地下車站明挖施工技術(shù)總結(jié)及BIM技術(shù)應用

侯祎帥

（中鐵二十局集團第五工程有限公司）

1 工程概況

新建佛山至東莞城際鐵路長隆站位于廣州市番禺區(qū)，車站起訖里程為DK4+840.00～DK5+375.00，車站全長535m，車站站臺中心里程DK5+195.00，前后接隧道盾構(gòu)區(qū)間。長隆站基坑采用地下連續(xù)墻+混凝土支撐+4道Φ609鋼支撐的支護形式，地下連續(xù)墻厚度為0.8m。其標準段、擴大段平均開挖深度約21.0m，端頭井開挖深度約22.0m，采用明挖順做法施工。車站負一層凈高6.60m/6.65m，負二層凈高11.70m/9.46m，頂板厚0.9m，中板厚0.5m/0.4m，底板厚0.9m，側(cè)墻厚0.8m，車站小里程至大里程放坡：2‰。

2 施工技術(shù)總結(jié)及質(zhì)量保證措施

2.1 圍護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)總結(jié)及質(zhì)量保證措施

①佛莞城際長隆站導墻采用“┓┏”型整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，導墻內(nèi)徑空大于連續(xù)墻厚5cm，且頂部高出地面0.2m，導墻頂寬3m，側(cè)壁深度3m，導墻腳坐落于泥土上，不得漏漿。導墻在施工期間，應考慮履帶吊、沉槽機等大型設備的施工載荷。導墻寬度與垂直度滿足施工精度要求，線性準確，內(nèi)表面平整無曲線，混凝土底面和素混凝土墊層密貼。需注意，若施工地層為回填土且密實度不高的情況下，需加大導墻深度至原狀土，以保證后續(xù)地下連續(xù)墻施工中不易出現(xiàn)塌孔等情況。

②本站基坑開挖深度約21m，地下連續(xù)墻厚度為0.8m，深度約38m。地下連續(xù)墻施工采用沖擊鉆配合液壓抓斗成槽機成槽，泥漿護壁，導管法灌注水下C30(P6)混凝土。

根據(jù)廣東地區(qū)富水地層的地質(zhì)情況采用膨潤土和自來水為原材料配置護壁泥漿。泥漿參數(shù)與地質(zhì)地層的適配性會直接影響到墻體質(zhì)量，因此護壁泥漿在使用前應進行性能試驗，且在施工過程中根據(jù)地層地質(zhì)變化及時調(diào)整泥漿指標。

鋼筋籠在固定的加工場地焊接加工，并使用1臺150t和1臺80t履帶吊抬吊入槽。鋼筋籠的主筋上焊接吊環(huán)，吊環(huán)使用Φ32mm圓鋼加工制作，長度根據(jù)現(xiàn)場的導墻標高與設計圖紙的連續(xù)墻頂標高決定。

③臨時立柱及抗拔樁施工時測量人員需要對樁位進行逐點放樣，并布設護樁。鉆機就位后對準孔位并通過提前埋設的護樁進行檢驗，同時為了保證孔的垂直度，每根樁鉆孔前由需對鉆桿進行垂直度檢驗，并每鉆進10m檢驗一次，在鉆進完成后使用鋼筋籠檢孔器進行成孔檢驗。

鉆孔灌注樁混凝土澆筑采用導管法，導管在使用前需進行壓水試驗，確保管壁及導管管節(jié)連接處無滲漏水時方可使用。澆筑混凝土過程中初澆量要保證導管埋入混凝土中不小于1m且不大于3m，在提升導管時，由現(xiàn)場技術(shù)人員測量混凝土面標高并做好測量記錄，邊灌邊拔，嚴禁將導管拔出混凝土表面。澆筑完成后樁頂標高需高出設計標高0.5m～0.8m，以保證樁頭質(zhì)量。

2.2 富水地層降排水施工技術(shù)總結(jié)及質(zhì)量保證措施

長隆站的降水方案主要考慮兩個因素，一是基坑較深，降水深度大；二是根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料顯示車站基坑范圍內(nèi)為淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土及全風化二長花崗巖等富水地層，工程力學性質(zhì)大幅驟減。所以降水的好壞直接關(guān)系到工程的施工。

長隆站采用基坑內(nèi)降水，降水井采用φ800mm旋挖鉆機成孔，孔內(nèi)采用直徑φ529mm、壁厚4mm濾管，底部設長度22m～24m的濾水段，濾水孔按照φ15mm@50mm進行布置，并用雙層80目棉綸濾網(wǎng)包裹，濾管外側(cè)過濾層采用3cm～5cm碎石進行回填，以防止泥沙流失。降水在基坑開挖前20天開始，并隨著基坑土方開挖同步進行，保證降水水位低于開挖面以下1m，施工到基坑底部時候地下水位降至結(jié)構(gòu)底板以下1.5m。

在降水過程中，需對周圍建筑物進行監(jiān)控量測，若通過沉降觀測發(fā)現(xiàn)周邊地表及建筑物沉降報警，須立即停止抽水，并查明引起沉降的具體原因后再做處理。

2.3 深基坑施工技術(shù)總結(jié)及質(zhì)量保證措施

施工工序：場地三通一平→冠梁及第一道混凝土支撐施工→第一層土方開挖→第二道鋼支撐、鋼圍檁安裝→第二層土方開挖→第三道鋼支撐、鋼圍檁安裝→第三層土方開挖→第四道鋼支撐、鋼圍檁安裝→第四層土方開挖→基底處理。

長隆站主體采用明挖順做法施工，在冠梁及第一道混凝土支撐、聯(lián)系梁施工做完成后進行基坑的開挖與支護施工，基坑開挖遵循“分段、分層開挖，先撐后挖，隨挖隨撐，嚴禁超挖”的原則，待開挖至每一道鋼支撐標高下0.5m后及時架設鋼支撐，并按設計要求施加軸力。鋼支撐施工要緊隨挖土作業(yè)，隨挖隨撐，無撐挖土時間控制在8h以內(nèi)。待基坑開挖至基底以上0.2m時，采用人工開挖剩余土方，并對基坑底進行地質(zhì)核查及地基基礎(chǔ)承載力試驗。

地下車站在基坑開挖過程中需注意監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)墻頂水平位移、深基坑水平位移及鋼支撐軸力等出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常變化時應立即停止施工，并采取對應措施，待符合安全要求時方可繼續(xù)施工。

2.4 車站主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)總結(jié)及質(zhì)量保證措施

施工工序：基底處理，接地網(wǎng)施工→墊層施工→底板防水卷材鋪設，防水保護層施工→底板鋼筋綁扎、混凝土澆筑→拆除第四道鋼支撐→負二層側(cè)墻第一次防水鋪設，鋼筋綁扎、混凝土澆筑→安裝換撐，拆除第三道鋼支撐→中柱、負二層側(cè)墻第二次及中板鋼筋綁扎、混凝土澆筑→拆除第二道鋼支撐→中柱、負一層側(cè)墻及頂板鋼筋綁扎、混凝土澆筑→拆除第一道混凝土支撐及換撐→頂板防水卷材鋪設，防水保護層施工→回填覆土，恢復路面。

①本車站主體結(jié)構(gòu)采用明挖順做法施工，采取段間階梯、段內(nèi)流水作業(yè)的方式。施工縫應設置在結(jié)構(gòu)1/4～1/3跨處（剪力最小）部位；

②因主體結(jié)構(gòu)體量較大，混凝土施工時需充分考慮澆筑混凝土時因結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大而帶來的不利影響，需在混凝土配合中加入定量粉煤灰以減少15%～20%水泥用量并降低水化熱反應；

③每次拆模后將模板表面清理干凈，不得粘有干硬水泥漿等雜物，模板脫模劑要涂刷均勻。

2.5 結(jié)構(gòu)防水施工技術(shù)總結(jié)及質(zhì)量保證措施

長隆車站采用外包式防水，結(jié)構(gòu)防水遵循“以結(jié)構(gòu)自防水為主，防水卷材防水為輔，施工縫、變形縫等接縫防水為重點”的原則。

車站主體結(jié)構(gòu)采用防水混凝土，負二層抗?jié)B等級不小于P10，負一層抗?jié)B等級不小于P6。結(jié)構(gòu)自防水的重點是防水混凝土的施工質(zhì)量，因而施工中必須采取一定措施，保證防水混凝土達到規(guī)范規(guī)定的密實性、抗?jié)B性、抗裂性、防腐性和耐久性[1]。

高分子復合單面/雙面自粘型防水卷材采用濕鋪法施工，需先清除基層表面，保證基層潮濕，但不應有明水；隨后配置M10水泥砂漿均勻的涂刷在基層上，將防水卷材鋪貼在上面，并排氣壓實，使用爬焊機將卷材兩邊預留15cm的EVA胎基進行雙縫焊接，確保防水卷材之間粘結(jié)牢靠；最后在焊接部位涂刷水乳型瀝青防水涂料，并使用0.5m寬的雙面自粘型防水卷材進行補強。

3 BIM技術(shù)應用

3.1 BIM技術(shù)在地下車站明挖施工中的應用

1）各專業(yè)模型

臨時設施及場地布置（Revit模型）、明挖車站模型（Revit模型）及族庫的建立。工程采用Revit2016建立模型。根據(jù)設計方提供的圖紙，遵循BIM模型搭建標準、深度，搭建各專業(yè)基礎(chǔ)模型和基于本項目的族庫(臨建、圍護、主體結(jié)構(gòu) )。

2）深化研究

根據(jù)BIM模型，分部分項對圖紙進行審查，提前發(fā)現(xiàn)圖紙問題，并提出書面的相應問題報告；根據(jù)BIM模型對各單位工程之間的碰撞進行檢測，并提出書面的相應問題報告。

3）施工模擬

根據(jù)工程進度，模擬整個建筑的動態(tài)過程，及時與實際施工情況進行對比分析，達到保證工期的目的；根據(jù)建立的模型，對施工復雜、關(guān)鍵節(jié)點制作動畫說明，關(guān)鍵工序的模擬和優(yōu)化，輸出模擬視頻用于指導現(xiàn)場施工；利用BIM技術(shù)進行交通疏解模擬，確定交通疏解方案。

3.2 模型建立

根據(jù)已有施工圖紙進行項目主體模型及周邊場地環(huán)境的建設和深化，其BIM模型主要包含以下部分：

①項目部駐地臨時設施模型；

②施工場地各階段布置模型（小里程、大里程、中間段）；

③各階段周邊環(huán)境實時模型；

④實時跟蹤本工程項目主體土建BIM模型；

⑤創(chuàng)建本工程項目現(xiàn)場施工機具（車輛、起重設備等）BIM模型；

⑥實時跟蹤深化本工程基坑（基坑支護、邊坡）、樁基礎(chǔ)BIM模型；

3.3 綜合管理

利用已經(jīng)搭建完成的模型（revit）及碰撞檢查軟件（Navisworks），對建筑與結(jié)構(gòu)、設備專業(yè)管線之間進行各種錯漏碰缺的檢查，并導出碰撞檢查報告，提出設計優(yōu)化建議[2]。既可以開工前對設計圖紙進行會審，又能避免在后期施工過程中出現(xiàn)各類返工引起的工期延誤和投資浪費。

通過使用進度模擬軟件（Fuzor/Navisworks）動態(tài)跟蹤可視化施工組織設計（4D虛擬建造）的實施情況，將現(xiàn)場實際情況與計劃進行對比、分析，實現(xiàn)施工進度控制管理。

4 結(jié)語

以新建佛山至東莞城際鐵路長隆站為背景，對廣東富水地層地下明挖車站施工技術(shù)進行總結(jié)。并利用BIM技術(shù)建立精細化模型，進行圖紙會審、碰撞檢查、進度管控及三維技術(shù)交底，以達到增強項目技術(shù)管理水平的目的。