深圳地鐵科學(xué)館車站的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)

深圳地鐵科學(xué)館車站的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)

科學(xué)館站位于深圳市上步路與松嶺路之間、深南中路行車道下方,全長(zhǎng)222.5ｍ,為10ｍ島式站臺(tái),雙層雙跨(局部3跨)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。深南中路為深圳市東西向市區(qū)主干道,道路總寬度50ｍ,機(jī)動(dòng)車道為8車道,寬28.5ｍ。道路兩側(cè)為大片綠化地和停車場(chǎng),建筑物相距100ｍ。本標(biāo)段范圍內(nèi)地面已開辟為商業(yè)區(qū),地形平坦開闊,地面標(biāo)高在3.4～11ｍ,附近有深圳市委等重要部門和高層建筑。此外,地下管線種類繁多,所處位置錯(cuò)綜復(fù)雜。

工程區(qū)域?qū)俸_積平原和臺(tái)地,地表覆第四系全新人工堆積層,海積沖積層及第四系中更新統(tǒng)殘積層,下伏燕山期花崗巖層。工程范圍內(nèi),地下水按賦存介質(zhì)分為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水。地下水埋深2.2～5.1ｍ,水位變幅0.5～1.0ｍ,車站范圍內(nèi)無(wú)砂層,粘性土層具弱透水性。

1車站設(shè)計(jì)方案比選

科學(xué)館站初步設(shè)計(jì)方案有3種:①暗挖法;②蓋挖半逆作法;③蓋挖順作法。

暗挖法施工主要工序?yàn)?工序1人工開挖導(dǎo)洞并支護(hù)后,在洞內(nèi)開挖中樁和側(cè)墻圍護(hù)樁,澆注底縱梁、中柱、頂縱梁,灌注側(cè)墻圍護(hù)樁及樁頂縱梁。工序2施作拱頂超前短管棚,錨噴支護(hù),完成拱部初期支護(hù);開挖下半斷面至中板面;安裝第1道鋼支撐,施工中板側(cè)墻錨噴支護(hù)。工序3開挖至基坑底,施作側(cè)墻及基底墊層,由下至上鋪設(shè)防水層,模筑框架結(jié)構(gòu),拆鋼支撐。

蓋挖半逆作法施工主要工序?yàn)?工序1施工一側(cè)人工挖孔樁,再施工中間臨時(shí)立柱,開挖基坑至頂板底面,澆注半幅頂板后,恢復(fù)路面。工序2施工另一側(cè)人工挖孔樁,開挖基坑至頂板底面,澆注半幅頂板后,恢復(fù)路面。在頂板下開挖基坑土方,采用順筑法施工底板、側(cè)墻、中板。3種工法的技術(shù)特點(diǎn)比較如表1所示。

從上面分析可見,蓋挖順作法對(duì)地面交通影響不大,工期較短,能保證主體結(jié)構(gòu)防水質(zhì)量、減小管線遷移,施工安全度比暗挖法有較大提高,防水效果好,成本較省。最后確定車站采用蓋挖順作法施工。

2車站臨時(shí)路面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工

2.1車站臨時(shí)路面系統(tǒng)的優(yōu)化

科經(jīng)過(guò)比較論證,臨時(shí)路面系統(tǒng)變更采用20ｍ跨****式加強(qiáng)型軍用簡(jiǎn)支梁。

2.2車站軍用梁臨時(shí)路面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

****加強(qiáng)型軍用梁在基坑上橫向布置,作為基坑臨時(shí)路面梁,間距2ｍ,跨徑20ｍ,共計(jì)111片,軍用梁如圖3所示。軍用梁之間于兩端和中部設(shè)置縱向聯(lián)結(jié)系梁,另設(shè)置縱向斜桿聯(lián)結(jié)系梁,以加強(qiáng)主梁整體穩(wěn)定和沿基坑縱向的剛度。除中部縱向聯(lián)結(jié)系梁為適應(yīng)本設(shè)計(jì)而作的特別設(shè)計(jì)外,其余縱向聯(lián)結(jié)構(gòu)件均為軍用梁系列定型產(chǎn)品。路面板兩端擱置在軍用梁上弦桿上緣上,采用Ｕ形螺栓壓板聯(lián)結(jié),軍用梁下弦桿端部與冠梁頂緊,作為基坑圍護(hù)的第1道支撐。2.3車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)與臨時(shí)路面系統(tǒng)的施工

科學(xué)館站圍護(hù)結(jié)構(gòu)為人工挖孔樁,共計(jì)506根,其中主體圍護(hù)樁407根,出入口及風(fēng)道圍護(hù)樁9根。結(jié)合交通疏解,圍護(hù)樁共分4階段施工。

第1階段,將北側(cè)人行道拓寬4.25ｍ作為行車道,占用南側(cè)3車道(寬11.25ｍ)及人行道,東西向長(zhǎng)230ｍ。施工。

第1階段,將北側(cè)人行道拓寬4.25ｍ作為行車道,占用南側(cè)3車道(寬11.25ｍ)及人行道,東西向長(zhǎng)230ｍ。施工南側(cè)主體圍護(hù)樁、出入口及風(fēng)道圍護(hù)樁、出入口及風(fēng)道路面系統(tǒng)。第2階段,將南側(cè)人行道拓寬4.25ｍ作為行車道,占用北側(cè)3車道(寬11.25ｍ)及人行道,東西向長(zhǎng)230ｍ,施工北側(cè)主體圍護(hù)樁、出入口及風(fēng)道圍護(hù)樁、出入口及風(fēng)道路面系統(tǒng)。第3階段,占用北側(cè)主體圍護(hù)樁以南11.5ｍ寬道路,施工北半幅軍用梁、臨時(shí)路面系統(tǒng)及車站東西端頭樁。第4階段,占用南側(cè)主體圍護(hù)樁以北11.5ｍ寬道路,施工南半幅軍用梁、臨時(shí)路面系統(tǒng)及車站東西端頭樁。

3車站主體結(jié)構(gòu)的施工

3.1車站土方的開挖

車站設(shè)計(jì)采用蓋挖順作法施工,出入口通道斜坡段采用明挖施工。車站施工時(shí),可利用風(fēng)亭、風(fēng)道和出入口作為施工出土、進(jìn)料通道?？茖W(xué)館站主體土方東西向長(zhǎng)222.5ｍ,南北向?qū)?8.9ｍ,開挖深度16.8ｍ,土方總量7萬(wàn)ｍ3。由南側(cè)3、4號(hào)風(fēng)道作為主要出土口,分3個(gè)階段施工。

第1階段,施工與軍用梁安裝同步進(jìn)行,用機(jī)械開挖地面以下2ｍ范圍內(nèi)土方;第2階段,開挖地面以下2～9ｍ范圍內(nèi)土體,開挖底面線為中板(即3、4號(hào)風(fēng)道面)標(biāo)高,由地面修筑25%斜坡道進(jìn)入,本階段土方運(yùn)輸機(jī)械位于中板(風(fēng)道)面,由車站兩端向中央同時(shí)進(jìn)行;第3階段,施工地面以下9～16.8ｍ范圍內(nèi)土體。本階段土方運(yùn)輸機(jī)械仍位于中板(風(fēng)道)面處,機(jī)械由下向上倒土,本階段土方屬蓋挖,由車站中央向兩端同時(shí)進(jìn)行并可與主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑平行流水作業(yè)。為了保證施工安全,位于中板頂1ｍ處的鋼支撐要隨本階段土方施工跟進(jìn)安裝,土方開挖與鋼支撐水平安裝距離不得大于3ｍ。

3.2車站主體結(jié)構(gòu)的澆灌

按照避開預(yù)留洞口和結(jié)構(gòu)立柱、縱向梁彎矩最小的原則,將車站主體結(jié)構(gòu)分為20個(gè)施工段,最長(zhǎng)施工段14.6ｍ,最短施工段8ｍ,平均長(zhǎng)11ｍ。施工次序由中間向兩端以2個(gè)工作面同時(shí)作業(yè)、由下向上依次澆筑結(jié)構(gòu)底板→站臺(tái)層側(cè)墻→中板→站廳層側(cè)墻→頂板。為優(yōu)化資源配置,縮短工期,主體結(jié)構(gòu)要形成立體流水施工。

3.3機(jī)械配置

在軍用梁節(jié)點(diǎn)下,安裝4臺(tái)5ｔ電動(dòng)葫蘆,承擔(dān)鋼支撐安裝,鋼筋、模板等材料運(yùn)輸作業(yè)。主體結(jié)構(gòu)混凝土澆灌在地面安裝混凝土輸送泵,通過(guò)出入口鋪設(shè)輸送管送入。材料設(shè)備由4個(gè)出入口輸入,土方由2個(gè)風(fēng)道送出,形成復(fù)雜的作業(yè)循環(huán)。

3.4防水與堵漏

科學(xué)館站主體結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為一級(jí),遵循“以防為主、防排結(jié)合、剛?cè)嵯酀?jì)、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則,以結(jié)構(gòu)自防水為主,外防水為輔。施工關(guān)鍵一是處理好圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏;二是提高混凝土的抗裂、抗?jié)B性能,處理好施工縫、變形縫。

在進(jìn)行車站主體結(jié)構(gòu)施工時(shí),部分樁間有滲水現(xiàn)象。為了保證防水工程質(zhì)量,須先進(jìn)行防水處理,幾種有針對(duì)性的治理方法為:①對(duì)單點(diǎn)漏水,水頭壓力不大的,可采用堵漏靈直接封堵;②對(duì)單點(diǎn)漏水,水頭壓力較大的,可先采用導(dǎo)流管將水引出,用堵漏靈封堵導(dǎo)流管四周,待堵漏靈達(dá)強(qiáng)度后,用木楔打入導(dǎo)流管,后用堵漏靈封堵表面;③對(duì)大面積慢滲水,無(wú)明顯水頭且滲水較小的,采用無(wú)機(jī)鹽防水劑直接涂抹;④對(duì)大面積滲水,有明顯水頭且滲水量較大的,采用埋設(shè)導(dǎo)流管將水流匯集,封堵滲水面并埋設(shè)注漿管,待封堵材料達(dá)強(qiáng)度后,注入水溶性聚氨酯防水劑。

3.5防止裂紋的技術(shù)措施

科學(xué)館站主體結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)222.5ｍ,無(wú)縱向變形縫,防止主體結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫就至關(guān)重要。主要措施為:①將車站主體結(jié)構(gòu)分為20個(gè)施工段,每個(gè)施工段長(zhǎng)度不大于15ｍ;②“雙摻”即在混凝土內(nèi)摻入粉煤灰、減水劑,減少混凝土的干縮;③控制混凝土的入模溫度≤28℃,夏季施工要采取必要的降溫措施,如夜間澆筑、澆水降溫等;④加強(qiáng)混凝土施工過(guò)程的控制,保證混凝土的搗固質(zhì)量;⑤加強(qiáng)后期混凝土的養(yǎng)護(hù),保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥14ｄ。

4監(jiān)控量測(cè)

加強(qiáng)險(xiǎn)情預(yù)報(bào),用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工,是地下工程信息化施工的重要環(huán)節(jié)。本工程主要監(jiān)控項(xiàng)目為:①地下水位監(jiān)測(cè)沿線路方向在深南大道南北側(cè)綠化地內(nèi)打設(shè)8口管井(管徑80ｍｍ,井深20ｍ),定期測(cè)量水位標(biāo)高,建立地下水位動(dòng)態(tài)表。②地表沉降監(jiān)測(cè)在深南大道南北側(cè)人行道以及重點(diǎn)建筑物布置沉降觀測(cè)點(diǎn),定期測(cè)量標(biāo)高,根據(jù)各點(diǎn)沉降量及沉降速率確定主體及地下管線是否安全。③基樁土壓力監(jiān)測(cè)在圍護(hù)樁護(hù)壁外側(cè)迎土面埋設(shè)土壓力盒,監(jiān)控土壓力變化。④水壓力監(jiān)測(cè)在圍護(hù)樁護(hù)壁外側(cè)迎土面埋設(shè)水壓力計(jì),監(jiān)測(cè)水壓力變化。⑤圍護(hù)樁鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)在圍護(hù)樁主要受力筋上焊接鋼筋應(yīng)力計(jì),測(cè)量圍護(hù)樁受力情況。⑥圍護(hù)樁傾斜度監(jiān)測(cè)在圍護(hù)樁內(nèi)埋設(shè)Ф80ｍｍ測(cè)斜管,用測(cè)斜儀測(cè)量圍護(hù)樁的傾斜度。⑦鋼支撐、軍用梁軸力監(jiān)測(cè)在鋼支撐和軍用梁上安裝軸力計(jì),測(cè)量軍用梁和鋼支撐的軸力變化情況。

5結(jié)語(yǔ)

(1)該工程現(xiàn)已順利竣工,工程實(shí)踐表明,在城市繁華地段修造地鐵車站,采用蓋挖