地鐵車站圍護結構樁間初期支護模筑混凝土施工的新方法研究

裴如鵬

（中鐵一局集團廈門建設工程有限公司，福建廈門361006）

1 引言

廈門市地鐵3 號線2 標五工區湖里法院站及湖五出入場線明挖區間圍護結構采用鉆孔灌注樁+旋噴樁+噴射混凝土。據調查，目前廈門地鐵采用鉆孔灌注樁施工的基面均采用噴射混凝土進行樁間噴錨支護，在土方開挖過程中因樁間土挖除過程控制不嚴，導致樁間縫隙較大，噴射混凝土施工后基面平整度效果差、鋼支撐安裝風險高、防水施工質量差。但是，廈門軌道公司要求車站及附屬結構樁間噴層表面處理后不得有滲漏,其濕漬處應符合規范要求，即每100m2面積內不得超過3 處，且每處濕漬面積不大于0.2m2，防水基面平整、干凈、無尖銳突出物，平整度用靠尺檢查，最大空隙不得超過5mm，且每米長度內不允許多于1 處，并要求平緩變化。噴漿樁之間的方法不再能保證混凝土基礎表面的平滑度和滲透,將嚴重影響鋪設防水卷材的質量和鋼支撐安裝的安全,最后導致主要結構的嚴重滲漏并影響基坑支撐結構的安全。

為針對上述問題，本文提出地鐵車站圍護樁間初始支模混凝土施工的新方法。該方法可彌補傳統支護樁間濕噴混凝土施工中混凝土表面平整度差、樁間非線性、樁間滲漏等缺陷。

2 施工方法特點

樁間模筑混凝土結構如圖1 所示。與傳統的噴射混凝土相比，樁間模筑混凝土具有以下特點：（1）模筑混凝土密實度高，自防水性能優于噴射混凝土；（2）在施工過程中可根據圍護樁的垂直度以及基坑凈寬隨時調整模筑混凝土的厚度，且能控制混凝土面的平整度；（3）外觀質量可控，防水基面平整度較好，有利于防水卷材的安裝和鋪設，提高了第一道防水效果；（4）鋼圍檁及鋼支撐安裝順直，標高及軸線位置控制較好，圍檁背后無脫空現象，基坑支撐安全系數較高[1]；（5）模筑面平順，減少抹面工序，降低施工成本；（6）模筑混凝土較噴射混凝土（回彈量）澆筑時材料無浪費，降低材料浪費，降低材料成本；（7）模筑混凝土根據澆筑速度可運輸4～8m3，較噴射混凝土每次只能運輸2～4m3，減少了運輸成本；（8）施工工藝較為簡單，作業人員易于實施，且施工速度快；（9）較噴射混凝土對環境污染小，施工過程中無粉塵，適合在城市施工。

圖1 樁間模筑混凝土結構示意圖

3 適用范圍

基坑圍護樁樁間模筑混凝土的施工方法適用于采用鉆孔灌注樁作為基坑圍護結構的地鐵車站及附屬出入口、管廊、房建及下穿通道等深基坑圍護結構。

4 施工工藝流程

工藝原理：樁間模筑即采用創新工藝，將噴射混凝土優化為現澆混凝土，即采用在圍護樁臨空面安裝模板，模板采用植筋反拉加固，然后采用澆筑混凝土的方式進行施工。

工藝流程：土方開挖→人工清理樁間土→測量及圍護樁侵線處理→打孔植筋→安裝鋼筋網片→模板安裝、固定→復測模板→混凝土澆筑→拆模灑水養護→填充縫隙。

5 施工方法

5.1 施工準備

鋼筋網片于模筑混凝土施工前進場，并報送監理旁站送檢合格，材料進場后分區堆碼，并進行上蓋下墊。混凝土采用商品混凝土，由噴射混凝土改為澆筑混凝土，須提前進行混凝土配合比驗證。

5.2 土方開挖及修整

網噴土方開挖采用人工配合機械開挖，機械開挖土方每步2.0m，至少應留置0.2m 以上的距樁土層進行人工清理，防止機械開挖將過多的樁間土帶下。嚴禁采用機械開挖樁間土，人工修正樁間土壁，將松散的土方全部清理，使之滿足混凝土厚度要求和保證混凝土澆筑過程中泥土進入。

5.3 測量及圍護樁侵線處理

由測量組精確定位，標記出侵線的樁基，對于侵線的樁應將突出部分鑿至與澆筑混凝土面相平。鋼筋網片在此斷開，但是橫向加勁筋應連續通過。對于凸出較多的，且鑿出主筋后仍不能滿足網噴面要求的樁，應上報做特殊技術處理。對于凹進去的樁，應盡可能保留樁外土，采用人工鏟平到網噴前的位置，減少噴射混凝土數量。

5.4 打孔植筋

對樁內側的施工作業面進行鑿毛處理，能有效增加模筑混凝土附著力。模板及鋼筋采用錨拉的方法進行固定，模板和鋼筋安裝前，采用鉆孔植筋的方式在圍護樁上鉆孔并使用植筋膠植入φ16mm 螺紋鋼，作為模板安裝加固時的拉桿件。植筋采用HRB400φ16mm 鋼筋，同一水平面每根樁基植筋2 排，間距50cm，水平間距50cm，植筋深度為30cm,并采用高強度錨固劑進行錨固。植筋時須將樁上雜土清理完，定位放線，鉆孔嚴格按照定位孔打孔，如若定位孔受樁基主筋影響，可以水平方向位移打孔，嚴禁豎向位移。打孔時不得將筋植在土體中，必須保證抗拔力要求[2]。

5.5 鋼筋安裝

基坑圍護樁由鋼筋鋼絲網與固定鋼構成, 模具鋼筋網使用φ6.5mm150mm×150mm 完成鋼網所提供的材料, 直接與種植垂直桿在網前焊接連接,橫向固定與φ16mm 鋼筋,并使用φ16mm鋼筋橫撐,設置間距為2m，強化了單面焊不得少于10d。

鋼筋安裝等滿足樁基結構內部線，部分樁鑿后除了入侵，網格或括號可以斷開連接，鋼樁之間的聯系，只有當樁基結構側線，鋼絲網和固定支架必須所有連接，網圈褶皺，搭接長度應不小于20d 和不小于150mm, 以確保后澆注混凝土強度要求，鋼絲網片與墻面的綁扎距離不小于20mm。

5.6 模板安裝、加固

安裝前，應對模板進行檢查和清洗，以確保模板表面平整，并刷脫模劑。模板混凝土按縱斷面20m，縱斷面2m 層施工，模板安裝在不同截面。根據車站的主體結構和混凝土結構模式的施工特點，對混凝土模板的模量進行安裝和加固，活動端采用一端固定一端的單向支撐加固方式。樁之間使用單邊竹膠合板模板,第一個垂直肋使用10cm×10cm，約30cm，第二名與φ48mm 鋼筋橫肋，每50cm，植入鋼筋部分提前擴展模板和橫向鋼筋焊接在一起的底部模板采用海綿塊封堵密實,避免混凝土從底部漏出。

為保證澆筑過程中模板的穩定性，每1m 布置1 道φ48mm 鋼管，在模版頂口及底口斜撐模板。為保證模板安裝過程中人員安全，須在外側搭設門架做為安全作業平臺，門架采用1219 型標準門架，寬度為1200mm，高度為1900mm，門架頂部掛設踏板和設置安全防護欄，確保作業人員安全，同時，施工時作業人員佩戴好安全帶和安全帽。模板加固完成后，采用竹膠板制作簡易溜槽，以方便混凝土的澆筑。圖2 為模板加固示意圖。

圖2 樁間模筑模板加固示意圖

5.7 混凝土澆筑

混凝土由C20 細石商品混凝土制成，由泵車泵送或25t汽車起重機運輸澆注，由插入式振動器和橡膠錘搗打。

5.7.1 混凝土的灌注

1）澆筑準備工作

混凝土澆筑前，檢查模板、支架、鋼筋符合要求后方能澆筑。同時，詳細檢查模板底部和側面兩端封堵情況，防止澆筑混凝土時漏漿。

2）混凝土的澆筑高度

混凝土自高處傾落的自由傾澆高度，即從料斗、溜槽、串筒等卸料口傾落入模板的高度，不應超過2m。

3）混凝土澆筑層厚度與振搗

模制的混凝土分2 層澆筑，第一層先澆筑，高度約1m。澆筑過程中，用振動器和橡膠錘在模板外側輕輕振動或敲打，保證混凝土均勻沉到底部。第一層澆筑完成后，將第二層澆筑至頂標高，反復進行振搗作業，保證混凝土密實均勻。

采用插入式振搗時，混凝土澆筑層厚度，應不大于振搗器作用部分長度的1.25 倍。每一振點的振搗延續時間，應將混凝土搗實至表面呈現浮漿和不再沉落為止；且移動間距不大于作用半徑1.5 倍。插入振搗器應盡量避免碰撞鋼筋，更不得放在鋼筋上，振搗機頭開始轉動后方可插入混凝土內，振完后應徐徐提出。振搗靠近模板時，插入式振搗器機頭必須與模板保持一定距離。

根據模筑混凝土的結構特點，模板與樁壁內側緊貼，模筑混凝土放料時因每間隔1～2m 均勻卸料，防止一處放料造成混凝土堆積，造成模板漲?；蚺苣?。澆筑平面示意如圖3 所示。

圖3 模筑混凝土澆筑平面示意圖

澆筑混凝土應連續進行。如必須間歇，其間歇時間應盡量縮短，并應在第一層混凝土凝結之前，將次層混凝土澆筑完畢[3]。間歇的最長時間應按所用水泥品種、氣溫及混凝土凝結條件確定，一般超過2h 應按施工縫處理。澆筑混凝土時，應經常觀察模板兩側縫隙處及底部有無漏漿情況，發現有漏漿情況時應及時封堵，避免影響模筑混凝土面的美觀以及造成混凝土浪費。

模筑混凝土施工時，上下分層之間預留30cm 間隙以便于下一層混凝土澆筑，待上下層澆筑完成后采用C20 微膨脹細石混凝土人工對30cm 預留施工縫進行填充，具體施工步驟如下：（1）上下2 層模筑混凝土澆筑完成達到強度后進行拆模；（2）清理與圍護樁以及上下層模筑混凝土接觸面，鑿除浮漿，露出新鮮混凝土面；（3）裁剪鋼筋網片大小使其能夠恰好敷設到該縫隙中，調節好平整度，將其焊接在預埋樁壁內側的鋼筋上焊接固定；（4）采用C20 微膨脹細石混凝土人工分兩層進行填充，第一層厚度約為4～5cm，將鋼筋網片基本填充覆蓋，完成第一層施工后再進行第二層填充，并用水泥刀進行抹平修飾，使其與上下層模筑混凝土平整一致。

5.7.2 混凝土的養護

混凝土澆筑完后，應在12h 內加以灑水養護，養護時間要保證不少于7d。養護用水的質量與拌制混凝土相同。每天澆水的次數，以能保持混凝土表面經常處于濕潤狀態為宜。

6 材料與設備

6.1 主要材料

主要材料為：（1）混凝土：樁間采用強度等級為C20 的混凝土；（2）鋼筋：采用HPB300、HRB400 鋼筋，其中鋼筋網采用φ6.5mm150mm×150mm 成品甲供材鋼筋網，植筋為φ16mm 的螺紋鋼；（3）植筋膠：高強度錨固劑；（4）模板系統：模板采用1800mm×900mm×15mm 的竹膠板，豎向背楞采用10cm×10cm方木，橫向背楞采用48mm 雙拼鋼管和卡扣組合。

6.2 主要設備

振動棒、吊車、電焊機、電鉆、吹風機、植筋、挖機、空壓機、龍門吊、汽車泵。

7 質量控制

設置現場工程質量控制機構，配備足夠的有經驗的技術人員、質檢人員、管理人員和操作人員，同時對模筑混凝土施工班組進行技術、安全交底，明確相關施工要求?；娱_挖嚴格按編制的基坑開挖方法組織施工，分層分段開挖，控制好開挖的長度和深度，并及時對樁間及樁位露出的松散土方進行人工清除，以免后期混凝土澆筑過程中，有泥土進入，影響混凝土質量。模筑混凝土施工過程中，應及時對圍護樁的垂直度及基坑凈寬等進行測量，根據測量結果調整模筑混凝土的厚度。

7.1 植筋間距及軸線質量把控

同一水平面每根樁基植筋2 排，間距50cm，水平間距50cm。在需要植筋的位置用墨線彈好線，提請監理單位驗線后方可鉆孔。鉆孔嚴格按照定位孔打孔，如若定位孔受樁基主筋影響，可以水平方向位移打孔，嚴禁豎向位移。

7.2 植筋深度質量控制

鉆孔采用電錘鉆孔，鉆孔時要保證孔的平直度。要保證鉆孔的深度，鉆孔深度根據鋼筋直徑而定為15d（d 為鋼筋直徑），且不小于300mm。鉆孔深度驗收為全檢，確?？咨顫M足要求。

7.3 植筋效果質量控制

植筋效果質量控制主要包括：（1）鉆孔直徑大于鋼筋直徑3～6mm，清孔工具采用塑料毛刷和氣筒。毛刷的直徑應比孔的直徑大5mm。用毛刷反復刷孔的側壁，然后用氣筒吹出孔內灰塵，重復以上程序直到孔內吹不出灰塵為止。將徹底清理好的孔用棉花球塞住防止進入灰塵等雜物。（2）植筋膠施工，值筋膠采用質量可靠品牌，用專用注射膠槍灌膠，前三槍膠水必須廢棄不用，從孔內底部開始注膠，約達孔深的2/3。（3）安裝錨固植筋，將鋼筋的表面雜物用鋼絲刷或電動鋼絲刷清理干凈。將鋼筋均勻用力轉入孔內。（4）按建議固化時間等待藥劑固化，其間不要對鋼筋碰撞或敲擊，錨固鋼筋在強度達到100%后進行下一步工作。

8 安全措施

施工過程中，應采取以下安全措施：（1）作業人員必須經過培訓上崗，技術人員應加強現場指導，嚴把安全質量關；（2）所有施工人員必須戴安全帽，特殊工種按規定帶好防護用品；（3）龍門吊、挖機、空壓機等施工機械設備，在投入使用前，按安全技術標準進行檢測、驗收，確認機械狀況良好，能安全運行的，才準投入使用；各種機械設備操作人員都必須經過培訓合格后，持證上崗；（4）施工現場不能使用拖線板，電焊機、空壓機等設備一律裝隨機控制交流接觸器或鐵殼開關，并接保護零線，不使用倒順開關；電動機械及手動工具均設三級漏電保護裝置，設備使用前，先檢查電源、電機及電器的絕緣是否良好等，確保一切正常后，方才操作；臨時用電線路的安裝、維修、拆除，均由經過培訓并取得上崗證的專業電工完成，非電工不準進行電工作業，發現用電隱患需及時整改。

9 結論

廈門地鐵3 號線2 標五工區湖里法院站及湖五出入場線延湖里區枋湖北二路布置。明開挖方法用于車站主體施工，鉆孔灌注樁圍護結構的直徑1000mm+800mm 和高壓旋噴樁止水帷幕站采用混凝土施工方法的模式，基礎水平的外觀質量控制，線性直，光滑的表面，良好的防水板、鋪設和鋼桁條和鋼安裝合適的異性戀，高度和軸位置控制更好，沒有人行道的現象背后圍檁,基坑支持更高的安全系數，彌補了傳統的固定樁表面光滑的混凝土噴射混凝土施工之間的區別，線性不直，缺陷樁之間的滲流, 基地的相關需求指標已經達到鐵路公司、建設突出，業主組織廈門軌道交通看到每個單元觀察和交流，并得到各參與單位及上級部門的一致好評。