蓋挖逆作地鐵車站施工關(guān)鍵工藝改進(jìn)探析

楊向華， 雷 波， 黃 哲

(中建鐵投軌道交通建設(shè)有限公司， 廣東 廣州 510635)

0 引言

在交通繁忙、建筑物密集、地下管線縱橫交錯(cuò)的城市繁華地區(qū)，蓋挖逆作地鐵車站的情況越來越多。在蓋挖逆作車站施工中存在如下質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)： 1)地下連續(xù)墻預(yù)埋的接駁器在開挖露出后，常出現(xiàn)偏位、破損等無法使用的情況，有對(duì)接駁器進(jìn)行定位保護(hù)的相關(guān)研究[1-3]，但措施不夠簡單便捷； 2)結(jié)構(gòu)板常采用地模，側(cè)墻采用模板斜撐，混凝土表觀質(zhì)量難以保證，結(jié)合實(shí)際情況，板采用矮支架[4-5]、側(cè)墻采用可移動(dòng)式單側(cè)支架[6-8],結(jié)構(gòu)施工效率及質(zhì)量易保證，須進(jìn)一步研究優(yōu)化改進(jìn)，提高工藝的適用性和可實(shí)施性； 3)側(cè)墻拆模過早，保溫保濕養(yǎng)護(hù)不到位，極易滲漏水，帶模養(yǎng)護(hù)是有效的解決方式[9-10]，缺少高效低廉的帶模養(yǎng)護(hù)措施； 4)樓板下與側(cè)墻相接處混凝土澆筑困難、銜接不緊密，水平施工縫采用止水鋼板難以振搗澆筑密實(shí)，有較多側(cè)墻施工縫處理措施的研究[11-13]，但缺少針對(duì)蓋挖逆作板及板下側(cè)墻水平施工縫良好的處理方法。本文結(jié)合深圳地鐵9號(hào)線向西村站的蓋挖逆作施工，針對(duì)以上質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)的施工工藝進(jìn)行改進(jìn)探析，研究出切實(shí)可行的解決辦法。

1 工程概況

深圳地鐵9號(hào)線向西村站位于深圳市羅湖區(qū)東門南路與春風(fēng)路及向西路交叉口處。向西村站為地下3層側(cè)式疊線車站，車站總長度為201.7 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為14.6 m，有效站臺(tái)長度為140 m，底板埋深約26 m，頂板覆土約3.0 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)為1 m厚地下連續(xù)墻，公共區(qū)無柱單跨、設(shè)備區(qū)單柱雙跨鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)。車站為疊合墻結(jié)構(gòu)，采用蓋挖逆作法施工： 1)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻鋼筋籠提前預(yù)留與主體結(jié)構(gòu)板連接的接駁器； 2)從上到下依次開挖至各層結(jié)構(gòu)板底，鑿出接駁器與結(jié)構(gòu)板鋼筋連接，結(jié)構(gòu)板采用矮支架施工； 3)從下向上施工各層側(cè)墻，側(cè)墻采用可移動(dòng)式單側(cè)支架雙層模板帶模養(yǎng)護(hù)，優(yōu)化側(cè)墻與板的上部混凝土接縫。車站標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)剖面見圖1。

圖1 車站標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)剖面圖(單位： mm)Fig. 1 Cross-section of standard section of station (unit: mm)

車站所處地質(zhì)情況從上至下依次為素填土、黏性土、粉細(xì)砂、中粗砂、卵石、硬塑狀粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化變質(zhì)砂巖、強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖、中風(fēng)化變質(zhì)砂巖及微風(fēng)化變質(zhì)砂巖。車站頂板所處地層為粉質(zhì)黏土，底板所處地層為強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化巖層。地下水位埋深為3.40～6.20 m，水位較高。車站地質(zhì)縱斷面見圖2。

圖2 車站地質(zhì)縱斷面圖Fig. 2 Geological profile of station

車站地下管線非常密集。影響車站的主要管線有3 m×1.6 m的雨水箱涵、DN600/DN400污水管、1.0 m×1.0 m 35 kV電纜溝、DN160燃?xì)夤芫€及DN600給水管。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)接駁器定位技術(shù)

蓋挖逆作車站各層樓板均需與地下連續(xù)墻可靠連接，地面施工荷載、樓板及側(cè)墻自重通過地下連續(xù)墻預(yù)埋接駁器傳遞，故地下連續(xù)墻施工時(shí)預(yù)埋接駁器施工質(zhì)量和定位控制尤為關(guān)鍵。但在施工過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)接駁器失效、預(yù)埋位置偏差，接駁器銹蝕、絲口破壞等導(dǎo)致出現(xiàn)接駁器無法使用及主筋無法連接的情況，只能采取植筋的方式。地鐵工程使用年限為100年，而植筋所使用的植筋膠最高設(shè)計(jì)年限僅30年，植筋存在質(zhì)量安全隱患。因此，如何提高接駁器利用率是蓋挖逆作車站需解決的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題。深圳地鐵9號(hào)線向西村站地下連續(xù)墻施工時(shí)，采取了如下技術(shù)。

2.1.1 接駁器安裝定位裝置

根據(jù)吊筋位置，測出吊筋處導(dǎo)墻高程，確定出吊筋長度，以此作為基點(diǎn)，控制預(yù)埋件位置。在鋼筋籠接駁器標(biāo)高處水平點(diǎn)焊L40×3角鋼。接駁器的高低控制以角鋼的邊線為標(biāo)準(zhǔn)，接駁器搭靠在角鋼的一個(gè)平面上，定位后焊接固定另一側(cè)角鋼夾緊，以確保接駁器及預(yù)埋筋的預(yù)埋精度。定位在鋼筋籠上接駁器的高低控制偏差不大于2 mm。接駁器定位保護(hù)效果見圖3。

2.1.2 接駁器安裝封蓋板

采用鋁彩鋼板做成U形長條封蓋，在接駁器的單獨(dú)封蓋擰到位置后，用條形封蓋板沿一排接駁器連線方向從上往下扣緊封蓋,細(xì)鐵絲擰緊，起到對(duì)接駁器的保護(hù)作用。同時(shí)后期鑿除表層混凝土，將封蓋整體揭開即可漏出完整接駁器，減少鑿除工作量，降低鑿除工作對(duì)接駁器的損壞。

圖3 接駁器定位保護(hù)效果圖Fig. 3 Effect of connector positioning and protection

2.1.3 鋼筋籠吊裝位置控制

為確保鋼筋籠吊裝下放接駁器就位準(zhǔn)確，要嚴(yán)格控制籠頂?shù)踅铋L度。吊筋長度=吊筋頂部固定位置的高程(導(dǎo)墻頂高程+到扁擔(dān)頂?shù)母叨?-鋼筋籠籠頂標(biāo)高+吊筋與鋼筋籠主筋的搭接長度(雙面焊5D、單面焊10D)。鋼筋籠下放到位后，采用槽鋼做扁擔(dān)固定鋼筋籠，誤差控制在1 cm內(nèi)。鋼筋籠下放及混凝土澆筑速度要均勻適中，在混凝土澆筑24 h后方能抽出扁擔(dān)。

2.2 樓板矮支架施工技術(shù)

蓋挖逆作車站各層樓板采用傳統(tǒng)“地模”方案，容易造成結(jié)構(gòu)板、梁外觀質(zhì)量不佳，地模易與樓板黏接，拆除時(shí)易破壞結(jié)構(gòu)；且因方案限制，與樓板同期施工的部分側(cè)墻墻體高度較短，導(dǎo)致后期側(cè)墻施工時(shí)水平施工縫距離樓板凈高不足，作業(yè)高度不夠，不利于側(cè)墻混凝土澆筑。采用“矮支模”方案，支模面平整度高，拆模容易，使用機(jī)械挖板下土方時(shí)，有模板保護(hù)不會(huì)出現(xiàn)刮擦結(jié)構(gòu)混凝土面的情況，混凝土外觀質(zhì)量易保證；支架范圍內(nèi)土方以明挖的方式挖除，降低費(fèi)用，但要注意圍護(hù)結(jié)構(gòu)的允許受力變形，挖除深度不能過大；在保證基坑支護(hù)安全的前提下，結(jié)構(gòu)板下側(cè)墻留設(shè)長度可以保證后期側(cè)墻澆筑的作業(yè)空間。

本工程樓板采用矮支架施工方案。支架體系采用鋼管扣件，立桿橫縱間距為600 mm×600 mm，步距為600 mm，在板墻、板梁相交加腋處加密，主楞采用φ48 mm雙排鋼管，次楞采用50 mm×100 mm方木，模板采用18 mm膠合板?；A(chǔ)設(shè)置15 cm素混凝土墊層。支架搭設(shè)高度為2 m，結(jié)合縱梁高度合理設(shè)置，并確保同期澆筑的部分側(cè)墻高度≥1 m，為后期下側(cè)墻混凝土的澆筑銜接提供作業(yè)空間。各層樓板矮支模體系見圖4，頂板矮支架現(xiàn)場施工見圖5，頂板矮支模成型效果見圖6，頂板地模成型效果見圖7。

圖4 各層樓板矮支模體系(單位： mm)Fig. 4 Short bracket system (unit: mm)

圖6 頂板矮支模成型效果Fig. 6 Effect of short bracket in roof construction

圖7 頂板地模成型效果Fig. 7 Effect of ground formwork in roof construction

2.3 側(cè)墻單側(cè)支模施工技術(shù)

蓋挖逆作車站側(cè)墻施工時(shí)，上部結(jié)構(gòu)板已完成。采用滿堂對(duì)撐架，架體使用量大，施工效率低。采用模板斜撐支架，剛度穩(wěn)定性不足(為避免降低側(cè)墻防水能力，不允許使用對(duì)拉螺桿)，往往存在側(cè)墻混凝土澆筑時(shí)漲模、模板接縫多及錯(cuò)臺(tái)等表觀質(zhì)量問題。為解決上述難題，深圳地鐵9號(hào)線向西村站側(cè)墻模板采用可移動(dòng)式單側(cè)支模體系。

單側(cè)支架由預(yù)埋系統(tǒng)部分和架體2部分組成，通過樓板預(yù)埋的埋件系統(tǒng)將整體模板與桁架固定，使之堅(jiān)固、穩(wěn)定，平整度及垂直度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。埋件系統(tǒng)包括預(yù)埋插筋、地腳螺栓、連接螺母、外連桿、壓梁、墊片及蝶型螺母。標(biāo)準(zhǔn)桁架由6種標(biāo)準(zhǔn)節(jié)根據(jù)側(cè)墻高度拼裝組合而成。桁架間距為500 mm。

側(cè)墻模板采用組合大模板，大模板由1.22 m×2.44 m小模板拼成，制成定型大模板，模板采用18 mm木膠板，背靠采用100 mm×100 mm方木，中心間距為300 mm，凈間距為200 mm；主梁采用雙拼槽鋼[10]，間距為700 mm。主梁與次梁之間采用螺栓連接。

每塊大模板后面安裝4片支架，和架體一起整體周轉(zhuǎn)使用。拼裝好的單側(cè)支架從預(yù)留吊裝孔吊裝至各層，采用叉車整體移動(dòng)，同時(shí)在桁架底設(shè)置滑輪，方便人工進(jìn)行局部調(diào)整就位。各層側(cè)墻單側(cè)支架組合方式見圖8，拼裝整體大模板見圖9，支架整體滑移就位現(xiàn)場施工見圖10。

圖8 各層側(cè)墻單側(cè)支架組合方式(單位： mm)Fig. 8 Unilateral formwork combinations (unit: mm)

2.4 側(cè)墻帶模養(yǎng)護(hù)技術(shù)

受到施工工期、成本投入的制約，側(cè)墻澆筑完成后往往需要快速拆模進(jìn)行周轉(zhuǎn)，這不利于側(cè)墻的養(yǎng)護(hù)，側(cè)墻防水、養(yǎng)護(hù)質(zhì)量難以保證。

圖9 拼裝整體周轉(zhuǎn)大模板(單位： mm)

Fig. 9 Fabricated and circulating integral large formwork (unit: mm)

(a) 支架底部安裝滑輪

(b) 人工輔助支架就位圖10 支架整體滑移就位現(xiàn)場施工圖Fig. 10 Sliding and installation of formwork

本工程采用雙層模板帶模養(yǎng)護(hù)，在混凝土初凝自穩(wěn)達(dá)到強(qiáng)度后，提前分離出外部架體模板移動(dòng)至下一段施工，內(nèi)貼模板依然保留在墻體上進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù)，既不占用支架周轉(zhuǎn)效率，也能延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，提高保溫、保濕能力。在上述單側(cè)支模體系大模板的表層模板外側(cè)增加1塊養(yǎng)護(hù)模板，2塊模板采用鐵釘釘合，鐵釘帽上綁扎絲。模板體系拼裝好后，內(nèi)貼模板上出露的鐵釘釘帽及扎絲后期便埋入了新澆筑的混凝土中，提供錨固力從而固定內(nèi)貼模板。

采用50 mm長鐵釘，模板厚16 mm，鐵釘從內(nèi)貼模板向架體模板方向釘入，外露20 mm并纏繞雙層鐵絲，以便增強(qiáng)與混凝土的錨固力。如模板與模板之間局部錯(cuò)臺(tái)或起鼓，鐵釘適當(dāng)加密，保證雙層模板密貼。模板與模板之間采用玻璃膠或膩?zhàn)臃厶羁p，填縫均勻，面層模板拼縫錯(cuò)臺(tái)小于1.5 mm，達(dá)不到要求的模板重新更換。矮腳墻及豎向接縫處下20 mm位置，通長粘貼寬20～30 mm、厚3 mm的雙面膠帶，保證模板與墻體無縫，防止底部漏漿或跑漿。模板鐵釘安裝大樣見圖11和圖12，單側(cè)支模雙層模板體系安裝步驟見圖13。

圖11 模板鐵釘平面圖(單位： mm)Fig. 11 Plan of nail in formwork (unit: mm)

圖12 模板鐵釘剖面圖(單位： mm)Fig. 12 Profile of nail in formwork (unit: mm)

在平均氣溫為20 ℃條件下外側(cè)支架模板拆除時(shí)間為24 h左右，隨著溫度升高或降低可適當(dāng)縮短或延長拆模時(shí)間。單層模板帶模養(yǎng)護(hù)不少于72 h，在已提前澆筑負(fù)1層或負(fù)2層側(cè)墻上安裝養(yǎng)護(hù)水噴淋系統(tǒng)，噴淋管采用DN32的PPR管，每隔1 m設(shè)置1個(gè)噴淋頭，噴淋嘴朝向下方側(cè)墻混凝土，自動(dòng)噴淋，起到對(duì)混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)。

(a)模板接縫打設(shè)玻璃膠(b)用鐵釘將雙層模板固定形成大模板(c)鐵釘綁雙層絲、模板拼縫二次補(bǔ)膠(d)雙層大模板與單側(cè)支架固定(e)大模板底部與混凝土的接縫處理(f)大模板間拼縫貼雙面膠帶

圖13單側(cè)支模雙層模板體系安裝步驟圖

Fig. 13 Installation sequence of double-deck unilateral formwork system

內(nèi)貼模板在安裝前涂刷水性脫模劑，脫模劑涂刷均勻，不漏涂，防止內(nèi)貼模板拆除時(shí)，模板面漆沾染混凝土面。內(nèi)貼模板拆除時(shí)，搭設(shè)雙排腳手架操作平臺(tái)，從上向下松動(dòng)模板分塊拆除，突出側(cè)墻外的釘尖割除，用防水砂漿涂抹。模板拆除后的側(cè)墻效果見圖14。

2.5 板下與側(cè)墻之間水平施工縫防水處理施工技術(shù)

防水質(zhì)量是保證地鐵車站質(zhì)量的重中之重，特別是結(jié)構(gòu)混凝土施工縫防水處理。在蓋挖逆作車站結(jié)構(gòu)施工中，側(cè)墻與頂板之間水平施工縫存在混凝土澆筑振搗困難、難以密實(shí)，導(dǎo)致側(cè)墻施工縫滲漏水等質(zhì)量問題，側(cè)墻中柱無法完成受力轉(zhuǎn)換，從而帶來極大安全隱患。為解決該類問題，本工程從設(shè)計(jì)和施工方面進(jìn)行了專項(xiàng)研究。

圖14 模板拆除后的側(cè)墻效果Fig. 14 Effect of sidewall after formwork dismantling

1)設(shè)計(jì)方面。為避免鋼板止水帶背后空隙混凝土無法澆筑到位的問題，擯棄了側(cè)墻鋼板止水帶設(shè)計(jì)，采取了側(cè)墻斷面企口形式，安裝遇水膨脹止水條，并預(yù)埋可重復(fù)注漿管。為利于混凝土澆筑振搗，要求與樓板同期施工的部分側(cè)墻和中柱高度≥1 m。

2)施工方面。在板下與側(cè)墻水平接縫處放置矩形木條，便于混凝土澆筑后形成企口。澆筑之前做好企口接縫鑿毛，涂刷水泥基滲透結(jié)晶涂料等界面劑，安裝遇水膨脹止水條，預(yù)埋注漿管。在接縫混凝土難以澆筑密實(shí)部位，采用微膨脹細(xì)石混凝土澆筑，混凝土坍落度宜控制為(140±20) mm，初凝時(shí)間不應(yīng)早于6 h。氣溫高于35 ℃時(shí)，應(yīng)加入緩凝劑。在側(cè)墻模板上方全長安裝混凝土澆筑斜槽，且澆筑面高于施工縫20 cm，按施工分段及分層澆筑混凝土?；炷猎跐仓?，施工縫薄刷一層水泥漿，然后采用分層平鋪法連續(xù)澆筑，每個(gè)澆筑孔為一個(gè)操作點(diǎn)，分散操作點(diǎn)施工。振搗器在振搗過程中，必須避免直接碰撞模板，防止模板走位，采用帶模噴淋養(yǎng)護(hù)。及時(shí)預(yù)埋注漿管并進(jìn)行補(bǔ)充注漿，確保接縫密實(shí)無滲漏。側(cè)墻與頂板水平施工縫防水處理見圖15。

圖15 側(cè)墻與頂板水平施工縫防水處理

Fig. 15 Waterproof treatment of horizontal construction joint between sidewall and roof

3 施工效果

通過對(duì)深圳地鐵9號(hào)線向西村站蓋挖逆作施工中容易出現(xiàn)問題的關(guān)鍵工藝進(jìn)行探索分析，采取切實(shí)可行的改進(jìn)措施，提高了車站的施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程零事故，工程提前竣工，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)論與討論

1)對(duì)地下連續(xù)墻接駁器進(jìn)行角鋼定位及封蓋保護(hù)，加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量管控，接駁器可利用率提高到90%以上，在有預(yù)埋接駁器的地下工程中可廣泛使用。此項(xiàng)技術(shù)核心在于接駁器定位及保護(hù)，其他類似的結(jié)構(gòu)形式及方法措施均可參照使用。

2)結(jié)構(gòu)板施工采用矮支架與采用地模相比，混凝土表觀質(zhì)量明顯提高，且頂板支架范圍的土方由蓋挖變?yōu)槊魍?，降本增效。在支護(hù)體系的允許受力和變形條件下，應(yīng)適當(dāng)增加矮支模的開挖深度，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

3)側(cè)墻單側(cè)支架與傳統(tǒng)木模斜撐架相比，剛度大、不易爆模及結(jié)構(gòu)表面平整度高。但蓋挖車站單側(cè)支架移動(dòng)就位不便，采用支架底部加裝萬向輪可一定程度上提高單側(cè)支架的機(jī)動(dòng)性，但更好的移動(dòng)就位改進(jìn)措施有待進(jìn)一步研究，如采用軌道。

4)側(cè)墻雙層帶模養(yǎng)護(hù)對(duì)側(cè)墻混凝土防水質(zhì)量提高有較明顯的效果，但模板投入量增加，對(duì)側(cè)墻質(zhì)量有嚴(yán)格要求的車站推薦采用?？梢赃M(jìn)一步對(duì)帶模自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)的墻體混凝土內(nèi)部溫度、失水情況進(jìn)行監(jiān)測，得到最佳噴淋及拆模時(shí)間。

5)從設(shè)計(jì)和施工方面對(duì)側(cè)墻與頂板水平施工縫節(jié)點(diǎn)防水處理方法進(jìn)行改進(jìn)，有效提高了接縫混凝土的澆筑質(zhì)量及防水效果，可在有逆作墻施工的工程中廣泛推行應(yīng)用。

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