天津全蓋挖逆作地鐵車站施工關鍵技術

劉 壯 志

(普洛斯投資管理(中國)有限公司，上海 200120)

天津全蓋挖逆作地鐵車站施工關鍵技術

劉 壯 志

(普洛斯投資管理(中國)有限公司，上海 200120)

以天津地鐵5號線與6號線賓館西路站工程為依托，從永久鋼管混凝土栓與車站主體結構兩方面，闡述了蓋挖逆作法施工關鍵技術，并總結了施工中的注意事項，為蓋挖逆作法施工積累了經驗。

車站，蓋挖逆作法，鋼管混凝土柱，主體結構

0 引言

近年來軌道交通發展迅速，由于功能的需要，地鐵車站多規劃在交通流量大、建筑物密集的城市繁華和交通繁忙干道下，然而一條地鐵線路從開工到通車一般為4年～6年，怎么既盡量減小對現行交通影響又保證車站和軌交區間的建設，是擺在整個軌道交通體系工作者急需解決和不斷完善的課題。蓋挖法因對地面交通干擾少，有利于保護環境等諸多優點，在我國上海、天津、南京、廣州等地地鐵車站建設中使用越來越多。然而隨著工程實踐[1,2]與研究[3-5]發現蓋挖逆作與明挖順作工藝相比有其獨特難點和特點，本文以車站施工作為背景，介紹蓋挖逆作法地鐵車站施工永久鋼管混凝土立柱、車站主體等關鍵技術。

1 工程概況

天津地鐵5號,6號線文化賓館西路站是地鐵5號線與地鐵6號線的一個平行換乘站，為地下3層三跨島式車站。車站位于交通繁忙的賓水道上；車站北側為天津賓館和武警軍事區，南側為國家開發銀行等4個單位，周圍環境保護要求較高，給施工及管理提出更高的要求。車站總長278 m，標準段寬25.3 m，東西端頭井寬29.1 m；標準段基坑深26.02 m，端頭井深27.62 m；圍護結構采用厚1 m深55 m的地下連續墻。本工程各土、巖層自上而下依次為雜填土、淤泥質土、粉質粘土。車站頂覆土厚約3.8 m，車站底板位于粉質粘土層中，穩定地下水埋深約1.0 m。

2 蓋挖逆作法施工關鍵技術

2.1 永久鋼管混凝土柱施工

蓋挖逆作法中間階段的結構荷載和施工荷載由中間永久鋼管混凝土柱傳遞給支撐樁，鋼管柱與支撐樁為一柱一樁布置，本工程鋼管混凝土柱插入混凝土灌注樁深度3 m，鉆孔樁直徑為2 000 mm，底部擴大為3 500 mm，鉆孔深度最深達70.82 m左右。鋼管混凝土柱的鋼管采用φ800 mm壁厚25 mm鋼板卷制，鋼管柱長度23.97 m。

1)大直徑擴底灌注樁施工。

鉆孔灌注樁采用全液壓可視可控旋挖擴底灌注樁(AM工法)[6]，并采用如下措施確保成孔質量：鉆頭外徑不小于樁徑并經常檢查；護筒埋設位置精確豎向垂直，周邊用粘土夯實；鉆機定位準確、水平、穩定，施工時實時監測水平與垂直度；鉆桿接頭嚴密，采用膨潤土為主要材料制作穩定液，鉆進過程中穩定液液面始終保持在地面以保證孔壁水土壓力平衡；采用低速持續鉆進的施工策略。

2)緩凝混凝土。

考慮插入永久性鋼管的需要，灌注樁的混凝土要有一定緩凝時間，緩凝時間不小于36 h，同時要求混凝土運輸至插入永久性鋼管柱時間段內混凝土的坍落度不少于12 cm，混凝土運輸時間按1 h計算，混凝土灌注時間按3 h～4 h計算，HPE垂直插入機就位按3 h計算，插入鋼管柱時間按5 h～7 h計算，合計時間約14 h，考慮其他原因應確保混凝土16 h后在不添加任何外加劑的情況下，二次攪拌坍落度不小于12 cm，16 h后不分層離析有較好的和易性，粗骨料易采用5 mm～25 mm連續級配的碎石。

3)鋼管混凝土柱施工。

鋼管柱是結構的永久結構構件，不僅有承載能力要求，而且有觀感要求。由于其工藝的特殊性，其垂直度的控制成為該工藝的關鍵控制點。必須保證樁的垂直度偏差不大于1/500，全部基樁的樁底沉渣厚度不得大于50 mm，鋼管柱垂直度偏差不大于L/1 000(L為鋼管柱的長度)，且不大于15 mm。該鋼管柱采用HPE液壓垂直插入鋼管柱工法[7]，在混凝土澆筑后初凝前，利用二點定位的原理，通過HPE液壓設備插入支撐樁混凝土樁中的設計標高，并調整至設計位置和垂直度。HPE相對以往人工入孔和簡易校正架安裝法有安全性高、縮短工期、節省造價等優點，但在施工過程中應注意以下關鍵點：HPE液壓垂直插入機對中準確，水平度垂直度高，并在施工過程中全程監控；采用多點抬吊鋼管柱以免吊裝時產生變形、彎曲；鋼管柱底部位移傳感器安裝牢固保護得當，試機調試后再下放鋼管柱；鋼管進入混凝土后，邊下放邊根據傳感器數據調整垂直度；液壓定位器放松前需在鋼管柱孔口固定牢固復測并往鋼管柱里灌水以平衡浮力；最后逐級對稱放松液壓定位器。

2.2 蓋挖逆作車站主體結構施工

蓋挖逆筑法主體結構施工的施工工藝復雜，關鍵是在車站內土方開挖與主體結構施工難度大，由于受坑內空間的限制，再加上蓋挖下水平支撐體系、豎向支撐體系、降水井等林立，各種設備無法自由施展，施工效率低，安全、質量等都較難控制。蓋挖逆做法車站施工必須科學管理，合理安排各部位和工序的施工并做好各類資源的預先籌劃、配置和調配。

1)基坑開挖技術措施。

蓋挖逆做法車站土方開挖采用掏槽法，由于豎向出土口少，土方需水平運輸且施工空間狹窄導致土方開挖難度、出土速度較慢。施工組織應合理，勞動組織和工作面應靈活；每層土開挖時，長臂挖掘機或吊車抓斗先在車站頂板開口處開挖出挖掘機作業面。小挖機自出土口(開口處)向里抽槽開挖基坑中間土體，兩側預留護壁土體，同時用鋼跑板鋪設臨時道路，土方用長臂挖掘機或吊車抓斗自開口處挖至地面外運。

2)結構防水。

滲漏水是地下結構的通病，及其影響建筑的使用功能。該工法由于先筑板后筑下邊的外墻，自上而下建設由此而得名逆作法，逆筑法摟板和側墻接縫處極易發生滲漏，為提高該部位結構防水性能，擬同步完成板下部部分側墻結構，側墻形成一定倒角，墻體內預留混凝土澆筑孔。逆筑時的混凝土板與后做側墻相交處，均采用止水鋼板，在樓板下側墻內混凝土難澆筑處，埋設全斷面注漿管，在因混凝土澆筑不密實等而滲漏時，可以通過注漿來堵漏；合理添加外摻劑如UEA及高效減水劑等，以減少混凝土的收縮，增加混凝土的抗裂能力；盡量降低水泥用量，降低混凝土強度等級或采用粉煤灰等活性材料代替水泥，減少其水化收縮；加強施工管理，保證澆筑質量，尤其注意控制混凝土坍落度；加強養護，底板頂板宜采用浸水養護，側墻帶模養護時間不得少于15 d，拆模后注意保溫，防止對流風。依據監測反饋信息，待圍護結構變形收斂趨于穩定后，方可進行結構混凝土澆筑，避免結構開裂；選用優質防水材料，使用專業防水技術工人，嚴控防水施工工藝。

3)蓋挖逆筑法施工安全文明施工措施。

蓋挖施工環境封閉狹窄、無自然采光，加上施工機械產生的廢氣，泥土潮濕，施工環境十分惡劣。為了改善施工環境本工程采用了如下安全文明措施。a.井下照明：由于井下無自然采光，故需采用光效較高的照明燈具。由于井下空間低，通風不暢，所以不宜采用大面積照明燈具和高熱量照明燈具。高壓汞燈、鈉燈會因電壓波動引起熄滅難以啟動，也不宜采用。經比較選擇，井下照明采用一般日光燈。設置三路，每路每間隔8 m左右裝一盞。為防止因突然停電失去照明而引起人員進出發生危險，中間一路照明每間隔二盞設置一盞應急照明燈，以保證井下工作人員在停電時安全撤出。照明線路采用架空線，每盞燈需裝獨立的熔斷器。照明線路中需設分段開關箱，以保證裝拆燈具時能遂相斷電操作、維修的安全。b.井下通風：逆作法施工現場沒有形成自然通風的條件，施工中多臺電焊機、挖掘機、風鎬鑿混凝土等作業所產生的煙塵和有害氣體需要創造良好的通風條件來排除。本工程擬采用坑道式送風方案。在出口設置兩臺74-72N02-14型離心式通風機，分別安裝1.5 m3截面風管通入各層。c.降低井下噪聲：井下作業時，風鎬、振搗器、電焊機、電動葫蘆、空壓機、通風機等產生的噪聲很大，擬采用在兩側的地下墻面滿掛草簾作吸音材料的方法來降低噪聲。d.井下安全通道：為保證施工人員進入地下安全，在發生意外事故時，人員能緊急疏散到地面，擬設置通行安全方便并有相當流量的垂直安全樓梯。安全樓梯每節高為2.5 m，梯斜45°，梯寬90 cm左右。e.井下防火：由于井下施工濕度較大，導線接頭處理必須可靠，并具有防潮措施，帶電部分不得外露。用電設備的電源線應完好無損，中間不得有接頭。f.井下用電：井下總配電箱的零線必需重復接地；各類導線應妥善支架，以防止電線拉斷或損傷，保證電氣線路的安全、可靠、整齊、美觀；各類導線接頭，電器樁頭接線必須牢靠，不得松動，負荷要分布均勻，以防止設備和導線發熱引起火災。

3 結語

賓館西路站地鐵站采用蓋挖逆作法施工，解決了地面交通及周邊建筑物保護等諸多問題，但在施工組織過程中應切實注意大直徑混凝土灌注樁施工、永久鋼立柱垂直度控制、土方開挖、惡劣環境下主體結構的施工及安全文明施工等關鍵工序，方能充分體現蓋挖逆作法的優勢。

[1] 劉昌用，郜 強.地鐵車站蓋挖逆作法施工[J].隧道與地下工程,2010(1):95-98.

[2] 北京市政建設集團有限公司，北京交通大學.北京地鐵車站蓋挖逆作法施工關鍵技術研究[Z].

[3] 孫洋波.軟土地區深基坑工程逆作法數值分析及實測研究[D].上海：同濟大學,2006.

[4] 鄭 剛.天津站地下換乘中心基坑工程2標段蓋挖逆作法的實測分析[J].天津大學學報,2012(3)：76-77.

[5] 蘇 潔.蓋挖逆作法施工地鐵車站結構變形及其控制[J].中國鐵道科學,2010(2)：18-19.

[6] 丁飛龍.AM工法旋挖擴底灌注樁在練杭高速公路橋梁基樁設計中的應用[J].公路,2010(4)：215-216.

[7] 孫曉東.HPE工法插入鋼管柱施工的技術難點及處理方法[J].山西建筑,2013，39(13)：101-102.

On key techniques for whole cover and excavation top-down construction at subway station in Tianjin

Liu Zhuangzhi

(GlobalLogisticPropertiesInvestmentCo.,Ltd,Shanghai200120,China)

Based on Binguanxilu station between No.5 and No.6 subway in Tianjin, the paper illustrates the key techniques for the whole cover and excavation top-down construction from the permanent steel pipe concrete column and the main structure of the station, and sums up the precautions in the construction, so as to accumulate the experience for the top-down construction.

station, top-down construction, steel pipe concrete column, main structure

1009-6825(2017)05-0146-02

2016-12-04

劉壯志(1984- )，男，工程師

TU941

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