地鐵車站盾構(gòu)工作井蓋挖逆作施工技術(shù)

 

0 引言

 

 地下基坑通常有以下幾種施工 方法 : 明挖法、新奧法、淺埋暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法等。暗挖法在技術(shù)上我國走在世界的前列, 一般在繁華的市區(qū), 不中斷 交通 , 減少對城市人民生活的干擾, 特別是在地下水位較深、不需要降水的條件下采用。明挖法是最常用、 應(yīng)用 最廣泛的一種施工方法, 該法施工簡單、安全、快速、造價較低, 但對城市生活干擾大, 限制因素較多。蓋挖法是修建地鐵的重要使用方法, 通過合理組織施工及疏導(dǎo)交通可以做到基本上不 影響 交通, 在北京、上海、南京、廣州等都有成功的經(jīng)驗, 并逐漸成為我國地下工程施工中重要的施工方法, 但在高水位、飽和的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層中修建地下深基坑較為少見。上海地鐵 2 號線虹橋臨空園區(qū)站的主體結(jié)構(gòu)采用明挖順作法施工, 北盾構(gòu)井采用蓋挖逆作法施工。

 

1 工程概述

 

 上海地鐵 2 號線虹橋臨空園區(qū)站位于上海市長寧區(qū)天山西路南側(cè), 協(xié)和路與淞虹路兩路口之間, 車站設(shè)計總長為454.954 m, 標準段內(nèi)凈寬為 18.6 m, 車站地下連續(xù)墻厚800 mm, 西端頭井墻深為 33 m, 標準段墻深為 29.5 m, 東端頭墻深為 31 m, 設(shè)有 3 個風道和 5 個出入口。該車站為地下兩層雙跨單柱框架結(jié)構(gòu), 島式車站, 車站埋深 15.195 m( 至站臺有效長度中線的底板底) 。

 

 北盾構(gòu)井位于車站北側(cè) 14 軸到 17 軸之間, 為二期工程預(yù)留的盾構(gòu)井。北盾構(gòu)井設(shè)置在車站標準段上, 向外擴大凸出約 14 m, 因此, 北盾構(gòu)井圍護結(jié)構(gòu)已緊貼施工圍檔, 圍檔外就是車輛頻繁通行的道路, 而且北盾構(gòu)井基坑距天山電話分局 4 層樓房很近, 只有 10 m左右。保護天山電話分局 4層樓房的安全及圍擋處道路交通暢通, 是北盾構(gòu)井施工的重難點。

 

 北盾構(gòu)井長度約 23 m, 寬度 14 m 左 右 , 開挖 深 度17.2 m。為了保護天山電話分局, 東西向設(shè)置了一道隔斷墻,隔斷墻南側(cè)結(jié)構(gòu)已完成。隔斷墻以北部分工程量較小, 長度約 22 m, 寬度 5￣9 m, 土方量 2 000 m3, 破除隔斷墻鋼筋混凝土 220 m3。施工主要包括土方開挖、支撐, 頂、中、底板及邊墻鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工, 盾構(gòu)鋼環(huán)安裝等。

 

2 方案確定

 

 虹橋臨空園區(qū)站北盾構(gòu)井原設(shè)計方案采用明挖順作施工, 自上而下需要設(shè)置 5 道鋼支撐。由于隔斷墻厚 600 mm,剛度不大, 且南側(cè)已開挖完成, 并進行了結(jié)構(gòu)施工, 其中隔斷墻南側(cè)頂板、中板為預(yù)留吊裝孔, 不能直接提供支反力。如采用 5 道鋼支撐則支撐效果欠佳, 基坑變形較大, 不利于保護天山電話分局及坑外交通要道的安全穩(wěn)定。

 

 鑒于此種情況, 經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工承包商研討后達成一致意見, 調(diào)整原設(shè)計方案, 改明挖順作施工為蓋挖逆作施工。逆作法施工, 其先決條件必須要有支撐頂板、中板載荷的可靠的支承力, 由于北盾構(gòu)井剩余部分尺寸較小, 四周均已預(yù)埋與板相連的接駁器, 同時設(shè)置的框架梁與連續(xù)墻以接駁器方式連接, 缺損的接駁器由植筋方式補足, 支承頂板和中板的支承力非常可靠, 因此采用蓋挖逆作法施工。

 

3 施工方案

 

 首先將土方包括隔斷墻破 除至 頂 板下 10 cm, 施 工10 cm厚的 C20 細石混凝土底模, 仔細抹平抹光, 達到一定強度后, 表面涂刷脫模劑, 然后綁扎鋼筋, 進行頂板及頂框架梁澆混凝土, 并噴水養(yǎng)護。當強度達到 80%￣90%設(shè)計強度時,開挖頂板以下土方, 破除頂板以下隔斷墻至中板以下 10cm, 同時鑿除頂板以下底模; 然后施作中板細石混凝土底模, 涂刷脫模劑, 進行中板及中框架梁施工。待中板混凝土強度達到設(shè)計強度 80%～90% 時, 開挖中板以下土方, 破除中板以下隔斷墻, 同時鑿除中板底模; 下挖至底板下 20 cm后,施工底板墊層及底板。最后施工邊墻, 邊墻施工順序為, 先站臺層邊墻, 安裝盾構(gòu)鋼環(huán); 再施工站廳層邊墻。

 

4 施工工藝

 

4.1 第一分層土方開挖及頂板頂框架梁施工

 

4.1.1 開挖

 

 采用蓋挖逆作法施工, 第一分層土方開挖與明挖順作相同,即用普通的液壓反鏟挖掘機由西向東開挖, 渣土從福泉路運出。機械開挖標高至底模底面以上 20￣30 cm, 下部20￣30 cm采用工人開挖抄平, 準確控制標高。同時破除隔斷墻至底模底面標高。詳見圖 1、圖 2、圖 3、圖 4。

 

 由于剩余部分結(jié)構(gòu)中間為盾構(gòu)吊裝孔, 吊裝孔部分不需施工底模, 可將吊裝孔中間深挖 30￣50 cm, 將四周積水引到中間集水井排出地表。這樣可以將吊裝孔周邊土體積水排出, 保證四周底模施工時, 基底土體含水量減少, 可以提高土體強度。如果圍護結(jié)構(gòu)滲漏, 必須及時封堵, 防止?jié)B漏水浸泡土體。施工 C20 細石混凝土底模時, 基底有爛泥, 必須工人鏟除, 換填干土或填砂。

 

4.1.2 底模施工

 

 底模施工包括梁模、邊墻模及板底模施作。底模 C20 細石混凝土厚 8￣10 cm, 表面要求抹平、抹光, 棱角清晰, 尺寸準確。底模施工完后, 注意保護, 在未硬化前, 不允許人工踩踏。底模標高誤差±1 cm。底模硬化后, 涂刷脫模劑, 待脫模劑干燥后, 再進行鋼筋綁扎, 綁扎鋼筋過程中, 盡量減少人工踩踏, 避免損壞脫模劑涂層。

 

4.1.3 鋼筋綁扎

 

 施工方案采用自上而下施作頂板、中板、底板, 最后施工邊墻。邊墻先施工站臺層, 后施工站廳層。板、頂鋼筋綁扎按設(shè)計配筋圖布筋。邊墻因分兩次施工, 在施工板鋼筋時, 頂板下部必須預(yù)留邊墻及柱鋼筋, 預(yù)留鋼筋必須長短間隔錯開排列, 以保證鋼筋接頭錯開距離不小于 500 mm, 短鋼筋板下預(yù)留長度不小于 400 mm, 長鋼筋板下預(yù)留長度 1 000 mm。鋼筋規(guī)格, 排列間距按設(shè)計圖要求。邊墻及柱預(yù)留鋼筋, 按長度要求下好料, 安裝時, 在梁槽底部、柱坑底部的模板孔中, 用錘打入土中, 注意控制鋼筋垂直度及標高位置。

 

4.1.4 混凝土澆筑及施工縫防水

 

 頂板、中板、底板混凝土和邊墻混凝土由于分次澆搗, 因而, 站臺層邊墻, 站廳層邊墻均存在上下兩道水平施工縫, 下部施工縫采用鋼板膩子止水帶防水, 與明挖順作方式相同。上部一道水平施工縫采用膨脹膩子止水條防水。為了克服上一道水平施工縫接觸面混凝土難以充滿、難以澆搗的弊端,在頂板、中板邊墻部位每隔 1.2￣1.5 m預(yù)留 φ120￣150 mm澆搗孔, 上通板上過預(yù)留孔澆搗邊墻混凝土, 實踐證明, 該 方法 能保證上部水平施工縫部位混凝土密實及接縫的嚴密, 保證防水效果。

 

4.2 第二分層土方開挖及中板中框架梁施工

 

 第二分層土方開挖, 必須在頂板( 梁) 的強度達到設(shè)計強度的 80%～90% 后, 才能進行。首先在吊裝預(yù)留孔中, 用伸縮臂或長臂挖掘機, 下挖 1.8 m左右, 預(yù)留吊裝孔四周土方用工人鏟到吊裝孔中, 以便于挖機直接將土挖到地面裝車。開挖頂板以下土方時, 同時要破除頂板下的底模, 底模懸空長度不能超過 1 m, 防止底模脫落砸傷人員, 確保安全。先開挖 1.8 m高度, 目的是便于人工脫底模。脫底模鋼釬應(yīng)加工成扁鑿, 防止脫模時, 鑿壞頂板混凝土。底模破除后, 再往下開挖至中板以下 10 cm左右, 施作中板底模。應(yīng)說明的是, 在土方開挖時, 盡量作到同步破除隔斷墻 , 加快施工進度。為了排除底部積水, 吊裝孔中多挖深 30￣50cm。中板下底模施工, 鋼筋綁扎, 混凝土澆搗及施工縫防水方式同頂板。

 

4.3 第三分層土方開挖及底板施工

 

 當中板混凝土強度達到設(shè)計強度 80% ～90% 時, 開挖第三分層土方, 第三分層土方開挖、墊層和底板施工同第二分層。

 

4.4 邊墻施工

 

 底板施工完以后, 強度達到 1.2 MPa 以上, 即可施工站臺層邊墻, 安裝盾構(gòu)鋼環(huán)。站臺層邊墻完成后, 再施工站廳層邊墻。邊墻施工采用鋼模 900 mm×1 500 mm, 對拉螺栓φ14 mm。對拉螺栓用三角鐵片與連續(xù)墻主筋焊接, 焊接必須牢固可靠, 嚴格檢查。邊墻鋼筋及柱鋼筋接長采用電渣壓力焊。邊墻鋼筋與板下預(yù)留鋼筋連接時, 采用焊接或綁扎, 綁扎搭接長度必須達到規(guī)范錨固長度。

 

 邊墻混凝土澆搗是施工的關(guān)鍵。要振搗好, 保證混凝土密實。采取如下施工方法:

 

 ( 1) 站臺層邊墻相對較高, 約 7 m。先立下部模板, 立至距中板 1 m左右, 在中板下澆注混凝土和進行振搗, 確保下部混凝土振搗密實。

 

 ( 2) 下部混凝土澆完, 迅速將上部的模板立好對拉螺栓固定, 再從中板預(yù)留的澆注孔中, 將混凝土澆入, 并進行振搗, 這樣利用 0.7 m高的混凝土壓力差將施工縫充滿、密貼。要求周密組織, 模板工足夠, 能盡快將上部模板立好, 在下部混凝土初凝之前, 澆搗上部混凝土。站廳層邊墻施工方法與站臺層相同。

 

5 施工關(guān)鍵措施

 

 ( 1) 基坑距天山電話分局 4 層樓較近, 在施工期間, 加強對電話分局 4 層房屋監(jiān)測, 加密頻率。

 

 ( 2) 基坑緊貼圍擋, 圍擋外就是主要 交通 道路, 車輛很多, 如果車輛碰撞圍擋, 圍擋就會砸入基坑內(nèi), 發(fā)生安全事故。為此, 在緊貼基礎(chǔ)的圍擋上, 懸掛警示燈光信號及彩燈,以提醒駕車司機小心。

 

 ( 3) 加快施工進度, 快挖快施工層板結(jié)構(gòu), 減小基坑形變, 保護電話分局房屋安全。

 

 ( 4) 連續(xù)墻預(yù)埋的板、梁鋼筋接駁器, 缺損的必須植筋補足。

 

 ( 5) 在挖掘機作業(yè)范圍內(nèi), 嚴禁在其下方進行混凝土破除或其他作業(yè)。

 

 ( 6) 北盾構(gòu)井邊墻未施工前, 北盾構(gòu)井的頂板、中板嚴禁堆載。

 

 ( 7) 破除隔斷墻, 盾構(gòu)孔部分梁、板處于懸挑狀態(tài)。因此,必須在破除前, 將懸挑部分梁板用腳手架頂緊頂牢。

 

 ( 8) 及時做好施工記錄和技術(shù)資料填寫。

 

6 結(jié)束語

 

 上海 2號線地鐵虹橋臨空園區(qū)站北盾構(gòu)工作井是地鐵車站在軟土地區(qū)首次采用蓋挖逆作法施工, 該盾構(gòu)工作井于 2005 年 3 月中旬開始施工, 2005 年 5 月中旬完成全部施工, 施工周期為 1 個半月, 節(jié)省了施工周期, 施工期間沒有 影響 周圍的道路交通、房屋等建筑物, 工程質(zhì)量優(yōu)良, 受到了各方面的好評。