轨道交通车站基坑围护结构施工技术分析

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2012-11-12浏览：144次

　　摘要：本文结合工程实例，就轨道交通车站主体基坑围护结构施工技术进行探讨。

　　关键词：轨道交通车站,主体基坑围护,结构施工

　　一、工程概况

　　广州市轨道交通六号线某车站上承大坦沙站，下接黄沙站，车站有效站台中心里程为YDK6+893.859，车站施工采用明挖二层(局部五层)、站台暗挖的明暗挖结合方案。车站总建筑面积为9670m2，主体建筑面积为6906m2，附属建筑面积为2764m2，共设三个出入口，五个风亭和一组冷却塔。地貌主要为珠江三角洲冲积平原地貌，站区范围内地势较为平坦，邻近珠江，地下水源丰富，地质情况复杂，地下空洞较多，给施工增加了很大难度。车站两层明挖段基坑深度为17.25m，左端暗挖站台竖井深34.48m，车站主体围护结构采用地下连续墙+钢筋混凝土(钢管)内支撑的型式，为一级基坑。

　　二、车站主体围护结构施工

　　(一)地下连续墙施工

　　(1)地下连续墙施工工艺控制流程见图1

　　图1 地下连续墙施工工艺流程图

　　(2)地面导墙施工

　　导墙采用C20钢筋砼,墙厚200mm,埋深1300mm,顶部与地面齐平,两墙间净距根据地下连续墙宽度设定为850mm，如图2所示。

　　图2 地下连续墙施工导墙示意图

　　2)导墙施工方法和技术措施

　　①导墙开挖采用EX-300挖掘机，人工配合清底、夯填、整平，侧墙采用夹板模板，木支撑，间隔1.5m顶部设[10槽钢支撑及底部设80×80木枋支撑。混凝土人工入模，插入式振动棒振捣。在混凝土强度达到设计强度70%时后拆模，并立即加对口撑。施工中还应保证导墙的顶面高程、内外墙间距、垂直度满足设计要求。导墙内侧间距比地下墙设计厚度加宽50mm。

　　②导墙和连续墙的中心须一致，竖向面必须保持垂直。

　　③导墙面与纵轴线允许偏差为±10mm，内外导墙面净距允许偏差为5mm，导墙上表面全长范围内高差小于10mm，局部高差小于5mm。

　　④导墙未达设计强度禁止重型设备接近，不准在导墙上进行钢筋笼的制作及吊放。

　　⑤导墙基底和土面应紧密接触，墙侧回填应用粘性土并夯实。

　　⑥墙背侧回填时对称进行回填，拆模后及时加设对口撑，且支撑仅在槽段开挖时才拆除，确保导墙垂直精度。

　　3)导墙施工质量控制要点

　　导墙施工主要控制土方开挖、模板安装、钢筋质量、混凝土施工及墙外回填等几个方面的质量，详见如下图3所示。

　　图3 导墙质量控制要点

　　(3)地下连续墙施工具体安排

　　1)施工顺序

　　考虑到连续墙入岩深度大，对施工进度影响较大;施工场地较开阔，有利于组织施工;连续墙入岩成槽机械的选择及适应性等方面的因素，连续墙施工时以2个施工点(1台成槽机负责1个施工点)，车站明挖基坑部分由左端(北端)向右端(南端)推进组织施工，紧急出入口和Ⅱ号机械风亭、折返线区间竖井的围护地下连续墙根据工作面开阔情况灵活安排施工。

　　2)施工成槽方式

　　根据工程及水文地质、工期要求及施工总体安排，该车站地下连续墙主要由液压抓斗成槽机成槽，冲击钻配合作业。拟配备24台冲击钻和2台成槽机进行连续墙成槽施工。对于地层上层的土层采用液压抓斗成槽机成槽;对于地层下层中的岩层或孤石，则由冲击钻冲击成槽。经过多次实地考察和岩土工程勘察报告显示，连续墙穿越地层依次为人工填土层、淤泥层和淤泥质土层、淤泥质砂层、粉细砂层、残积土层、岩石全风化带、岩石强风化带、岩石中风化带和岩石微风化带。几乎所有连续墙墙体都要插入岩石中风化带和岩石微风化带。施工时成槽机械以满足最大限度的匹配，充分发挥各自机械效能。

　　3)施工单元段落划分

　　根据设计有关地下连续墙的尺寸和施工段落安排，以5m左右为一个施工段落，将车站主体围护结构分为4类施工槽段进行分期施工。施工段落总体上分为“一型”和“L型”两种。施工单元划分如图4所示。

　　图4 主体围护结构地下连续墙做分副及平面布置图

　　(4)液压抓斗成槽机成槽施工工序

　　1)液压抓斗成槽施工

　　根据围护结构设计方案，拟定以5m左右为一个单元槽段，基本上对应基坑挖掘的1～2个挖掘单元组成一个槽段，在围护结构拐角位置适当变化单元槽段长度，保证拐角处的整体性。

　　①首先要将抓斗调整到准确位置,同时必须慢速均匀抓(掘)进,严格控制垂直度和偏斜度在允许偏差范围内。

　　②抓挖钻进速度应小于排渣、供浆速度，以避免发生埋钻事故或速度过快引起轴线偏斜。

　　③挖槽要连续作业,并且要依顺序连续施钻,因故中断抓挖时,应迅速将液压抓斗从沟槽中提出,以防塌方埋钻。

　　④挖槽过程中应保持护壁泥浆不低于规定高度,并加强对泥浆的调整和管理,以防大量水进入槽内稀释泥浆,危及槽壁安全。

　　⑤成槽过程中局部遇岩石层或坚硬地层，进尺困难时，可配以冲击钻联合作业，用冲击钻冲击破碎，用成槽机排渣系统排渣，交错进行，以提高效率。

　　⑥成槽应连续进行。每一槽段挖掘完成后，抓斗要空转一定时间，把残渣用吸泥管吸入排到地面，待清槽完成后，再退出液压抓斗设备，进行下一槽段施工。

　　⑦在成槽过程中,要不断向槽内补充新泥浆,使其充满整个槽段。泥浆面应保持高出地下水位500mm以上，并不应低于导墙顶面300mm。

　　⑧在同一槽段抓(钻)进，遇不同地质条件和土层，要注意调整泥浆性能和调整泥浆配合比，以适应不同土质情况，以防塌方。

　　⑨在施工中，要加强泥浆的管理，经常测试泥浆性能和调整泥浆配合比,保证顺利地施工。成槽过程中，每进尺3～5m测定泥浆密度和粘度，在清槽前后各测一次密度、粘度，在浇筑砼前测一次密度。取样位置在槽段底部、中部及上口;失水量、泥皮厚度和pH值，在每槽段的中部和底部各测一次。发现有不符规定指标的要求，随时进行调整。

　　2)清槽

　　①终孔后，使抓斗空抓(钻头空钻)不进尺，同时射水，待排出泥浆密度降到1.1左右即合格。

　　②如清槽(孔)后到浇筑砼的间隔时间较长，泥浆沉淀或槽壁局部坍落，可利用砼导管在顶部加盖，用泵压入清水稀释或压入密度小的新鲜泥浆，将槽底密度和含砂量大的泥渣置换出来，以保证墙体质量。

　　③清渣在钢筋笼安装前进行，在砼浇筑前，再测定一次槽底泥浆和沉淀物，如不合要求，再清槽一次。如槽底沉渣过多，采用气举法清底。

　　④对前段砼接头处的残留泥皮，可采用特制清扫接头工具，用吊车吊入槽内紧邻接头表面往复上下刷2～3遍清除干净，并应在清槽换浆前进行。

　　⑤清槽的质量要求：清槽结束后1h，测定槽底沉淀物淤积厚度不大于200mm，槽底200mm处的泥浆密度不大于1.2。

　　(5)地下连续墙钢筋笼的制作及吊放

　　1)钢筋笼制作

　　①钢筋笼按一个单元槽段宽(约5m左右)制作。主筋接头采用闪光接触对焊，下端纵向主筋应稍向内弯曲，以防止钢筋笼放下时损伤槽壁。要求钢筋笼表面平整度误差不得大于50mm。

　　②钢筋笼的主筋(包括主筋组成的纵向桁架)和箍筋交点采用点焊。

　　③质量要求。钢筋笼制作尺寸必须正确，其允许偏差为：主筋间距±10mm;箍筋间距±20mm;钢筋笼宽度±10mm;厚度-10mm;总长±50mm。

　　2)钢筋笼安装

　　①根据钢筋笼的长度和重量,采用1台50t和1台80t履带式吊车一次整体吊放。

　　②采用二副铁扁担起吊方法。先六点绑扎水平起吊，使其在空中不晃动，辅助起重机吊下部四点，然后主机升起系在钢筋笼上口的横担将钢筋笼吊直对准槽口，使吊头中心对准槽段中心，缓慢垂直落入槽内，避免损伤槽壁。

　　③钢筋笼放到设计标高后，在四角主筋上设弯钩,搁置定位在导墙上进行浇筑砼。

　　(6)地下连续墙混凝土浇注

　　1)砼及原材料要求

　　砼的浇筑采用导管法。根据导管法在泥浆中浇筑砼要求砼和易性好、流动性大、缓凝的施工特点和对砼强度的影响，砼强度比设计强度提高5MPa;水泥采用42.5号普通水泥或矿渣水泥;碎石粒径为0.5～20mm;砂采用中粗砂;水灰比不大于0.6;单位水泥用量不大于370kg/m3;含砂率宜为40%～45%;砼施工坍落度为180～220mm,扩散度为340～380mm,初凝时间为3h。

　　2)砼浇注

　　①砼浇灌采用漏斗导管法以两套φ300mm导管对称浇注。导管以丝扣连接并以环状橡胶垫密封，单节长度分3 m、 2m、1m、0.75m 、0.5m，使用前进行水密试验，试压压力0.6～1.0Mpa。

　　②在砼浇筑过程中，准确量测定位确保导管底距槽底距离控制在0.35m左右，在整个浇筑过程中，导管下口插入砼深度控制在1.5～3.0m内。

　　③砼浇筑要一气呵成，不得中断，并控制在4～6h内完成，间歇时间控制在15min内，任何情况下不得超过30min。

　　④浇筑时要保持槽内砼面均衡上升,而且要使砼面上升速度不大于4m/h。浇筑速度为15～20m3/h，各导管处的砼面高差不宜大于0.3m。导管上升速度应与砼的上升速度相适应，始终保持导管在砼中的插入深度不小于2m，也不能使砼溢出漏斗或流进槽内。

　　⑤在灌筑过程中，随时用探锤测量砼面实际标高(三处，取平均值)，计算砼上升高度，导管下口与砼相对位置，及时拔管;统计砼浇筑量，并做好记录。

　　⑥浇筑到顶部3m时，可在槽段内放水适当稀释泥浆，以减少砼排除泥浆的阻力，保证浇筑顺利地进行。

　　⑦砼墙的顶部要比设计高0.5m，砼浇筑完毕，马上清除,以保证连续墙顶部砼的质量。

　　(7)地下连续墙施工质量控制要点如图5示。

　　图5 地下连续墙施工质量控制要点

　　(二)连续墙顶冠梁施工

　　(1)冠梁施工安排

　　地下连续墙顶设置C30钢筋砼冠梁，将连续墙连接为整体。第一道钢筋砼支撑安装在冠梁部位，冠梁截面尺寸为： 800mm (宽)×1000mm(高)。连续墙顶冠梁施工安排在部分连续墙完成后分段组织施工。施工采用组合钢模板，现场绑扎钢筋，商品砼运至现场灌注，插入式振动器捣固密实，洒水养生。

　　(2)车站连续墙顶冠梁施工技术措施

　　①连续墙每施工段完成后，拆除冠梁位置的内导墙，并挖除一定量的土方，以有足够的支内侧模空间。

　　②清除连续墙顶的余土、浮浆并将墙顶砼凿毛，并用清水清洗干净。

　　③按设计要求和构造要求绑扎冠梁钢筋。

　　④侧模采用组合钢模板，支撑体系采用方木、Φ48钢管。模板在安装前要涂隔离剂，以利脱模。

　　⑤冠梁砼一次浇筑完成,洒水养护时间不少于7天。

　　(三)钢筋混凝土(钢管)内支撑

　　明挖车站主体围护结构选用800mm厚地下连续墙，采用4道支撑，第一道内支撑采用600×800混凝土支撑，第二、三、四道采用φ600壁厚14的钢管支撑，其中第三道撑需要换撑;冠梁截面为800×1000，第一道支撑直接撑在冠梁上，第二道支撑及所有斜撑段采用混凝土腰梁，其余对撑段采用工45c钢腰梁。

　　左端基坑围护结构选用800mm厚地下连续墙，采用7道支撑，第一、五、六、七道内支撑采用混凝土支撑，其中第一、七道采用600×800混凝土支撑，第五、六道采用800×800混凝土支撑，第二、三、四道采用φ600壁厚14的钢管支撑，其中第三、七道撑需要换撑;冠梁截面为800×1000，第一道支撑直接撑在冠梁上，第五道撑一边撑在冠梁上，另外一边撑在腰梁上。

　　三、测量与监控量测

　　为了实施对车站明挖工程的动态控制，掌握地层、地下水、围护结构与支撑体系的状态，及施工对既有建筑物的影响，围护结构施工开始阶段就必须进行现场监控量测。根据工程特点，平面测量尽量将轨道中心线(或曲线要素点)、各建筑轴线纳入加密网，同时将临近标段2个以上的基础控制点纳入，以保证贯通误差不超限。加密网的测量以业主提供的GPS控制点及精密导线点为基础进行加密测量，测量成果应使用认可的平差软件进行严密平差，精度评定满足相关规范要求后方可使用。精密导线网精度要求：测角中误差≤±2.5″，最弱点的点位中误差≤±10mm，相邻点的相对点位中误差≤±8mm，导线全长相对闭合差不小于1/35000。高程控制网以监理工程师提供的精密水准点为依据，先对其进行复测，满足相关技术指标要求后，方可进行水准进行加密测量，加密水准网尽可能布设成附合或闭合环线，按Ⅱ等水准测量作业的要求进行施测，其闭合差应小于±8 mm(L为附合或闭合水准路线长度，以公里计)。当作业中出现下列任何一种情况时，应立即停止作业，采取处理措施:①监测数据有不断增大的趋势;②支护结构变形过大，超过控制基准或出现明显的受力裂缝并不断发展;③时态曲线长时间没有变缓的趋势等。

　　四、结论

　　通过对广州市轨道交通六号线某车站明挖基坑围护结构施工研究及严格监控分析，可以得出以下结论:

　　1)地下连续墙+钢筋混凝土(钢管)内支撑的型式围护结构施工过程中，围护结构地下连续墙作为基坑施工的第一道安全保障，应严格遵循操作流程，加强地表附近建筑物荷载的监控量测，开挖过程中根据现场监测的实际情况逐步调整施工参数，优化施工工序，发现基坑施工的不利因素时及时采取注浆堵漏甚至回填等辅助施工措施，做到及时、有序、高效。

　　2)限于本施工实例的不足之处，仍有进一步研究本课题的意义，特别是在不同地区不同地质情况下进行同类试验的效果对比，以及对相关基坑围护结构施

　　工技术的进一步深化，必将大力推动同行业技术水平的不断提高。

《轨道交通车站基坑围护结构施工技术分析》

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