地鐵車站超大面積特級基坑圍護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)措施

王立軍

摘 要：地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)施工是城市地鐵施工中的關(guān)鍵部分。受地面交通、地下管線、城市周邊建筑物、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的制約和影響，其施工難度和施工風(fēng)險都非常大。地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)施工方法的選擇和實施決定著整個地鐵建設(shè)項目的成果。結(jié)合實際工作經(jīng)驗，研究了地鐵車站超大面積特級基坑圍護結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，以期為日后類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；基坑圍護；施工方法；鉆孔樁

中圖分類號：TU753 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.126

1 工程概述

哈爾濱地鐵一號線哈爾濱南站位于學(xué)府路，是一期工程起點站，車站周邊環(huán)境、地面交通和地下管網(wǎng)非常復(fù)雜，車站以北緊鄰哈爾濱南編組站的3座立交橋，最近的一座橋梁的重力式擋土墻距車站邊緣僅3 m，車站西側(cè)為學(xué)府名居住宅小區(qū)，東側(cè)臨街有綜合汽車修配廠門市、中國農(nóng)業(yè)銀行、哈億達電子有限公司和哈爾濱綠色實業(yè)有限公司，最近的建筑物距基坑僅15 m。學(xué)府路沿街地下管線比較多，影響車站施工的管線是φ200、φ1000的給水管各一根，φ800、φ600的排水管各一條，φ219的煤氣管一根和許多通信、電力管線。其中，φ1000磨盤山供水干線緊貼車站結(jié)構(gòu)穿行。

2 圍護結(jié)構(gòu)形式

基坑圍護結(jié)構(gòu)主要采用鉆孔灌注樁配合樁間網(wǎng)噴混凝土，樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁等形式，所有圍護結(jié)構(gòu)均采用鋼支撐加固，并采用明挖局部蓋挖法進行基坑開挖。車站主體的圍護結(jié)構(gòu)采用Φ800@1200的鉆孔灌注樁，樁長26～28 m?；佑?道Φ609鋼管支撐，第一道鋼管支撐壁厚12 mm，其余三道支撐壁厚為16 mm，鋼管撐水平間距為4 m。

3 關(guān)鍵技術(shù)及施工技術(shù)措施

3.1 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁采用旋挖鉆機成孔，鋼筋籠現(xiàn)場加工制作，吊車起吊入孔，水下混凝土采用導(dǎo)管法灌注。

3.1.1 工藝流程

鉆孔灌注樁施工流程為：鉆機就位→鉆孔→檢查質(zhì)量→孔底清理→孔口蓋板→移動鉆機→灌前成孔檢查→吊放鋼筋籠→放溜筒→灌注砼。

3.1.2 鉆孔樁施工

3.1.2.1 鉆孔灌注樁定位

現(xiàn)場放線定出樁位，并做好樁位的軸線標(biāo)記，樁位的測量放樣要嚴(yán)格依照設(shè)計圖紙要求外放100 mm。這項工作完成后，工作人員要與有關(guān)人員一起復(fù)核，作出復(fù)核記錄，以確保樁位準(zhǔn)確無誤。

3.1.2.2 護筒設(shè)置

護筒是用8 mm厚的鋼板加工制作，高度為1.5～2 m，護筒內(nèi)徑比鉆頭大100～200 mm。護筒要根據(jù)設(shè)計樁位中心線埋設(shè)，埋設(shè)深度為1.2～1.5 m，然后復(fù)核校正，其偏差應(yīng)不大于50 mm。護筒四周采用黏土壓實密封，防止泥漿滲漏。

3.1.2.3 泥漿制備

開孔使用的泥漿用IP≥17的細粒黏土（班脫土）制作，當(dāng)鉆孔至黏土層時，可原土造漿。在工作過程中，一般地質(zhì)的泥漿比例為1.1～1.3，松散易坍地層的泥漿比例為1.3～1.5；一般地質(zhì)的泥漿黏度為18～20 S，松散易坍地層的泥漿黏度為20～22 S。另外，泥漿含砂率不大于8%，膠體率不小于90%.在施工過程中，工作人員要經(jīng)常測定泥漿比例、黏度、含砂率和膠體率。

3.1.2.4 成孔

根據(jù)土質(zhì)情況，在亞黏土地質(zhì)層干挖，而在接近砂層的地方開始采用造漿護壁的方法施工。在鉆孔過程中，要做到穩(wěn)、準(zhǔn)、慢，鉆進速度要根據(jù)土層類別、孔徑、鉆孔深度和供漿量來確定。當(dāng)鉆孔達到設(shè)計深度并報工程師檢查確認后，應(yīng)立即清孔，待鉆孔清理干凈符合要求后，方可灌注水下混凝土。

3.1.2.5 鋼筋籠的吊放

鋼筋籠使用起吊機吊裝就位，鋼筋籠吊起后，要緩慢落入樁孔內(nèi)就位。由于鋼筋籠離樁底有一定的距離，待其到正確位置后，用4根φ22鋼筋吊鉤鉤住籠頂加強箍，用2根[16a槽鋼做橫擔(dān)懸掛在井壁上，借助自重保證鋼筋籠標(biāo)高和垂直度的準(zhǔn)確性。

3.2 冠梁施工

圍護樁樁頂冠梁截面為800 mm×800 mm，采用C30砼、冠梁將鉆孔樁連成一體。

3.2.1 開挖和樁頂鑿除

測量放線，定出梁的中心線和邊線后即可進行開挖工作。

基坑內(nèi)側(cè)用反鏟挖掘機挖出寬1 m的土槽，同時，用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆輔以人工清除樁頂雜土和浮碴。另外，還要對頂部錨固鋼筋進行除銹處理，并校正。

3.2.2 模板施工

在模板施工時，采用基坑內(nèi)側(cè)支模，其他側(cè)面和底面采用土模的方法。側(cè)模采用組合鋼模板，應(yīng)確保鋼模板的牢固性和可靠性。模板支撐體系采用φ48鋼管、φ12拉桿、蝶形扣件，模板在安裝前要涂刷脫模劑。

3.2.3 鋼筋施工

冠梁鋼筋現(xiàn)場綁扎，主筋接長采用搭接焊的方式。焊縫長度不小于10 d，而同一斷面接頭不得超過50%.冠梁鋼筋下料時，必須為下一段冠梁施工預(yù)留出搭接長度，搭接頭要錯開，且錯開長度不小于35 d。主筋應(yīng)與圍護樁樁頂錨固筋焊接，以保證結(jié)構(gòu)的整體性。

3.3 掛網(wǎng)噴射混凝土

本工程圍護樁間部分土體加固和止水采用掛網(wǎng)噴射混凝土的方式。噴射砼時，由相關(guān)試驗結(jié)果可知，要嚴(yán)格控制配合比，水泥與砂的質(zhì)量比為1∶4～1∶4.5，砂率為45%～55%，水灰比為0.40～0.45.另外，在施工過程中要注意，砼隨拌隨用，摻速凝劑的混凝土有效時間不得超過20 min。

噴射砼選用TK-961型噴射機，送風(fēng)選用12 m3/min的風(fēng)量空壓機。為了保證噴射砼厚度的均勻性和一致性，可在噴層預(yù)插入短鋼筋作為控制標(biāo)，并分段分片連續(xù)進行，而且同一段內(nèi)噴射順序自下而上，一次噴砼厚度控制在40～70 mm。在此過程中，噴射操作手要調(diào)整好噴距、角度，控制水灰比和噴頭的運行軌跡，以保證混凝土的密度，表面平整、濕潤光澤、無干斑或流淌的情況出現(xiàn)。砼終凝2 h后要及時養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為3～7 d。

3.4 鋼支撐

3.4.1 支撐體系

支撐體系采用φ609×12或φ609×16的鋼管，圍檁采用2I45c型鋼腰梁，支撐中間設(shè)置臨時鋼立柱。在架設(shè)支撐時，要按照設(shè)計要求施加預(yù)加力，以保證基坑的安全。

3.4.2 鋼支撐施工

3.4.2.1 支撐準(zhǔn)備

鋼管支撐是由Φ609鋼管加工而成的，它主要分為支撐桿系統(tǒng)和附屬構(gòu)件部分。其中，支撐桿系統(tǒng)包括活動端、固定端和主體桿。施工時，各部分由法蘭與Φ24 mm高強螺栓拼裝連接。為了保證支撐的精度、質(zhì)量，所有支撐均在工廠加工制作，現(xiàn)場安裝、調(diào)整、驗收合后才能使用。

3.4.2.1.1 活動端

活動端情況如圖1所示。

3.4.2.1.2 固定端

3.4.2.2 支撐定位

在圈梁頂標(biāo)出支撐點的平面位置和高程，計算出與各道支撐的高差。隨著基坑土方的開挖，要及時放出支撐位置，確保支撐端部中心位置的偏差≤30 mm。

3.4.2.3 焊鋼板支托

隨著土方的開挖，要及時在圍護結(jié)構(gòu)上用φ16膨脹螺栓錨固支托焊接鋼板。鋼板上邊線比設(shè)計支撐中心低——活動端低300 mm，固定端低350 mm，保證支撐放在托架上，并與支撐點重合。

3.4.3 支撐體系技術(shù)措施

鋼支撐施工要求緊隨挖土作業(yè)，隨挖隨撐，無撐挖土的暴露時間要控制在16 h內(nèi)，必須遵循“先撐后挖”的原則。同時，要用人工開挖鋼支撐附近的土方，防止機械碰撞支撐。

在開挖前，需要先準(zhǔn)備好合格的、帶活絡(luò)接頭的支撐，支撐配件，施加支撐預(yù)應(yīng)力的油泵裝置等安裝支撐所必需的器材，嚴(yán)防安裝支撐時因為缺少支撐條件而延擱支撐時間。另外，端頭井部位采用斜撐體系，斜撐的牛腿必須與鋼支撐密貼、垂直，如果有縫隙，要用鋼板或細石混凝土填充。

在施工過程中，要確保鋼管是對稱的，使兩端同步，與鋼圍檁正交，斜撐要確保剪力塊角度與斜置角度一致，鋼管橫撐安裝后應(yīng)及時施加預(yù)應(yīng)力。

鋼支撐安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

3.4.4 支撐保護措施

在基坑開挖過程中，要防止挖土機械碰撞支撐體系，以防支撐失穩(wěn)引發(fā)安全事故。為了防止基坑內(nèi)起吊作業(yè)時碰動鋼管支撐，每根鋼管支撐、鋼圍檁要求利用鋼絲繩固定在圍護樁上。

在施工過程中，要加強監(jiān)測，如果因為側(cè)壓力導(dǎo)致鋼管橫撐軸力過大，就會使得橫撐撓曲變形。當(dāng)橫撐撓曲變形程度接近允許值時，必須及時采取增加臨時豎向支撐等措施，防止其變形過大，保證鋼支撐受力穩(wěn)定，確?；影踩?。

3.4.5 拆除鋼支撐

拆除支撐的順序是：當(dāng)?shù)装搴偷讓觽?cè)墻的混凝土強度達到設(shè)計強度的75%以上時，拆除第四道支撐；當(dāng)中板混凝土強度達到設(shè)計強度的80%以上時，可拆除第三道支撐；當(dāng)頂板混凝土強度達到設(shè)計強度的75%以上時，拆除第二道、第一道支撐。最后壓頂梁，當(dāng)其達到設(shè)計要求的強度后，可分層分段回填、夯實頂板覆土。

拆除鋼支撐的流程是：吊車和龍門吊就位→鋼絲繩扣扎支撐→活動節(jié)內(nèi)安放千斤頂施加頂力→撤除鋼楔→解除頂力，同時，卸下千斤頂→支撐桿體下放，拆除高強連接螺栓→拆開支撐桿桿體，龍門吊將各部分分節(jié)吊出。

4 結(jié)論

哈爾濱市軌道交通一期工程的車站建設(shè)情況非常復(fù)雜。根據(jù)地面交通、地下管線、城市周邊建筑物、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況，各車站不同的工程環(huán)境和建設(shè)條件，本著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，因地制宜，借鑒并吸收國內(nèi)外地鐵車站建設(shè)的成功經(jīng)驗，在滿足使用和運營功能的基礎(chǔ)上，推出了結(jié)構(gòu)安全、可靠，能夠保護周邊環(huán)境，緩解交通壓力，保證建設(shè)工期，控制工程造價等具有綜合優(yōu)勢的車站圍護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)方案。只要設(shè)計和施工方法得當(dāng)、措施有力，再加上科學(xué)、嚴(yán)密的施工組織和管理，地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)施工一定能夠取得預(yù)期的效果。

〔編輯：白潔〕