軟弱地層城市軌道交通明挖車站關鍵施工技術研究

李永煥LI Yong-huan

（臺州市市政公用工程質量安全事務中心，臺州 318001）

0 引言

臺州市域鐵路S1 線地處溫黃平原，屬海相軟土地層，土質普遍具有天然含水量高、滲透性差、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度指標低、流變性顯著的特點，地下車站施工難度較大。臺州市域鐵路S1 線地下車站設計標準和水文地質情況均類似，本文以S1 線最具代表性的溫嶺體育場站為例介紹。

1 工程概況

1.1 設計概況

溫嶺體育場站位于溫嶺市體育場路與萬泉東路交叉口南側，于體育場路路中設站，西側為居民樓和商鋪，東側為城市綠帶和東官河。車站設計為地下兩層兩跨（局部三跨）結構，島式站臺，車站主體結構外包總長216m，總寬22.3m，設四個出入口及兩組風亭，總建筑面積13684.83m2，采用明挖順筑法施工。

1.2 水文地質情況

溫嶺體育場站基坑開挖深度范圍內地層自上而下分布如表1 所示。

表1 工程地質一覽表

2 重難點分析

①工程地處淤泥質軟土地層，且基坑開挖深度和寬度均較大，控制基坑變形和穩定是安全保證。

②地下連續墻成墻質量是確保地下車站施工安全、質量的先決條件，超深地下連續墻在不良地質中成槽易出現塌孔、接縫處夾泥、傾斜等問題，因此，地下連續墻施工是重難點。

③地下車站結構防水問題屬質量通病，淤泥質軟土地層天然含水量很高，因此結構滲漏水易發生，處理成本高且易反復，是關鍵把控點。

3 關鍵施工技術

3.1 水泥攪拌樁

車站地下連續墻槽壁加固、基坑坑內加固、端頭加固均設計為Φ850@600 水泥攪拌樁形式，具體參數如表2。

表2 水泥攪拌樁設計參數表

要點總結：當加固深度大于15m 時，為確保加固效果和施工進度，設備選型宜采用三軸攪拌樁或五軸攪拌樁，水灰比宜為1.2～2.0，“兩噴兩攪”工藝即可滿足要求。槽壁加固時，攪拌樁鉆桿垂直度控制應尤其重視，兩排槽壁加固攪拌樁距離宜外放5～10cm。抽條加固前應結合立柱樁位置調整優化抽條區域，避免立柱樁成孔時一軟一硬，造成成孔困難、樁位偏斜、格構柱偏位等問題。車站兩端的用于盾構始發、接收的端頭加固區宜與槽壁加固、坑內加固同期施工，既能確保端頭加固、止水效果，又避免攪拌樁設備二次進場，節省成本且利于現場文明施工管理。

3.2 地下連續墻

地下連續墻設計墻厚為1000mm，采用6m 標準幅寬，成槽深度為48～51m，最大鋼筋籠重為64t，屬超深地下連續墻。

3.2.1 導墻

導墻采用“┐┌”型鋼筋混凝土結構，是一個常被忽視的一個工序，而導墻是保證地下連續墻位置準確和成槽質量的先決條件，在施工期間，導墻經常承受鋼筋籠、成槽機、履帶吊等靜、動荷載的作用，因此十分重要。

要點總結：鑒于成槽工藝和設備本身的施工偏差，為保證連續墻不侵限同時不會造成主體結構超方嚴重，在放線時將導墻中軸線按連續墻設計中軸線外放10cm；考慮成槽機抓斗進出順利，導墻施做時宜比設計放寬4～6cm（沿中軸線向兩側各外放2～3cm）。

3.2.2 成槽

成槽是地下連續墻施工中的關鍵工序，約占地下連續墻工期的一半時間，是縮短工期的關鍵。同時成槽精度又是保證地下連續墻質量的關鍵之一，施工前應進行成槽試驗，確定施工工藝流程，選擇技術參數。

要點總結：

①泥漿：泥漿制備一般均采用組合鋼結構泥漿箱，容積按不小于最大單元槽段體積的2 倍考慮。泥漿制作應選用優質膨潤土。新配制泥漿必須熟化24 小時以上經檢測符合規范要求方可使用。回收再利用的泥漿受地層中土質影響，指標發生變化，為節約成本，需對其進行泥沙分離，處理后的泥漿若指標符合要求則可以再利用，若不符合要求應予以廢棄，一定的廢漿率也是確保成槽質量的關鍵。

②槽段開挖：施工前對地下連續墻槽段進行分幅設計，確定首開幅，分幅長度根據支撐設置位置、地質情況、地面環境、起重能力、混凝土和泥漿供應、挖槽設備性能參數等確定，一般為6m 居多。根據分幅設計結合圍護結構圖紙把每幅地連墻上的預埋鐵件認真梳理后，以交底形式明確，確保后續支撐位置準確。采用“三抓”成槽法施工，如圖1 示意了“Z”型槽段、標準槽段、“L”型槽段抓槽順序。

圖1 抓槽順序示意圖

③驗槽、清孔：成槽后利用超聲波檢測儀對槽身垂直度、深度進行檢測，采用反循環清孔，并利用“撩抓法”進行槽底沉渣清理，檢測泥漿指標符合要求后安裝鋼筋籠、導管，期間要做好施工組織，縮短等待時間。

④接頭質量控制：接頭質量與圍護結構受力和地連墻滲漏水息息相關。對于連接幅和閉合幅，在成槽后應先刷壁，刷壁采用自制的可與成槽機固定架連接的新型刷壁器進行，與傳統吊機刷壁相比，工效高、效果好。刷壁作業需專人盯控，防止作業人員僅刷基底以上部分，從而影響圍護結構整體受力。做好防繞流也是確保接頭質量的關鍵環節，主要有4 個方面的措施：在H 型鋼側面焊接寬50cm的止漿鐵皮，沿H 型鋼通長布置；在止漿鐵皮的外側焊接50mm×50mm 等邊角鋼，沿H 型鋼通長布置；沿待澆筑幅H 型鋼背后填充袋裝碎石封堵；超前開挖下幅槽段，即混凝土初凝后就開挖H 型鋼一側的土方，這是對前三個防繞流出現意外后的彌補措施，是最后一道防線；上述4 種措施相互配合發揮作用，布置圖如圖2 示。

圖2 防繞流措施圖

3.2.3 鋼筋籠

地連墻鋼筋籠重且長，需雙機抬吊、空中翻身、帶載行走等工序，屬超危大工程，應重點把控。

要點總結：鋼筋籠加工平臺宜采用工字鋼制作，槽鋼平臺易變形；吊裝作業前嚴格按照吊裝令進行條件核驗，尤其對桁架筋焊點、吊點位置和焊接情況、鋼筋籠上的雜物情況詳細檢查，確認具備條件后方可試吊；同時應檢查預埋鋼板、預埋接駁器的數量和位置的準確與否，以免為后續施工帶來麻煩。

3.3 基坑開挖

溫嶺體育場站是標準地下二層車站，標準段寬22.3m，開挖深度20.8m，端頭井寬31.5m，開挖深度22.7m。基坑開挖是地下車站施工中的又一超危大工程，十分重要，應遵循開挖原則如表3 所示。

表3 基坑開挖原則明細表

3.3.1 設備選型

地下車站施工是典型的流水作業，各工序間存在極強的邏輯關系，快速進行土方開挖是車站總體施工進度的前提，而科學合理的開挖設備選型又是土方開挖效率的保障。根據臺州地區水文地質情況，經現場試驗對比分析，總結出經濟、高效、節能環保的不同開挖深度下的配套機械組合如表4 所示。

表4 開挖機械配套組合表

3.3.2 開挖技術措施

①基坑開挖必須在圍護結構封閉且地下連續墻、冠梁和第一道混凝土支撐達到設計強度后進行。若車站采用從一端往另一端的總體施工順序，根據監測數據分析，為安全、合理組織流水施工，首道混凝土支撐整體推進50%以后即可從已施工支撐端進行土方開挖，但必須確保首道砼支撐超前土方開挖4 根砼支撐以上。

②混凝土支撐應突出一個“快”字，混凝土可適當添加早強劑，提高早期強度，有利于控制基坑變形。

③鋼支撐的土層開挖時采用中間拉槽的盆式開挖方式，對于控制基坑變形效果顯著。

④充分利用時空效應施工法：目前，利用時空效應原理進行深基坑施工已在業內得到廣泛應用，在確保基坑和周圍環境安全方面效果顯著。若能科學控制開挖空間和時限，過程中切實做到了限時限量、隨挖隨撐，還能優化坑內加固設計。

5○實行信息化施工：由于巖土工程具有諸多不確定性，除了先進的理論建模之外，還要靠加強監測等信息化手段反饋、指導施工。根據實測的監測數據整理成圖表，將數據和預警值對比并分析其變化趨勢，適時調整土方開挖和支撐安裝這兩個工序，使基坑處于安全狀態。

3.4 車站主體結構

車站主體結構底板厚度為1000mm，站臺層側墻厚900mm，中板厚400（450，600）mm，站臺層側墻厚800mm，頂板厚800mm。

要點總結：常規施工要點不在此贅述，以下僅是一些針對性的、建議性的、指導性的總結。

①車站設計為復合墻墻體系，兩墻間防水層施工很重要，而基面處理又是防水層施工質量的關鍵環節，在實際施工時，卻往往因為趕工期而導致基面處理不到位，留下隱患。其實，基面處理可穿插在土方開挖時進行，既能確保質量，又不占用結構施工時間。

②嚴格控制側墻拆模時間。在地鐵施工中，滲漏水是個頑疾，施工單位為此付出的代價也十分巨大。施工中，我們發現一個奇怪的現象：開挖后地連墻滲漏水輕微，而結構回筑后側墻產生大面積滲漏水（裂縫）。為此，我們開展了QC 活動，找出了“拆模時間”這個要因。很多人把側墻模板當成普通側模（非承重）對待，拆模過早，通過監測數據可知，地連墻的水平位移是動態變化的，變化產生的力會加載到側墻上，因此側墻模板應嚴格按照承重模板進行拆模控制。經實驗，側墻拆模時間按齡期5~7 天控制并進行帶模養護，滲漏水改善達85%。

③優化鋼換撐。鋼換撐影響滿堂架整體性且占用時間長、拆除困難、成本高。經現場實驗，利用滿堂架增設水平?48 扣件鋼管對撐代替鋼換撐，易操作、安全、有效、成本低，且能為拆除砼撐提供平臺、節省時間，可視情況推廣。如圖3。

圖3 鋼換撐優化示意圖

4 結語

受土層參數、模型建立、周邊環境、施工因素等影響，地下巖土工程施工充滿不確定性，海相軟土地層更甚。因此，相比較而言，軟土地層區域地下站設計較保守，施工風險更高、難度更大。筆者對臺州市域鐵路S1 線7 個地下車站的施工進行了認真梳理，既有成功經驗積累，也有教訓總結，以期為臺州地區后續深大基坑工程起到優化設計、指導施工的作用。