北京地鐵車站明挖法施工

方克軍

摘要：本文以北京地鐵十號線二期成壽寺站明挖施工為例，筒述明挖地鐵車站施工工藝。同時，本文論述了全鋼大模板單側(cè)支模技術(shù)，在地鐵外墻施工積累了一定的經(jīng)驗,為外墻單側(cè)支模技術(shù)在北京市地鐵車站施工的推廣和發(fā)展提供了一些有益的探索。

關(guān)鍵詞：北京地鐵；明挖法；單側(cè)支模；支撐計算

1、工程概況

成壽寺站為地下二層雙柱三垮箱型框架結(jié)構(gòu)，島式車站，明挖順做法施工。車站位于規(guī)劃石榴莊路下，長度204.8m，寬度20.9m，站臺有效長度113m，站臺寬度為12m，總建筑面積11456m2，主體建筑面積為8695m2。

土層分布較為穩(wěn)定，自上而下依次為人工填土、第四紀全新世沖洪積地層、第四紀晚更新世沖洪積地層。車站及區(qū)間隧道穿越地層主要為粉質(zhì)粘土、粉細砂、粉質(zhì)粘土、砂卵層。

潛水含水層為粉細砂④3層。該層地下水以大氣降水入滲補給方式為主，主要以人工開采方式排泄，地下水流向自西向東偏北，具體為：上層滯水（一）、潛水（二）、層間潛水（三）。

2、基坑開挖及支護施工方法

基坑圍護結(jié)構(gòu)采用φ800@1400mm鉆孔灌注樁+樁間網(wǎng)噴混凝土方案，圍護樁錨固長度為5m，其中盾構(gòu)井范圍圍護樁加密、加深，間距變?yōu)?200mm，錨固長度變?yōu)?m?；觾?nèi)側(cè)橫向設(shè)置三道鋼管支撐，鋼支撐采用t=12，φ630的鋼管。第一道鋼支撐設(shè)在圍護樁頂部的冠梁位置，鋼支撐水平間距6.0m；第二道、第三道鋼支撐分別設(shè)在現(xiàn)況地面下8m和13m位置，鋼支撐水平間距3.0m?；訕藴识蝺?nèi)采用對撐，在端部與角部采用斜撐。

施工程序：

施工準備→挖探坑→施做圍護樁→施做冠梁→土方開挖→施做樁間土噴錨護壁→架設(shè)支撐→土方開挖→施做樁間土噴錨護壁→架設(shè)支撐。

2.1灌注樁施工要點

⑴ 每棵灌注樁施工工藝分為鉆進成孔和灌注成樁兩階段，各棵流水作業(yè)。

⑵ 人工開挖探孔，探明樁位處有無地下物后，開始成孔作業(yè)。

⑶ 樁位適當(dāng)外放，控制成孔精度，避免孔壁坍塌，確保樁體不侵限。

⑷ 加強清孔、水下混凝土施工、鋼筋籠加工的工序管理，控制沉渣厚度、混凝土保護層厚度，保證樁體質(zhì)量。

2.2鋼支撐施工及拆除的綜合技術(shù)措施

土層開挖至支撐設(shè)計位置后，固定牛腿，安裝鋼圍檁，按設(shè)計要求及時架設(shè)鋼支撐。鋼支撐的架設(shè)應(yīng)保證與墻面垂直，拼裝軸線偏差不大于2cm。支撐接頭的承載力符合設(shè)計要求。鋼支撐固定完成后，采用兩臺液壓千斤頂在活動端支撐兩側(cè)對稱逐級預(yù)加力，預(yù)加力達到設(shè)計預(yù)應(yīng)力時，采用鋼楔塊鎖定支撐。斜支撐處的預(yù)埋鋼板采用三角鋼板支撐座，保證斜支撐的軸線垂直?；娱_挖過程中各種機械不得碰撞鋼支撐，防止鋼支撐墜落，同時加強對鋼支撐軸力的監(jiān)測，根據(jù)支撐軸力監(jiān)測情況，調(diào)整優(yōu)化支撐方案。

在對應(yīng)二襯混凝土達到設(shè)計強度后拆除鋼支撐。拆除時，用鏈條葫蘆將鋼支撐吊緊，在活動端設(shè)250t 千斤頂，施加軸力至鋼楔塊松動，逐級卸載至取完鋼楔，再吊起鋼支撐。避免預(yù)加力瞬間釋放而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部變形、開裂。鋼支撐分節(jié)拆除后轉(zhuǎn)運至指定位置集中存放。在鋼支撐拆除過程中，加強對圍護結(jié)構(gòu)的監(jiān)控量測，出現(xiàn)異常，及時處理。

設(shè)專人對支護結(jié)構(gòu)和鋼支撐進行監(jiān)測，必要時采取措施確保基坑和施工人員安全。

2.3車站主體基坑土方施工

基坑開挖遵循“由上而下，先撐后挖，分層開挖”的原則，采用“豎向分層、縱向分段、縱向拉槽、橫向擴邊”的開挖方法。

車站基坑上部土方采用1.4m3挖掘機直接挖裝，人工配合，底層鋼支撐下和馬道部位土方采用人工開挖，龍門吊提升出土，20t自卸汽車外運。

⑴ 豎向分層、縱向分段

根據(jù)車站基坑深度，基坑土方在豎向上分為四～五層開挖。機械作業(yè)臺階寬度4－5m，存土臺階寬度1－1.5m，臺階坡度1：0.75?；娱_挖過程中隨挖隨按設(shè)計位置架設(shè)鋼管支撐，進行樁間混凝土噴射?；娱_挖詳見下圖2-1：基坑開挖示意圖。

圖2-1：基坑開挖示意圖。

沿車站縱軸方向劃分若干施工單元，便于組織土方工程及結(jié)構(gòu)工程的流水施工。成壽寺站主體開挖首先進行東側(cè)21－24軸盾構(gòu)始發(fā)井段的開挖，由東向西逐步進行。

成壽寺站豎向土方分層開挖步序如表15-4。在每一層土方橫斷面跨中開中槽，由車站南北區(qū)沿縱向同向挖掘；由中槽向兩邊跨橫向挖土，并由中槽貫通面向兩側(cè)開挖面始端背向開挖作業(yè)。

⑵ 縱向拉槽、橫向擴邊

① 縱向拉中槽。由開挖工作面始端沿車站縱向拉坡開挖中槽，中槽位于車站主體結(jié)構(gòu)橫斷面中間。中槽的寬度選擇為7m左右，選用一臺1.4m3的反鏟挖掘機，施工過程中加強標高控制。

② 橫向擴邊拓展。中槽開挖至適宜距離后，向橫向擴邊拓展。橫向挖土?xí)r兩邊跨的土方開挖盡量對稱進行，土方開挖至鉆孔樁附近時，改為人工挖土，以免機械開挖破壞鉆孔樁。

3、主體結(jié)構(gòu)施工

成壽寺站主體結(jié)構(gòu)形式為兩層島式車站。車站主體結(jié)構(gòu)標準段采用兩層三跨兩柱現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形框架結(jié)構(gòu)。標準段結(jié)構(gòu)尺寸為：頂板厚700mm，中板厚400mm，底板厚800mm，結(jié)構(gòu)外側(cè)墻厚700mm，立柱截面為700mm×900mm。結(jié)構(gòu)外形尺寸詳見圖3-1。

圖3-1成壽寺站標準段結(jié)構(gòu)外形尺寸圖

3.1車站主體結(jié)構(gòu)施工順序及工藝流程

車站主體結(jié)構(gòu)施工采取“縱向分段、豎向分層”的施工方法進行?？v向分段原則：滿足總體進度計劃的要求，按設(shè)計圖中的施工縫、變形縫位置進行分倉，逐倉進行結(jié)構(gòu)施工。豎向分層原則：按照由下而上的順序施做。

成壽寺站主體標準段均按設(shè)計要求采用豎向分層的方法施工，施工工藝流程如下：

主體混凝土墊層→防水→底板及底縱梁鋼筋、模板、混凝土澆筑→邊墻、中柱下部鋼筋、模板、混凝土澆筑→中縱梁、中板底模板→中縱梁、中板鋼筋、混凝土澆筑→中柱、邊墻上部鋼筋、模板→中柱、邊墻上部混凝土澆筑→頂縱梁、頂板底模板→頂縱梁、頂板鋼筋、混凝土澆筑→頂板防水。

第一步：鋪設(shè)底板防水層，施作結(jié)構(gòu)底板，拆除第三道鋼支撐；

第二步：敷設(shè)邊墻防水層，施作結(jié)構(gòu)邊墻、柱和樓板，拆除第二道鋼支撐；

第三步：敷設(shè)上層邊墻防水層，施作上層結(jié)構(gòu)邊墻、柱和頂板；

第四步：拆除第一道鋼支撐，鋪設(shè)頂板防水層，回填土，施工結(jié)束。

3.2主體結(jié)構(gòu)模板施工

⑴ 主體結(jié)構(gòu)模板施工順序。主體結(jié)構(gòu)模板水平方向支搭順序按施工區(qū)段劃分的順序進行施工。豎向支搭順序依次為：底板、底縱梁→柱及邊墻下部→中縱梁、中板→柱及邊墻上部→頂縱梁、頂板。

⑵ 主體結(jié)構(gòu)模板施工方法

① 模板選用。車站主體結(jié)構(gòu)底板導(dǎo)墻部分的模板采用與結(jié)構(gòu)側(cè)墻相配套的定型加工的鋼模板，拼裝時在底板、側(cè)墻鋼筋上安設(shè)預(yù)埋螺栓，支撐體系采用鋼桁架支撐體系；車站主體結(jié)構(gòu)頂板、樓板的模板采用組合木模板，支撐體系采用碗扣式滿堂紅支撐體系；車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻采用定型加工的大型鋼模板，支撐體系采用與之相配套、定型加工的鋼桁架支撐體系。各層邊梁、中梁的模板采用多層復(fù)合板，支撐體系采用碗扣式滿堂紅支撐體系；車站內(nèi)的方形柱、圓形柱模板采用定型加工制作的鋼模板（支撐體系設(shè)計于模板后肋板），模板間采用螺栓固定。

② 模板安裝方法

a、 底板與墻體間導(dǎo)墻模板安裝。為便于墻體模板的支搭，車站底板混凝土澆筑前，須將導(dǎo)墻模板支設(shè)完畢。導(dǎo)墻高度為設(shè)計下腋角上10cm處。

b、 柱、邊墻、頂板模板安裝。柱、邊墻、頂板模板的支搭采用隔倉方式，即按照施工布署網(wǎng)絡(luò)計劃圖中劃分的長度支搭。分倉交界處設(shè)施工縫。

柱模板采用定型加工制作的鋼模板，支撐體系設(shè)計于模板后肋板。為防止?jié)仓炷谅洳钸^大，在頂板與中板之間、中板與底板之間的柱、邊墻模板上預(yù)留振搗孔，待混凝土澆筑至此處，將振搗孔封閉，繼續(xù)澆筑后續(xù)混凝土。

因頂板結(jié)構(gòu)次梁間距小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。模板安裝前必須設(shè)計好模板的選料及規(guī)格搭配，現(xiàn)場由測量人員詳細放出控制點；安裝時嚴格按預(yù)定的方案對照控制點安裝；安裝后，加強模板尺寸的檢查、復(fù)核。

③ 模板安裝施工的要求。模板工程的施工質(zhì)量按《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工及驗收規(guī)范》的要求進行控制，各類模板要保證工程結(jié)構(gòu)和構(gòu)件各部位尺寸和相互位置的正確性。對模板及其支撐結(jié)構(gòu)進行檢算，以保證其具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，不發(fā)生不允許的變形與下沉。模板的接縫要拼貼嚴密，避免漏漿。模板安裝后仔細檢查各構(gòu)件是否牢固，固定在模板上的預(yù)埋件和預(yù)留孔洞是否有所遺漏，安裝是否牢固，位置是否準確，模板安裝的允許偏差是否在規(guī)范允許值以內(nèi)，模板及支撐系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性是否良好。在澆筑混凝土的過程中，經(jīng)常檢查模板的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變形、松動現(xiàn)象及時予以調(diào)整。

④ 模板安裝技術(shù)措施

a、設(shè)專人負責(zé)模板選用、配模工作，確保用于結(jié)構(gòu)的模板邊角直順，肋板無開焊現(xiàn)象。模板無扭曲變形現(xiàn)象；

b、周轉(zhuǎn)使用的模板再次使用前，進行徹底的清理除銹，并涂刷親水性的高級脫模劑，以保證結(jié)構(gòu)混凝土表面光潔平整，且混凝土與裝修層有較好的粘接能力；

c、模板安裝前先將模板基線施放于導(dǎo)墻混凝土表面，嚴格按基線安裝模板及支撐架。安裝后用經(jīng)緯儀、水準儀檢查模板其尺寸及位置直至符合要求為止；

d、在側(cè)墻模板上部設(shè)置剛度較大的順水鋼檁以保證墻面的直順度符合設(shè)計要求；

e、為防止在澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生‘漂模現(xiàn)象，采用緊線器連接模板及底板混凝土上的預(yù)埋鋼筋，控制模板上漂；

f、模板安裝后仔細檢查各構(gòu)件是否牢固，固定在模板上的預(yù)埋件和預(yù)留孔洞是否遺漏，安裝是否牢固，位置是否準確，模板安裝的允許偏差是否在規(guī)范允許值以內(nèi)。

⑤ 模板拆除。在混凝土強度能保證其表面及棱角不因拆模而受損壞后，即可拆除邊墻側(cè)模。承重結(jié)構(gòu)頂板和梁跨度在2－8m的強度必須達到70%，跨度在8m以上的強度必須達到100%時方可拆除。施工頂板時，中板底模及支架不能拆除，待中板混凝土強度達到100%時，方可拆除。

3.3主體結(jié)構(gòu)混凝土施工

⑴ 混凝土施工的一般原則

① 本工程采用商品混凝土澆筑，進行混凝土坍落度的現(xiàn)場檢測、混凝土抗壓、抗?jié)B試件的現(xiàn)場取樣；

② 混凝土澆筑前，對模板、鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞、防水層、止水帶等進行檢查修整，特別注意模板，特別是擋頭板，不能出現(xiàn)跑?，F(xiàn)象；

③ 混凝土的澆筑采用泵送入模。按規(guī)范要求控制混凝土的自由傾落高度、澆筑層厚度、間歇時間、振搗方式，以確保混凝土質(zhì)量。

⑵ 各結(jié)構(gòu)部位混凝土施工。

① 板、梁混凝土的澆筑

a、混凝土澆筑前的清倉處理。將倉內(nèi)各種雜物、紙屑、鐵絲、土石塊清理干凈，積水抽干，混凝土澆筑前對模板進行潤濕處理。

b、混凝土澆筑順序。梁、板的澆筑順序為先梁后板，每層的澆筑層厚度為50cm左右，在沉降縫端模止水帶處要分兩層澆筑，先澆筑止水帶以下部分混凝土，填滿搗實后，將止水帶理順找平，防止其出現(xiàn)窩氣空鼓現(xiàn)象，然后再澆止水帶以上部分。混凝土接茬時間不超過40min。

c、加強板、梁相交部位的混凝土入模及振搗控制。梁部位從其側(cè)面插入振搗，對鋼筋密集的節(jié)點使用φ3.5cm的細振搗棒振搗，在梁與板結(jié)合部位采取二次振搗措施，防止由于截面變化和混凝土收縮引起裂縫。振搗時作到快插慢拔，特別注意兩條澆筑帶接茬部位不能漏振。振搗中嚴禁觸碰底部模板及各種預(yù)埋管路。

d、高程的控制。沿車站橫斷面上設(shè)6條φ50mm鋼管滑道高程控制線，用木工尺在鋼管滑道上推移，以準確控制高程和平整度，滑道高程用水平儀校測，誤差不大于1cm，并注意保護。

e、混凝土表面的壓光處理。表面成活后先用木抹子抹平，待混凝土終凝后，再用鐵抹子抹平壓光。澆筑混凝土8小時后，上壓光機將頂部表面進行壓光處理。

f、頂板成活后，灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間14天。

② 側(cè)墻混凝土的澆筑

a、混凝土澆筑前，做好清倉處理，要求同板梁混凝土的施工要求。

b、混凝土澆筑方向為縱向由一端向施工縫擋頭板方向澆筑，豎向分層澆筑，層高按50cm控制。

c、混凝土采用泵送入模的澆筑方式?；炷列毕蛉氩劭谠O(shè)于二襯墻模頂部，間距1.0m。為防止混凝土輸送壓力沖擊模板，在槽口處設(shè)混凝土澆筑漏斗，以緩沖混凝土沖擊力?；炷恋恼駬v采用斜向入槽口插入振搗器振搗與人工均勻敲擊模板相結(jié)合的方式。

d、墻體混凝土澆筑時，要左右對稱、水平分層連續(xù)澆筑；

e、拆模后及時進行養(yǎng)護。

③ 柱混凝土澆筑。采用泵送入模，分層高度50－60cm，利用軟軸振動器振搗?；炷翝仓琳駬v窗處暫停，將振搗窗用模板封閉后，繼續(xù)澆筑后續(xù)混凝土至梁下施工縫處。

4、結(jié)語

本工程以北京軌道交通十號線二期工程成壽寺站為例，介紹了地鐵明挖車站的明挖法施工要點，分別從圍護樁施工、土方開挖和錨噴施工及主體結(jié)構(gòu)施工等方面作了總結(jié)，為地鐵車站明挖法施工提供了一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 建筑施工手冊（第四版）.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003:

[2]趙志縉，應(yīng)惠清.簡明深基坑工程設(shè)計施工手冊[K].北京. 中國建筑工業(yè)出版社,2000:

[3]行業(yè)標準，《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99,1999。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。