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支模技術，在地鐵外墻施工積累了一定的經驗,為外墻單側支模技術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。

關鍵詞：北京地鐵；明挖法；單側支模；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構，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粘土、粉細砂、粉質粘土、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

基坑圍護結構采用φ800@1400mm鉆孔灌注樁+樁間網噴混凝土方案，圍護樁錨固長度為5m，其中盾構井范圍圍護樁加密、加深，間距變?yōu)?200mm，錨固長度變?yōu)?m。基坑內側橫向設置三道鋼管支撐，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在現況地面下8m和13m位置，鋼支撐水平間距3.0m?；訕藴识蝺炔捎脤?，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→架設支撐→土方開挖→施做樁間土噴錨護壁→架設支撐。

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，保證樁體質量。

2.2鋼支撐施工及拆除的綜合技術措施

土層開挖至支撐設計位置后，固定牛腿，安裝鋼圍檁，按設計要求及時架設鋼支撐。鋼支撐的架設應保證與墻面垂直，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對稱逐級預加力，預加力達到設計預應力時，采用鋼楔塊鎖定支撐。斜支撐處的預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，根據支撐軸力監(jiān)測情況，調整優(yōu)化支撐方案。

在對應二襯混凝土達到設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。避免預加力瞬間釋放而導致結構局部變形、開裂。鋼支撐分節(jié)拆除后轉運至指定位置集中存放。在鋼支撐拆除過程中，加強對圍護結構的監(jiān)控量測，出現異常，及時處理。

設專人對支護結構和鋼支撐進行監(jiān)測，必要時采取措施確?；雍褪┕と藛T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計位置架設鋼管支撐，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構工程的流水施工。成壽寺站主體開挖首先進行東側21－24軸盾構始發(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構橫斷面中間。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。橫向挖土時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、主體結構施工

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

圖3-1成壽寺站標準段結構外形尺寸圖

3.1車站主體結構施工順序及工藝流程

車站主體結構施工采取“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，按設計圖中的施工縫、變形縫位置進行分倉，逐倉進行結構施工。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：鋪設底板防水層，施作結構底板，拆除第三道鋼支撐；

第二步：敷設邊墻防水層，施作結構邊墻、柱和樓板，拆除第二道鋼支撐；

第三步：敷設上層邊墻防水層，施作上層結構邊墻、柱和頂板；

第四步：拆除第一道鋼支撐，鋪設頂板防水層，回填土，施工結束。

3.2主體結構模板施工

⑴ 主體結構模板施工順序。主體結構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 主體結構模板施工方法

① 模板選用。車站主體結構底板導墻部分的模板采用與結構側墻相配套的定型加工的鋼模板，拼裝時在底板、側墻鋼筋上安設預埋螺栓，支撐體系采用鋼桁架支撐體系；車站主體結構頂板、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；車站主體結構側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合板，支撐體系采用碗扣式滿堂紅支撐體系；車站內的方形柱、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，須將導墻模板支設完畢。導墻高度為設計下腋角上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，即按照施工布署網絡計劃圖中劃分的長度支搭。分倉交界處設施工縫。

柱模板采用定型加工制作的鋼模板，支撐體系設計于模板后肋板。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。

因頂板結構次梁間距小，結構復雜。模板安裝前必須設計好模板的選料及規(guī)格搭配，現場由測量人員詳細放出控制點；安裝時嚴格按預定的方案對照控制點安裝；安裝后，加強模板尺寸的檢查、復核。

③ 模板安裝施工的要求。模板工程的施工質量按《鋼筋混凝土結構施工及驗收規(guī)范》的要求進行控制，各類模板要保證工程結構和構件各部位尺寸和相互位置的正確性。對模板及其支撐結構進行檢算，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件是否牢固，固定在模板上的預埋件和預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，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，經常檢查模板的工作狀態(tài)，發(fā)現變形、松動現象及時予以調整。

④ 模板安裝技術措施

a、設專人負責模板選用、配模工作，確保用于結構的模板邊角直順，肋板無開焊現象。模板無扭曲變形現象；

b、周轉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，以保證結構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墻混凝土表面，嚴格按基線安裝模板及支撐架。安裝后用經緯儀、水準儀檢查模板其尺寸及位置直至符合要求為止；

d、在側墻模板上部設置剛度較大的順水鋼檁以保證墻面的直順度符合設計要求；

e、為防止在澆筑混凝土時產生‘漂模現象，采用緊線器連接模板及底板混凝土上的預埋鋼筋，控制模板上漂；

f、模板安裝后仔細檢查各構件是否牢固，固定在模板上的預埋件和預留孔洞是否遺漏，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。

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，即可拆除邊墻側模。承重結構頂板和梁跨度在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主體結構混凝土施工

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場檢測、混凝土抗壓、抗?jié)B試件的現場取樣；

② 混凝土澆筑前，對模板、鋼筋、預埋件、預留孔洞、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，不能出現跑模現象；

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?；炷临|量。

⑵ 各結構部位混凝土施工。

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，防止其出現窩氣空鼓現象，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埋管路。

d、高程的控制。沿車站橫斷面上設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，在槽口處設混凝土澆筑漏斗，以緩沖混凝土沖擊力。混凝土的振搗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構施工等方面作了總結，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，應惠清.簡明深基坑工程設計施工手冊[K].北京. 中國建筑工業(yè)出版社,2000:

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

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。