淺埋大跨度施工技術(shù)在地鐵車站施工中的運用

李 軻

（中電建鐵路建設(shè)投資集團有限公司，北京 100060）

在工程技術(shù)日益成熟和市民出行需求不斷增加的影響下，現(xiàn)代地鐵車站的規(guī)模越來越大。暗挖法具有挖土量少、占地面積少、對周邊設(shè)施影響小等一系列特點，是現(xiàn)階段地鐵車站施工中常用的技術(shù)形式。對于淺埋大跨度車站工程，現(xiàn)場暗挖施工必須要采取科學的大跨度隧洞的支護方案。其中，主體小導洞開挖支護、主體結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎與混凝土澆筑等，都是現(xiàn)場施工管理的要點。只有落實精細化管理，保證各個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量都能達到標準，才能確保地鐵車站工程順利通過驗收。

1 工程概況

某市地鐵2 號線一期工程車站全長215.9 m，車站暗挖段為地下兩層結(jié)構(gòu)，長度72.0 m。根據(jù)地質(zhì)勘測結(jié)果，暗挖段拱頂覆土厚度在8.3～10.1 m，大跨淺埋暗挖增加了施工難度。土層自上而下分別有雜填土、粉質(zhì)黏土、細砂、中砂、礫石等，土層穩(wěn)定性稍差。同時，車站上方為城市主干道，車流量密集，動靜荷載較大。為節(jié)約工期，該工程采用東西側(cè)交替施工的方法，東側(cè)明挖段主體結(jié)構(gòu)頂板施工完畢后開始進入暗挖，做40 m 長的超前支護段，沿著暗挖段上、下導洞開挖30 m 后到達掌子面，然后封閉，開始進行西側(cè)施工。西側(cè)明挖段做同樣處理，做32 m 長的超前支護后，暗挖段上、下導洞開挖，直到東西側(cè)貫通。

2 車站暗挖段施工技術(shù)

超前支護采用“雙層大管棚+小導管超前注漿”的支護形式，漿液材料為水:水泥=1:1 的水泥漿。其中，大管棚材料使用的是φ110 mm 的熱軋無縫鋼管，小導管材料使用的是φ45 mm 的水煤氣花管[1]。導洞開挖后，進行初期支護。導洞頂部和兩側(cè)墻壁的初期支護均采用“鋼筋格柵+混凝土”的形式。導洞頂板、墻壁清理干凈后，使用鋼釘將鋼筋格柵固定在頂板、墻壁的表面?，F(xiàn)場配制C25 混凝土，使用專用設(shè)備噴射混凝土形成鋼筋混凝土支護結(jié)構(gòu)。噴射混凝土的平均厚度為240 mm。導洞內(nèi)鋼筋格柵的間隔距離為80 cm。暗挖段邊樁圍護樁使用1200@1600 機械鉆孔樁，單樁長度為20 m，相鄰兩個樁的距離為2.5 m，并采用掛網(wǎng)方式連接。樁間掛網(wǎng)選用8@200×200 鋼筋網(wǎng)，噴射C25 混凝土。

3 主體導洞開挖支護技術(shù)

3.1 導洞開挖支護

在導洞開挖支護施工中，采用“臺階法”開挖導洞，見圖1。臺階長度為4.8 m，每階高度為50 cm。按照自上而下的順序依次開挖臺階，上導洞臺階開挖結(jié)束后，保留核心土；然后參照格柵間距繼續(xù)開挖第二、第三層臺階。所有臺階開挖完畢后，清理泥土，噴射混凝土，封閉掌子面。等到初噴混凝土完全硬結(jié)后，在架設(shè)格柵鋼架，將鋼筋網(wǎng)片固定到格柵鋼架內(nèi)，并使用鐵絲將兩者綁扎、固定。最后選擇C25 混凝土進行復噴，保證平均厚度達到250 mm。等到復噴混凝土完全硬結(jié)后，即可完成導洞斷面支護。

導洞開挖支護時，還應(yīng)關(guān)注以下技術(shù)要點：（1）按照“快封閉”原則，每階臺階開挖結(jié)束后快速完成掛網(wǎng)、噴射混凝土的封閉處理，可以降低對周邊環(huán)境的不良影響，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；（2） 上臺階施工期間，在鎖腳錨管與鋼筋格柵焊接完成后，需要在格柵下方墊上一塊600 mm×300 mm×20 mm 的木板，擴大承壓面，防止格柵在上部荷載作用下嵌入土體而發(fā)生結(jié)構(gòu)變形；（3） 雙向開挖小導洞時，如果掌子面凈距離不足5 m，則暫停一側(cè)掌子面的開挖，并通過掛網(wǎng)噴射混凝土的方式封閉該掌子面，然后繼續(xù)從另一側(cè)開挖剩余土體。

3.2 拱頂初支扣拱

本次工程中的拱頂初支扣拱分為兩部分，即邊導洞內(nèi)扣拱和導洞間扣拱,導洞洞內(nèi)扣拱見圖2。在進行車站主體邊樁頂冠梁施工時，可同步開展邊導洞的內(nèi)扣拱作業(yè)。在導洞內(nèi)扣拱施工時，格柵的一個端頭要使用螺栓固定到導洞的拱頂上，另一個端頭則使用U型筋與預埋鋼板焊接固定。導洞格柵就位后，即表示扣拱成功。導洞間扣拱則按照“由外向內(nèi)”的順序開展，并且施工進度需要與車站拱頂土方開挖保持一致。

導洞扣拱施工結(jié)束后，開展封底格柵作業(yè)。本次工程中使用的封底格柵為20a 工字鋼，沿著車站方向東西布置，封底格柵的間隔距離為60 cm，相鄰兩塊封底格柵使用連接筋（雙層22 號鋼筋）焊接固定。格柵間掛雙層8@200×200 鋼筋網(wǎng)，使用C25 混凝土噴射完成封底。

3.3 導洞主體部分施工技術(shù)

3.3.1 模板的安裝

底板倒角模板采用的是單塊長度為1.2 m 的定型鋼模板，固定在底板鋼筋上。樁頂冠梁模板使用的是高度為1.2 m、厚度為15 mm 的竹膠板，模板外側(cè)使用斜支撐。底部縱梁模板同樣采用15 mm 厚的竹膠板，使用U 型托和小導洞初支側(cè)墻支撐模板[2]。模板工程的安裝流程如下：在鋼筋綁扎并驗收通過后，在施工現(xiàn)場彈出墻邊線。首先安裝外墻模板，然后采用吊裝方式將單側(cè)支架吊升到作業(yè)面，現(xiàn)場完成模板單側(cè)支架的安裝。單側(cè)支架的間隔距離為1 200 mm，支架中間處使用φ50 mm 加強鋼管進行固定。

3.3.2 鋼筋的綁扎

鋼筋進場后需要仔細核對型號、尺寸、數(shù)量等是否符合要求，同時檢查外觀質(zhì)量，對于輕微彎曲、生銹的，要進行調(diào)直、除銹；對于存在嚴重質(zhì)量缺陷的不得使用。本次工程中基礎(chǔ)梁的形式為下翻梁，現(xiàn)場綁扎梁鋼筋時，需要先在基礎(chǔ)梁的上口架設(shè)5 根橫桿，并焊接固定。然后等間距（50 cm）插入箍筋，再穿入基礎(chǔ)梁的下部縱筋和構(gòu)造鋼筋。底板主筋從梁的上部縱筋和構(gòu)造鋼筋之間穿過，同樣采用焊接方式固定。鋼筋安裝完畢后，測量位置偏差和焊接質(zhì)量，保證實際偏差控制在允許范圍，并且焊接牢固后，方可繼續(xù)下一步施工。

3.3.3 混凝土澆筑

該工程主體結(jié)構(gòu)采用混凝土澆筑而成，不同位置的施工方法和澆筑順序存在差異。頂、底板按照由邊墻向中線的順序連續(xù)澆筑；側(cè)墻采用泵車分層連續(xù)澆筑。澆筑作業(yè)中，要求混凝土的自由下落高度≤2.5 m，如果超過該高度需要使用溜槽或串桶，避免出現(xiàn)混凝土離析情況。在分層澆筑時，中間的間隔時間要盡可能的短，要求上一層混凝土完成初凝后立即開始下一層的澆筑[3]。混凝土振搗作業(yè)時應(yīng)保證表面返漿為止，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面的現(xiàn)象。現(xiàn)場澆筑時還應(yīng)安排專人負責檢查模板接縫處、預留孔洞處有無漏漿情況，如果有要及時匯報、處理。振搗完畢后，用刮尺刮平表面，等到表面收水后再用木抹子壓實，之后進入養(yǎng)護工序。本次工程中采用濕麻袋覆蓋養(yǎng)護，定期灑水，避免混凝土干裂。

3.4 導洞防水施工技術(shù)

導洞防水工程主要用材為2.0 mm 厚的ECB 塑料外貼式防水板，具體施工流程如下：（1） 基層部分。通過水泥砂漿抹面的方式使基面平整。水泥砂漿由水和水泥按照1:2.5 的比例制備。抹面時如果發(fā)現(xiàn)基面上有凸起的石塊，應(yīng)使用釬子鑿出后重新抹平，防止基面堅硬凸起物刺破防水板[4]。（2） 緩沖層部分。緩沖層的主體材料為440 g/m2的短纖無紡布，使用膨脹螺絲將該材料固定到基面上，頂拱上膨脹螺栓的間距為60 cm，側(cè)墻上膨脹螺絲的間距為100 cm。相鄰兩塊無紡布采用搭接處理，要求搭接寬度不得小于5 cm。搭接部分的縫隙要使用防水膠進行處理。（3） 防水板部分。使用熱風焊槍將防水板固定到預埋的塑料墊片上，焊接結(jié)束約10 min 后，人工檢查焊接是否牢固，如果有局部松動的要進行復焊，防止在澆筑混凝土時出現(xiàn)防水板脫落的情況。防水板與基面、緩沖層無紡布必須緊密貼合，不得有翹邊、空鼓的情況[5]。

4 地鐵車站的監(jiān)控量測

4.1 監(jiān)測對象與監(jiān)測點布置

由于該工程周邊有密集的建（構(gòu)）筑物，地下有多條市政管線，因此為保證工程施工安全和建筑物、地下管線的正常使用，必須要采取監(jiān)控量測措施[6]。監(jiān)測內(nèi)容為地表沉降和地下管線情況。監(jiān)測點布置見圖3。

4.2 監(jiān)測標準

地鐵車站工程周邊道路及地面的最大沉降速率≤4 mm/d；市政管線的沉降控制標準見表1。

表1 地面沉降控制標準

4.3 監(jiān)測結(jié)果

地面沉降與地下管線沉降結(jié)果見圖4、圖5。

結(jié)合圖4、圖5 可以發(fā)現(xiàn)，在本次工程的暗挖段施工中，6 個監(jiān)測點中最大沉降出現(xiàn)在DBA02-1 監(jiān)測點，整個監(jiān)測周期內(nèi)累計沉降量為68.4 mm，則最大位移速率為68.4/365=0.19 mm/d＜3 mm/d，滿足要求。地下管線的沉降監(jiān)測中，GXC04-13 監(jiān)測點有最大沉降，整個檢測周期內(nèi)累計沉降量為9.1 mm＜10 mm，也滿足要求。

5 結(jié)論

在淺埋大跨度地鐵車站的暗挖施工中，超前支護、導洞開挖和主體結(jié)構(gòu)的鋼筋工程、混凝土工程是施工管理的重點。在本次工程中，通過落實精細化管理，保證了工程施工的順利進行?？紤]到該工程所在地區(qū)建（構(gòu)）筑物密集，地下管網(wǎng)交錯分布，因此在施工期間同步開展了地面沉降觀測和地下管線沉降觀測。監(jiān)測結(jié)果表明，地面沉降速率和地下管線最大沉降量均在要求范圍之內(nèi)，間接說明了暗挖法施工在占地面積小、對周圍設(shè)施影響小等方面具有顯著優(yōu)勢。