城際鐵路地下車站明挖施工工序及技術(shù)

周裕金

中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司 北京 101100

1 工程概況

化龍站位于廣州市番禺區(qū)化龍鎮(zhèn)塘頭村境內(nèi)，為半地下車站，車站站臺層位于地下。站廳層位于地上，車站總長260m、寬30.66m，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深約15m，車站主體結(jié)構(gòu)地下一層，地上一層（局部二層為設(shè)備用房）。車站起點(diǎn)端接盾構(gòu)區(qū)間，終點(diǎn)端接明挖法區(qū)間。

2 明挖段隧道主體結(jié)構(gòu)形式

U 型槽段采用直墻平底有鋼筋混凝土雨棚的U 型槽現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)；明挖暗埋段采用直墻平底平拱頂?shù)默F(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)。

3 施工順序

地下車站總施工順序?yàn)椋簭膬?yōu)先施工盾構(gòu)開始明挖基坑，為盾構(gòu)始發(fā)提供良好的外部條件，保證施工按期完成，其他施工環(huán)節(jié)可同步開展，按照施工方案依次進(jìn)行[1]。

本明挖段隧道的施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→圍護(hù)結(jié)構(gòu)→降水井施工→土方開挖及支撐→主體結(jié)構(gòu)→內(nèi)部結(jié)構(gòu)→防水施工→回填及道路恢復(fù)。

具體施工要點(diǎn)如下所述：

（1）施工準(zhǔn)備：該階段涉及設(shè)備、人員、機(jī)械進(jìn)場、場地布置等方面的工作，對施工現(xiàn)場開展征地，轉(zhuǎn)移居民，同時構(gòu)建圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工：內(nèi)容包括地下連續(xù)墻施工、地面清表、鉆孔灌注、地面首層土方開挖。

（3）降水施工：包括基坑預(yù)降水施工、降水井管施工、集水井開挖、排水溝開挖等。

（4）土方開挖及支撐施工：施工內(nèi)容有鋼支撐架設(shè)、基坑降水及明排水、樁間噴錨、冠梁及首道混凝土支撐施工、樁間噴錨、土方開挖。

（5）主體結(jié)構(gòu)施工：包括支撐拆除、墊層、模板施工、底板及側(cè)墻防水、混凝土、主體結(jié)構(gòu)鋼筋等。

（6）防水施工：施工內(nèi)容包括主體結(jié)構(gòu)附加防水層、施工縫及變形縫等。

（7）內(nèi)部結(jié)構(gòu)及土方回填施工：施工內(nèi)容包括首道支撐的拆除、頂板防水保護(hù)層、頂板回填、地面道路恢復(fù)及坡面復(fù)綠等。

4 明挖隧道（含U型槽）施工方案

4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

（1）先進(jìn)行鉆孔樁維護(hù)施工，進(jìn)行外井點(diǎn)降水、開挖上層土體，設(shè)置鋼支撐，噴射混凝土于樁間網(wǎng)上。

（2）開挖中間層土體，設(shè)置鋼支撐。

（3）開挖底層土體，澆筑底板混凝土，然后分別將中間層和底層土體的鋼支撐拆掉，再澆筑底板混凝土。

（4）回填土體，完成施工。

4.2 降、排水施工

（1）敞口段位于淤泥層中，為了保證基坑開挖施工順利進(jìn)行，挖掘機(jī)和施工人員在坑內(nèi)安全作業(yè)，提前對基坑采取預(yù)降水措施?；娱_挖深度一般在5m 左右，降水方式采取抽汲上部潛水層中的地下水，所以降水采用輕型井點(diǎn)和明槽集水井排水。淤泥層滲水性較差，在抽水時利用重力的作用將水排凈難度較大，通過真空泵來加快地下水的徑流速度，實(shí)現(xiàn)降低土層含水率的目的[2]。一般輕型井呈“之”字型布置，用φ42mm 連接主管將各個輕型井連接，與真空泵形成串聯(lián)關(guān)系進(jìn)行集中抽水。抽出的地下水集中排入集水井，經(jīng)過多次沉淀后排入下水道。

（2）明挖暗埋段基坑施工期間，地下水的處理方式以坑內(nèi)明排疏干為主。管井降水是降水的主要結(jié)構(gòu)。降水井施工需使用鉆機(jī)輔助完成，降水井井管直徑為300mm，成孔孔徑為600mm，以明挖段基坑兩側(cè)縱向延伸，明挖法區(qū)間井距設(shè)置為25m，降水深度高于基坑底2m 以上。

基坑內(nèi)基底設(shè)置排水溝，以40m 為間隔設(shè)置集水井，集水井中加裝水泵，將沉淀后的水輸送至下水道內(nèi)，進(jìn)而將基坑內(nèi)的水排干凈。

4.3 土方開挖及支撐施工

（1）挖掘機(jī)傳土方式是明挖段基坑內(nèi)土方開挖的主要方式，整個工序采取流水作業(yè)，基于時空效應(yīng)，明確“分層、分段、分塊、對稱、限時”五點(diǎn)，并堅持“豎向分層、縱向分區(qū)分段、先中間后兩側(cè)、開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，隨挖隨撐，降低無支撐暴露的時間。

（2）U 型槽段局部采用放坡開挖，邊坡采用10cm 厚C20 網(wǎng)噴護(hù)坡。地下連續(xù)墻墻頂具體有800mm×1000mm、1000mm×1000mm 兩種截面冠梁尺寸；支撐形式的選擇根據(jù)開挖深度、地質(zhì)條件及周邊環(huán)境來決定，分別采用1 道鋼支撐、2 道鋼支撐、1 道混凝土支撐+1 道鋼支撐、1 道混凝土支撐+2 道鋼支撐、1 道混凝土+3 道鋼支撐、1 道混凝土+4 道鋼支撐及5 道混凝土支撐等幾種形式。

冠梁及混凝土支撐為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，首層土方開挖至設(shè)計標(biāo)高，人工破除地下連續(xù)墻樁頭超灌混凝土，調(diào)直樁頭鋼筋，根據(jù)設(shè)計圖紙綁扎冠梁及支撐鋼筋，兩側(cè)模板采用對拉螺桿進(jìn)行加固，然后澆筑混凝土。

運(yùn)用人工加吊車的方法架設(shè)鋼支撐。土方開挖至支撐位置，利用膨脹螺栓、三角托架將雙拼工字鋼的圍檁安裝到排樁，利用吊車將拼裝好的鋼支撐吊裝至設(shè)計位置并預(yù)加一定軸力，安裝到位。

4.4 主體結(jié)構(gòu)

明挖段采用明挖順作法施工，首先土方開挖至基底設(shè)計標(biāo)高施作墊層及基底防水層并預(yù)留側(cè)墻接頭；然后施作底板鋼筋及混凝土；底板完成后施作側(cè)墻防水層，與基底防水層連接密封好，綁扎邊墻鋼筋、立模、澆筑混凝土；側(cè)墻混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后施作邊墻倒撐，換撐采用鋼支撐，換撐完成后方可拆除基坑最下一道橫撐；然后施作側(cè)墻墻上部及頂板的鋼筋、腳手架、模板及混凝土，封閉成環(huán)；混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后鋪設(shè)防水層，各部連接密封[3]。

（1）鋼筋工程。鋼筋原材通過鋼筋加工廠根據(jù)設(shè)計圖紙統(tǒng)一加工成半成品，通過自卸吊或人工運(yùn)至現(xiàn)場，綁扎板鋼筋時先鋪下層鋼筋，設(shè)架立鋼筋，后鋪上層鋼筋（邊墻鋼筋先做迎水面，再做背水面）。綁扎梁鋼筋時設(shè)鋼筋定位蹬筋，蹬筋縱橫間距1200mm，鋼筋綁扎前設(shè)置混凝土墊塊，以防鋼筋網(wǎng)撓度超出要求，保證受力主筋的保護(hù)層厚度滿足標(biāo)準(zhǔn)。如果梁柱筋遇中間立柱，參考設(shè)計要求來處理，注意必須按照圖紙操作，以確保結(jié)構(gòu)受力符合要求和混凝土澆筑的施工要求；板筋遇中間立柱時，中間立柱兩側(cè)主筋盡量從柱邊通過，否則應(yīng)緊密貼合中柱截斷，并在柱的兩側(cè)沿著板主筋方向布設(shè)加強(qiáng)筋。

在墊層或板模工程完成后綁扎板梁鋼筋。在防水施工完畢后綁扎邊墻鋼筋，在主體混凝土結(jié)構(gòu)完成后綁扎零星結(jié)構(gòu)的鋼筋。

結(jié)構(gòu)受力鋼筋連接方式為焊接或機(jī)械連接，連接接頭位置相互錯開，在35d（d 為鋼筋直徑）且大于50cm 范圍內(nèi)在同一截面內(nèi)接頭受力鋼筋的面積不超過全部受力鋼筋面積的50%。鋼筋保護(hù)層厚度取設(shè)計值，為保證鋼筋保護(hù)層厚度滿足要求，鋼筋與模板之間按合理間距設(shè)置充足的保護(hù)層墊塊，保護(hù)層墊塊可靠、牢固定位，避免發(fā)生漏筋現(xiàn)象。測定控制線及高程后綁扎鋼筋。

（2）模板工程。側(cè)墻使用碗扣式腳手架+ 鋼管支撐+ 方木+ 模板的形式；綁扎好側(cè)墻鋼筋則認(rèn)真清除施工縫，然后進(jìn)行側(cè)墻立模施工，按照設(shè)計的施工單元開展。模板支立完成以后校模，調(diào)整垂直度偏差至規(guī)范允許范圍內(nèi)，然后利用頂托及鋼管支撐將模板與架體連接成一個體系，整體受力。

頂板結(jié)構(gòu)混凝土施工采用排架法，鋼管扣件式腳手架，加縱橫向剪刀撐固定，采用方木配合木模板施工。每3200mm 左右雙向間隔設(shè)一道剪刀撐。為保證板面平整度，頂橫桿上放150mm×150mm 大方木，大方木上鋪設(shè)100mm×100mm 小方木，其上再鋪木模板。腳手架行距、排距、步距以及大方木、小方木間距均根據(jù)層板及縱梁的形式經(jīng)檢算而定。

（3）混凝土工程?；炷敛捎庙椖坎孔越ɑ炷涟韬驼景柚频幕炷?，根據(jù)設(shè)計圖紙要求的強(qiáng)度等級及配合比嚴(yán)格拌制，利用罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場，并通過溜槽或者泵車澆筑到工作面上，采用振搗棒振搗密實(shí)，避免產(chǎn)生漏振等情況，必須保證混凝土澆筑的密實(shí)性。

4.5 防水施工技術(shù)

（1）原則及內(nèi)容。本明挖段隧道防水施工的原則是：“以防為主，剛?cè)峤Y(jié)合，多道設(shè)防，因地制宜，綜合治理”。采取與其相適應(yīng)的防水措施。明確鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水體系，具體來說，就是基于混凝土結(jié)構(gòu)自防水，通過材料、構(gòu)造、施工等多項措施來避免結(jié)構(gòu)混凝土裂縫進(jìn)一步發(fā)展，從而提升混凝土的抗?jié)B性和耐久性；防水的重點(diǎn)包括施工縫、變形縫、穿墻管、樁頭等細(xì)部構(gòu)造，并施作附加防水層以此進(jìn)一步加強(qiáng)防水效果，還要結(jié)合水文地質(zhì)、施工方法、結(jié)構(gòu)形式、防水標(biāo)準(zhǔn)和使用要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等多項要素來制定具有可行性、科學(xué)合理以及操作便捷的防水施工方案，做到防水萬無一失。

（2）防水材料使用。明挖暗埋段隧道頂板采用水乳型瀝青防水涂料+ 單面自粘型防水卷材（濕鋪法），底板采用預(yù)鋪式單面自粘型防水卷材。側(cè)墻方面，密貼式采用預(yù)鋪式自粘型防水卷材；分離式（U 型槽段側(cè)墻）采用水乳型涂料+ 單面自粘型防水卷材（濕鋪法）。

（3）主要防水區(qū)域。①底板及側(cè)墻防水。底板和側(cè)墻是城際鐵路地下車站明挖施工過程中必須要防水的部分。在通常情況下，所選用的防水材料應(yīng)為SBS 卷材，即在具體的施工過程中先將SBS 卷材進(jìn)行大面積的鋪貼，鋪貼厚度為4mm，采用雙層鋪貼方法，但是迎水面和背水面所使用的SBS 卷材是不相同的，迎水面需要使用PE4類的卷材，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行粘搭接縫施工。大量實(shí)踐證明，這一施工方法可以有效提升卷材鋪貼質(zhì)量，從而提升防水效果。在對底板和側(cè)墻的防水過程中，需要嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行，對于附加卷材的鋪設(shè)應(yīng)當(dāng)先確定合理的施工部位，通過點(diǎn)、條的方法將其固定在基面上，附加卷材使用也有十分嚴(yán)格的要求，一般使用寬度為40cm、轉(zhuǎn)角兩側(cè)圍20cm 的單層聚乙烯面的防水材料；②頂板防水層。頂板防水層施工需要使用的材料為單組分聚氨酯涂抹，厚度應(yīng)嚴(yán)格控制在2.5mm，主要施工流程如下：進(jìn)行基層處理→涂底層涂料→鋪設(shè)增強(qiáng)層→第一層防水施工→第一層防水施工養(yǎng)護(hù)→增強(qiáng)層鋪設(shè)→第二層涂料防水層施工→第二層防水養(yǎng)護(hù)→第三層防水施工→養(yǎng)護(hù)→驗(yàn)收。

4.6 回填及道路恢復(fù)施工

本標(biāo)段明挖隧道暗埋段頂板施工完成之后回填土方，回填夯實(shí)土應(yīng)分層進(jìn)行：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方可回填，壓實(shí)系數(shù)≥0.93，粒徑≤15cm，并不得含有石塊、碎磚、灰渣及有機(jī)雜物，也不得采用帶有膨脹性的黏土；回填的過程中，遵循均勻?qū)ΨQ的原則，采取分層夯實(shí)的作業(yè)方式，兩側(cè)的回填土高差應(yīng)不超過0.5m，采用人工夯實(shí)的方式時每層則不超過0.25m，機(jī)械夯實(shí)每層厚度≤0.3m，回填完成之后進(jìn)行道路恢復(fù)及綠化等下步施工。

5 結(jié)語

在地下車站施工技術(shù)中，明挖施工技術(shù)非常關(guān)鍵，施工單位和施工人員必須綜合現(xiàn)場地質(zhì)水文、氣候與季節(jié)等多方面的情況，選擇合適的開挖技術(shù)，嚴(yán)格控制每一個施工環(huán)節(jié)，并保證基坑開挖和結(jié)構(gòu)防滲漏作業(yè)的質(zhì)量，從而切實(shí)保證地鐵車站工程結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，為后續(xù)的運(yùn)營提供保障。