄰港中旅大廈、時代金融中心、免稅商務(wù)大廈3座超高層建筑，基坑開挖期間，應(yīng)加強(qiáng)對連續(xù)墻深層水平位移、基坑外水位、建筑物的沉降變形等的觀測。

2. 基坑頂板距地面高度約3m，距冠梁頂約1.5m，基坑開挖后地面和冠梁頂面設(shè)置兩道防護(hù)欄桿，并懸掛醒目的安全警示標(biāo)志，提醒施工人員注意安全。

3. 在基坑周邊設(shè)置寬300mm深500mm的排水溝，在溝底設(shè)置排水坡度，便于基坑降水外排，防止暴雨季節(jié)路面雨水流入基坑。預(yù)留出的土孔周邊擋土墻應(yīng)及時施作，防止雨水流入基坑并兼作施工圍擋。

4. 合理組織，科學(xué)安排。加快施工進(jìn)度，加快土方開挖和各層梁板的施工，縮短基坑暴露時間，減小基坑變形，確保鄰近建筑物的安全。

5. 連續(xù)墻預(yù)埋的梁板鋼筋接駁器，缺損的必須進(jìn)行植筋補(bǔ)足。

6. 連續(xù)墻內(nèi)面預(yù)留的φ18拉接鋼筋必須按設(shè)計施工，不足的進(jìn)行植筋或與連續(xù)墻主筋焊接，并與側(cè)墻鋼筋按設(shè)計要求進(jìn)行連接。

7. 在挖掘機(jī)和吊機(jī)作業(yè)范圍內(nèi)，嚴(yán)禁在其下方進(jìn)行混凝土破除或其他作業(yè)。

8. 底板未施工前，嚴(yán)格控制頂板堆載不得超過20kN/ m2。

9. 在板和側(cè)墻施工時，注意各種預(yù)埋管、吊鉤的位置，各種預(yù)留孔洞、坑的位置和尺寸，嚴(yán)格按照設(shè)計施工，不得有偏差，防止給后續(xù)施工帶來不便。

10.及時做好各項施工記錄和技術(shù)資料的填寫，做到及時、有效和真實。

六、結(jié)論與建議

廣深港客運專線福田車站是蓋挖逆作法首次在國內(nèi)鐵路施工中的嘗試，具有顯著的代表意義。該車站2008年12月開始進(jìn)場施工，目前已完成部分底板施工，主體結(jié)構(gòu)預(yù)計2011年底結(jié)束，2012年10月全部完工。蓋挖逆作法施工在本站的施工中，受雨天影響小，模板和腳手架用量小，施工進(jìn)度明顯比明挖順作快，對周邊建筑物和道路、管線等的影響較小，工程進(jìn)度和施工質(zhì)量受到各方的一致好評。