地下工程“蓋挖半逆筑法”施工工藝

地下工程“蓋挖半逆筑法”施工工藝在成都地鐵騾馬市車站中的應(yīng)用米偉陳萬強(qiáng)四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司摘要：城市地鐵車站建設(shè)受施工場地、城市交通等多方面因素的限制，施工難度較大。成都地鐵騾馬市車站“蓋挖半逆筑法”施工工藝的成功應(yīng)用，不僅縮短局部施工占地時(shí)間、緩解了交通壓力，而且為遠(yuǎn)期換乘車站的施工創(chuàng)造了有利的條件。關(guān)鍵詞：成都地鐵蓋挖半逆筑技術(shù)1工程概況成都地鐵騾馬市站為成都地鐵1#線與4#線的換乘車站，車站總長184.35m。車站周邊為繁華的商業(yè)、文化、經(jīng)濟(jì)中心，高樓林立，交通壓力大。該車站為成都地鐵1#線、4#線的換乘站，在本工程施工時(shí)必須完成遠(yuǎn)期的4#線騾馬市車站局部結(jié)構(gòu)施工，為此，經(jīng)與參建各方及政府有關(guān)部門的協(xié)商，確定車站北端盾構(gòu)段38.16m范圍內(nèi)采用“蓋挖半逆筑法”施工2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件2.1工程地質(zhì)條件根據(jù)鉆孔勘察揭露，在場地范圍內(nèi)上覆第四系土層，下伏基巖為白堊系上統(tǒng)紅色泥巖。從上至下分述如下：〈1〉人工填土（Q4ml），層厚2.0～2.6m?！?-2〉粘土（Q4al），層厚0.8～4.2m?！?-3〉粉質(zhì)粘土（Q4al），層厚2～5m。〈2-5〉細(xì)砂（Q4al），層厚0～3m?！?-8〉卵石土（Q4al），層厚5.2～6.5m?！?-4〉細(xì)砂（Q3fai+al），層厚0.7~3.7m。〈3-5〉中砂（Q3fai+al），層厚0~3.4m。〈3-7〉卵石土（Q3fai+al），層厚5.4～10.4m。〈4-1〉細(xì)砂(Q3fai+al)，層厚1.4~4.0m。〈4-4〉卵石土（Q3fai+al），層厚3.35～8.2m?！?-2〉強(qiáng)風(fēng)化泥巖（k2g），層厚0～0.7m。〈5-3〉2.2水文地質(zhì)條件本工程地處鬧市區(qū)，無地表水系流過。根據(jù)地下水的賦存條件，地下水主要有兩種類型：一是松散土層孔隙水，二是基巖裂隙水。段內(nèi)地下具有埋藏淺，季節(jié)性變化明顯，水位西北高東南低。地下水位埋深1.8m～7.0m，初見水位標(biāo)高496.60m～502.00m，穩(wěn)定水位標(biāo)高496.03蓋挖逆筑法前的主要施工3.1圍檔施工中斷主體工程施工區(qū)域內(nèi)的交通，并將該區(qū)域進(jìn)行打圍，僅保留東西兩側(cè)的人行道通行。3.2管線改遷根據(jù)綜合管線布置圖和現(xiàn)場的實(shí)地調(diào)查確定位置后，完成各類管線遷改工作，確保圍護(hù)樁及基坑開挖順利實(shí)施。3.3施工降水根據(jù)本站的水文地質(zhì)條件作好施工降水設(shè)計(jì)。本站長度184.35m，基坑寬度20.7m，開挖深度17m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)人工挖孔樁大部分樁長20m，北端換乘節(jié)點(diǎn)局部樁長29m。降水井點(diǎn)沿車站兩側(cè)呈梅花型布置，單側(cè)井距25m，井位距挖孔樁1.5m；車站北端蓋挖段，涉及4號線圍護(hù)樁和預(yù)留樁的施工樁長29m，考慮到降水效果，3.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工3.4.1圍護(hù)測量放樣樁孔開挖（護(hù)壁鋼筋混凝土澆筑）樁芯鋼筋混凝土澆筑冠梁鋼筋混凝土澆筑3.4.2圍護(hù)樁施工工藝3.4.2.1測量放樣采用全站儀進(jìn)行測量放樣，確定樁位并作好標(biāo)識，樁體放樣誤差15mm，樁位外放50mm，確保內(nèi)襯墻體厚度。在測量放樣絕對無誤后，上報(bào)檢查驗(yàn)收。3.4.2.2樁孔開挖圍護(hù)樁樁徑為1200mm，間距為2000mm?？讟堕_挖時(shí)采用跳挖法進(jìn)行施工，確?？妆谕馏w的穩(wěn)定。每節(jié)開挖控制在0.5m～1.0m之間，每節(jié)開挖到位后立即進(jìn)行C20鋼筋混凝土護(hù)壁3.4.2.3樁芯鋼筋混凝土施工①鋼筋籠制作和吊裝在鋼筋加工場進(jìn)行圍護(hù)樁鋼筋籠的制作，待樁孔開挖到位并經(jīng)檢查合格后，進(jìn)行鋼筋籠吊裝工作，鋼筋籠的吊裝全部采用汽車吊+人工配合的方式進(jìn)行吊裝，確保鋼筋籠垂直于孔底及混凝土保護(hù)層厚度。②樁芯混凝土澆筑樁芯混凝土采用C30商品混凝土，為確?；炷翝仓^程中不產(chǎn)生離析，在混凝土灌注時(shí)采用引注管進(jìn)行孔內(nèi)混凝土的澆筑，并用振搗器搗固密實(shí)。3.4.2.3冠梁施工為保證排樁的整體性，在圍護(hù)樁樁頂設(shè)置冠梁，將排樁連為整體，同時(shí)，蓋挖段樁頂冠梁臨時(shí)作為頂板的承重梁。冠梁為C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，待圍護(hù)樁施工完成后，立即進(jìn)行蓋挖段周邊冠梁施工，4蓋挖半逆筑法施工工藝本站北端盾構(gòu)段38.16m采用“蓋挖半逆筑法”施工，即先行施工北端盾構(gòu)段中立柱及頂板結(jié)構(gòu)，并恢復(fù)該段交通，再進(jìn)行主體基坑開挖及剩余結(jié)構(gòu)施工。4.1蓋挖半逆筑法施工流程蓋挖段圍護(hù)樁及冠梁施工完成（其余主體圍護(hù)樁繼續(xù)施工）鋼管柱施工頂板土方開挖頂板基底壓實(shí)處理墊層及地胎模施工鋼筋綁扎頂板混凝土澆注防水層施工土方回填路面恢復(fù)恢復(fù)路面交通北段蓋挖段施工順序圖4.2鋼管柱施工本站為成都地鐵1#線與4#線的換乘站，1#線騾馬市站與4#線騾馬市站呈“T”字型相交換乘，車站蓋挖段采用φ800mm和φ700mm鋼管柱作為車站的永久支撐柱，柱基礎(chǔ)為φ1700mm人工挖孔擴(kuò)底樁，在1#線施工時(shí)該灌注鋼管柱芯混凝土灌注基礎(chǔ)混凝土埋設(shè)錨固螺栓及定位板灌注鋼管柱芯混凝土灌注基礎(chǔ)混凝土埋設(shè)錨固螺栓及定位板吊放并準(zhǔn)確定位鋼管柱安裝柱頂蓋板及連接鋼筋蓋板孔注漿封堵完工檢查鋼管柱施工工藝流程圖4.2.1鋼管柱鋼管柱樁孔為φ1700mm人工挖孔樁，護(hù)壁厚150～225mm厚C20早強(qiáng)混凝土，基礎(chǔ)為高2.6m下底直徑3.0m的圓弧擴(kuò)大端，基礎(chǔ)為C30鋼管柱施工圖4.2.2①鋼管柱的加工需滿足：鋼管縱向彎曲小于長度1/1000，且﹤10mm；鋼管橢圓度f/d﹤3‰；管端不平度f/d﹤1500，且﹤0.3②鋼管卷板方向與鋼板壓延方向一致；卷板前按要求在端頭開好坡口；板平直不得翹曲；不使用表面銹蝕或受過沖擊的鋼板。③鋼管柱一次加工至設(shè)計(jì)柱長，管端用車床銑平。④焊縫及柱身鋼板經(jīng)超聲波或X光探傷檢查。⑤鋼管內(nèi)壁不得有油漬等污物，否則必須全部清除。⑥鋼管構(gòu)件在焊縫檢查合格后方能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐蝕處理。4.2.3鋼管柱的安裝①鋼管柱的施工定位在樁基礎(chǔ)頂預(yù)埋錨固螺栓與鋼管柱“十字型”定位基座栓連接，鋼管柱焊接在基座上，柱頂、柱中用纜風(fēng)牢固定位。為保證預(yù)埋錨固螺栓位置準(zhǔn)確，采用定位鋼板固定螺栓位置，定位鋼板上的螺栓孔與“十字型”定位基座上的螺栓孔嚴(yán)格對應(yīng)一致。其定位基座形式如下圖：鋼管柱底座圖用水泥砂漿嚴(yán)格找平鋼管柱基座底面，采用1.0m水平尺檢查其平整度,其平整度偏差控制在2mm②鋼管柱吊裝鋼管柱吊裝的采用25T汽車吊整體吊裝，上端強(qiáng)制對中，用纜風(fēng)調(diào)節(jié)并固定。用兩臺經(jīng)緯儀定位并控制其垂直度，鋼管柱的垂直度利用底部的調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整。鋼管柱安裝精度要求如下：立柱中心線和柱基中心線：±3mm立柱頂面標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高：＋0mm，－5立柱頂面不平度：±5mm立柱不垂直度：1/1000，≯15m各柱間的距離：1/1000；各柱上下兩平面相應(yīng)對角線差：長度的1/1000，≯20；4.2.4鋼管柱內(nèi)混凝土灌注①在底板混凝土澆注完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后進(jìn)行鋼管柱混凝土灌注施工。②鋼管柱內(nèi)混凝土灌注采用頂升法施工。③鋼管柱內(nèi)混凝土采用C50微膨脹混凝土，塌落度控制在15～18cm，粗骨料粒徑最大15mm④鋼管內(nèi)混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行不得中斷?；炷凉嘧⒌降陀诠茼?0cm時(shí)暫停，待強(qiáng)度達(dá)到50%后，用同強(qiáng)度等級水泥砂漿補(bǔ)填到管口溢出，再用鋼管端承板緊壓在管頂點(diǎn)焊。待水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)50%時(shí)，將端承板4.2.5鋼管柱與結(jié)構(gòu)梁-板連接鋼管柱與結(jié)構(gòu)梁、板交接處設(shè)抗剪鋼套箍及抗剪、抗拉鋼板，抗剪鋼套箍與鋼管柱通過摩擦型高強(qiáng)螺栓連接密貼，抗剪、抗拉鋼板環(huán)繞焊接于鋼套箍上，結(jié)構(gòu)梁、板主筋遇鋼管柱時(shí)繞行并焊接在抗剪、抗拉鋼板上，抗剪、抗拉與鋼管柱焊縫要進(jìn)行20%的X光探傷檢查。4.3土方開挖圍護(hù)樁、冠梁與中立柱施工完畢后，立即組織北端38.16m蓋挖段土方開挖，開挖至頂板結(jié)構(gòu)下30cm4.4地膜施工4.4.1地膜施工工藝及流程本站北端盾構(gòu)段頂板、頂縱梁施工時(shí)采用地膜技術(shù)，其施工流程圖如下：回填石粉鋪設(shè)磚和回填石粉鋪設(shè)磚和10cm砂漿、抹光涂刷脫模劑綁扎鋼筋、澆筑混凝土灑水、輾壓開挖土方至頂板底同設(shè)計(jì)高下20~30cm地膜施工流程圖4.4.2蓋挖段頂板、頂縱梁施工前需做好地膜。根據(jù)地質(zhì)情況，基面整平后先回填約20cm石粉墊層，并進(jìn)行灑水輾壓、夯實(shí)，最后鋪設(shè)磚和10cm厚M10水泥砂漿至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并在砂漿初凝前提漿抹光。對于頂板縱梁處及邊墻處地膜采用紅磚砌筑120mm厚墻、3cm水泥砂漿抹面（見下圖），對板、梁跨度較大地段相應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度。頂縱梁地膜圖邊墻接茬地膜圖4.4.2.1技術(shù)措施①鋪設(shè)砂漿時(shí)按橫向分條施工，確保砂漿面平順。②地膜墊層要碾壓密實(shí)，并進(jìn)行密實(shí)度檢測，以利土模穩(wěn)定。③土模制做時(shí)沿大跨度方向設(shè)置L（跨度）/600的上拱度，防止受結(jié)構(gòu)自重及荷載作用引起板面下沉。④砂漿抹光終凝后，在其表面涂刷非親水性脫模劑，脫模劑涂刷后避免用水沖洗及雨水浸淋，確保地膜順利脫落。4.4.2.2端頭及施工縫模板的支設(shè)方法施工縫是導(dǎo)致漏水的薄弱環(huán)節(jié)，施工必須仔細(xì)，加強(qiáng)施工縫處混凝土振搗和養(yǎng)護(hù)，確?；炷恋拿軐?shí)和自防水功能。本段有頂板上的水平施工縫和側(cè)墻上的水平和垂直施工縫。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，施工縫處采用快易收口網(wǎng)封堵，支設(shè)方便，并且可以有效地防止漏漿。施工縫處模板的支設(shè)見下圖所示：施工縫處模板支設(shè)大樣圖4.5鋼筋工程4.5.1鋼筋加工制作該對所有進(jìn)場的原材料進(jìn)行抽樣報(bào)驗(yàn)合格后方可使用。鋼筋調(diào)直除銹、切斷、彎曲等工序全部由機(jī)械完成，并確保所用的鋼筋表面潔凈、無損傷、無油漬、漆污和鐵銹，無局部曲折。工程所有鋼筋均在施工現(xiàn)場制作，各種構(gòu)件的鋼筋在施工前均按圖紙要求作出下料表，經(jīng)審核后進(jìn)行技術(shù)交底后方可進(jìn)行下料。各種成品鋼筋必須嚴(yán)格做到按順序及規(guī)格堆放整齊,并編號掛牌。本工程將根據(jù)各部位部位和各型號鋼筋使用采用不同的連接形式：有閃光對焊、接駁器、搭接焊等方法。每批鋼筋正式焊接前，必須按實(shí)際操作條件進(jìn)行試焊接，經(jīng)抽樣檢查，并試驗(yàn)合格后方可正式成批焊接。鋼筋接頭位置按規(guī)范要求進(jìn)行控制，受力鋼筋采用焊接或接駁器連接時(shí)，設(shè)置在同一構(gòu)件內(nèi)的接頭應(yīng)相互錯(cuò)開，錯(cuò)開距離為鋼筋直徑的35d且不小于500cm。采用綁扎連接時(shí)，搭接長度為35~40d，接頭相互錯(cuò)開從任一綁扎接頭中心至1.3倍搭接長度的4.5.2鋼筋安裝頂板鋼筋在地膜施工完成并經(jīng)檢查合格后進(jìn)行安裝。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)鋼筋安裝時(shí)必須按照設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)的規(guī)范要求進(jìn)行。為保證鋼筋層間距及混凝土保護(hù)層，在鋼筋綁扎施工前先進(jìn)行鋼筋骨架安裝及混凝土墊塊的布置，且混凝土墊塊必須與結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎牢固。鋼筋的交叉點(diǎn)用綁扎絲全部綁扎牢固，綁扎點(diǎn)至少不得少于交叉點(diǎn)的90%，且鐵絲扎頭避免進(jìn)入保護(hù)層。鋼管柱在與結(jié)構(gòu)梁、板交接處設(shè)抗剪鋼套箍及抗剪、抗拉鋼板，抗剪鋼套箍與鋼管柱通過承壓型高強(qiáng)螺栓連接密貼，抗剪、抗拉鋼板環(huán)繞焊接于鋼套箍上，結(jié)構(gòu)梁、板主筋遇鋼管柱時(shí)繞行并焊接在抗剪、抗拉鋼板上，經(jīng)灌注混凝土后，將施工荷載及結(jié)構(gòu)荷載傳遞至鋼管柱。4.6混凝土工程4.6.1混凝土澆筑前必須對結(jié)構(gòu)尺寸、鋼筋、預(yù)埋件、模板及其支架進(jìn)行檢查并經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后，方可組織混凝土澆灌施工。4.6.2混凝土澆筑本工程全部使用商品混凝土，在混凝土澆筑前應(yīng)進(jìn)行對本次所需混凝土方量進(jìn)行計(jì)算及運(yùn)輸保障工作，確保在混凝土澆筑過程中的連續(xù)性。在混凝土澆筑時(shí)由輸送泵進(jìn)行泵送，并杜絕在商品混凝土中任意加水或其他物質(zhì)。澆筑步距為3m，混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，并在前層混凝土初凝之前將后層混凝土澆筑到位，采用平鋪法施工，混凝土分層高度30～40cm。在下混凝土前必須將模板內(nèi)雜物清理干凈并將模板用水潤濕混凝土澆筑施工過程中采用插入式振搗器對混凝土進(jìn)行搗固密實(shí)。本工程防水要求嚴(yán)格，尤其注意結(jié)構(gòu)自防水?；炷琳駬v過程中，插點(diǎn)采用“行列式”或“交錯(cuò)式”，必須保證不漏振和過振且不碰撞鋼筋及預(yù)埋件。板澆筑完后，均做拉線找平，用刮杠按線刮平，用木抹子搓平，在表面終凝前，再用鐵抹子進(jìn)行二次抹壓，消除混凝土表面產(chǎn)生塑性收縮裂縫。4.6.3混凝土養(yǎng)護(hù)本工程混凝土采取以下養(yǎng)護(hù)方法：①混凝土澆筑完后，應(yīng)在12h內(nèi)開始養(yǎng)護(hù)；②頂板混凝土采用蓄水養(yǎng)護(hù)；③每天澆水的次數(shù)，必須保持混凝土表面一直處于濕潤狀態(tài)；④養(yǎng)護(hù)天數(shù)不少于14d；4.7頂板防水工程4.7.1混凝土結(jié)構(gòu)自防水車站結(jié)構(gòu)以自防水為主，頂板抗?jié)B等級不低于S8，并根據(jù)實(shí)際情況在混凝土中采用了摻加高效減水劑及粉煤灰的“雙摻”技術(shù)。4.7.2頂板柔性防水層施工車站結(jié)構(gòu)采用全包防水，側(cè)墻采用雙層倒置粘貼于主體結(jié)構(gòu)的預(yù)鋪式防水材料，頂板采用2.5mm厚的優(yōu)質(zhì)柔性防水涂料，并設(shè)置隔離油氈，采用100mm厚細(xì)石混凝土作保護(hù)層。4.7.2.1基層處理要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，對基層進(jìn)行找平。對基層表面的突出物從根部鑿除，并用聚氨酯密封膠將鑿除部位填平壓實(shí)；當(dāng)實(shí)層表面出現(xiàn)凹坑時(shí)，先將凹坑內(nèi)酥松表面鑿除后用高壓水沖洗,待凹坑干燥后,用聚氨酯密封膠填充壓實(shí)；梁與板之間的陰角部位采用1:2.5水泥砂漿45度倒角處理，并將梁的陽角打磨圓滑。4.7.2.2防水層施工①基層處理完畢并經(jīng)過驗(yàn)收合格后,先在陰陽角和施工縫等特殊部位涂刷加強(qiáng)層,最后大面涂刷防水層。嚴(yán)禁涂膜防水加強(qiáng)層表面干燥后再鋪設(shè)防水卷材。②大面的涂膜防水層施工采用多道（一般2～4道）涂刷,上下兩道涂層方向應(yīng)互相垂直，當(dāng)涂膜固化后，才可進(jìn)行下道涂膜施工。③防水層涂膜施工完畢并經(jīng)過驗(yàn)收合格后，應(yīng)及時(shí)做防水層的保護(hù)層。涂膜保護(hù)層采用10cm厚細(xì)石混凝土，在澆筑細(xì)石混凝土前，需在防水涂膜上覆蓋一層紙?zhí)ビ蜌指綦x層。4.8小結(jié)本車站采用“蓋挖半逆筑法”施工北端盾構(gòu)段頂板及遠(yuǎn)期車站的部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)，該施工工藝的成功實(shí)施主要在于鋼管柱施工及頂板測量放樣準(zhǔn)確無誤。鋼管柱施工不僅要確保柱體制作質(zhì)量，還要保證鋼管柱安裝過程中各種技術(shù)指標(biāo)完全滿足本站及遠(yuǎn)期規(guī)劃站點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求；盡量減少測量放樣誤差，才能確保蓋挖段頂板與后期施工主體結(jié)構(gòu)的連接及車站整體結(jié)構(gòu)的尺寸無誤。本車站主體結(jié)構(gòu)施工完成后表明，采用“蓋挖半逆筑法”施工北端盾構(gòu)段頂板及鋼管柱結(jié)構(gòu)完全滿足設(shè)計(jì)要求。5路面恢復(fù)5.1土方回填結(jié)構(gòu)頂板混凝土完成防水及保護(hù)層施工后，分段分層進(jìn)行土方回填?；靥钋皩㈨敯迳戏e水、雜物清理干凈，并選擇符合設(shè)計(jì)要求的填料。土方回填過程中采用分段分層夯填，每層厚20～30cm，結(jié)構(gòu)兩側(cè)和頂板上填土厚度不超過50cm。在土方回填過程中同時(shí)進(jìn)行蓋挖段的管線恢復(fù)及填埋，地下管線周圍用蛙式打夯機(jī)夯填。填土厚度大于50cm時(shí)，改用輕型壓路機(jī)碾壓，碾壓時(shí)薄填、慢行、先輕后重、反復(fù)碾壓。每