天津全盖挖逆作地铁车站施工关键技术

刘 壮 志

(普洛斯投资管理(中国)有限公司，上海 200120)

天津全盖挖逆作地铁车站施工关键技术

刘 壮 志

(普洛斯投资管理(中国)有限公司，上海 200120)

以天津地铁5号线与6号线宾馆西路站工程为依托，从永久钢管混凝土栓与车站主体结构两方面，阐述了盖挖逆作法施工关键技术，并总结了施工中的注意事项，为盖挖逆作法施工积累了经验。

车站，盖挖逆作法，钢管混凝土柱，主体结构

0 引言

近年来轨道交通发展迅速，由于功能的需要，地铁车站多规划在交通流量大、建筑物密集的城市繁华和交通繁忙干道下，然而一条地铁线路从开工到通车一般为4年～6年，怎么既尽量减小对现行交通影响又保证车站和轨交区间的建设，是摆在整个轨道交通体系工作者急需解决和不断完善的课题。盖挖法因对地面交通干扰少，有利于保护环境等诸多优点，在我国上海、天津、南京、广州等地地铁车站建设中使用越来越多。然而随着工程实践[1,2]与研究[3-5]发现盖挖逆作与明挖顺作工艺相比有其独特难点和特点，本文以车站施工作为背景，介绍盖挖逆作法地铁车站施工永久钢管混凝土立柱、车站主体等关键技术。

1 工程概况

天津地铁5号,6号线文化宾馆西路站是地铁5号线与地铁6号线的一个平行换乘站，为地下3层三跨岛式车站。车站位于交通繁忙的宾水道上；车站北侧为天津宾馆和武警军事区，南侧为国家开发银行等4个单位，周围环境保护要求较高，给施工及管理提出更高的要求。车站总长278 m，标准段宽25.3 m，东西端头井宽29.1 m；标准段基坑深26.02 m，端头井深27.62 m；围护结构采用厚1 m深55 m的地下连续墙。本工程各土、岩层自上而下依次为杂填土、淤泥质土、粉质粘土。车站顶覆土厚约3.8 m，车站底板位于粉质粘土层中，稳定地下水埋深约1.0 m。

2 盖挖逆作法施工关键技术

2.1 永久钢管混凝土柱施工

盖挖逆作法中间阶段的结构荷载和施工荷载由中间永久钢管混凝土柱传递给支撑桩，钢管柱与支撑桩为一柱一桩布置，本工程钢管混凝土柱插入混凝土灌注桩深度3 m，钻孔桩直径为2 000 mm，底部扩大为3 500 mm，钻孔深度最深达70.82 m左右。钢管混凝土柱的钢管采用φ800 mm壁厚25 mm钢板卷制，钢管柱长度23.97 m。

1)大直径扩底灌注桩施工。

钻孔灌注桩采用全液压可视可控旋挖扩底灌注桩(AM工法)[6]，并采用如下措施确保成孔质量：钻头外径不小于桩径并经常检查；护筒埋设位置精确竖向垂直，周边用粘土夯实；钻机定位准确、水平、稳定，施工时实时监测水平与垂直度；钻杆接头严密，采用膨润土为主要材料制作稳定液，钻进过程中稳定液液面始终保持在地面以保证孔壁水土压力平衡；采用低速持续钻进的施工策略。

2)缓凝混凝土。

考虑插入永久性钢管的需要，灌注桩的混凝土要有一定缓凝时间，缓凝时间不小于36 h，同时要求混凝土运输至插入永久性钢管柱时间段内混凝土的坍落度不少于12 cm，混凝土运输时间按1 h计算，混凝土灌注时间按3 h～4 h计算，HPE垂直插入机就位按3 h计算，插入钢管柱时间按5 h～7 h计算，合计时间约14 h，考虑其他原因应确保混凝土16 h后在不添加任何外加剂的情况下，二次搅拌坍落度不小于12 cm，16 h后不分层离析有较好的和易性，粗骨料易采用5 mm～25 mm连续级配的碎石。

3)钢管混凝土柱施工。

钢管柱是结构的永久结构构件，不仅有承载能力要求，而且有观感要求。由于其工艺的特殊性，其垂直度的控制成为该工艺的关键控制点。必须保证桩的垂直度偏差不大于1/500，全部基桩的桩底沉渣厚度不得大于50 mm，钢管柱垂直度偏差不大于L/1 000(L为钢管柱的长度)，且不大于15 mm。该钢管柱采用HPE液压垂直插入钢管柱工法[7]，在混凝土浇筑后初凝前，利用二点定位的原理，通过HPE液压设备插入支撑桩混凝土桩中的设计标高，并调整至设计位置和垂直度。HPE相对以往人工入孔和简易校正架安装法有安全性高、缩短工期、节省造价等优点，但在施工过程中应注意以下关键点：HPE液压垂直插入机对中准确，水平度垂直度高，并在施工过程中全程监控；采用多点抬吊钢管柱以免吊装时产生变形、弯曲；钢管柱底部位移传感器安装牢固保护得当，试机调试后再下放钢管柱；钢管进入混凝土后，边下放边根据传感器数据调整垂直度；液压定位器放松前需在钢管柱孔口固定牢固复测并往钢管柱里灌水以平衡浮力；最后逐级对称放松液压定位器。

2.2 盖挖逆作车站主体结构施工

盖挖逆筑法主体结构施工的施工工艺复杂，关键是在车站内土方开挖与主体结构施工难度大，由于受坑内空间的限制，再加上盖挖下水平支撑体系、竖向支撑体系、降水井等林立，各种设备无法自由施展，施工效率低，安全、质量等都较难控制。盖挖逆做法车站施工必须科学管理，合理安排各部位和工序的施工并做好各类资源的预先筹划、配置和调配。

1)基坑开挖技术措施。

盖挖逆做法车站土方开挖采用掏槽法，由于竖向出土口少，土方需水平运输且施工空间狭窄导致土方开挖难度、出土速度较慢。施工组织应合理，劳动组织和工作面应灵活；每层土开挖时，长臂挖掘机或吊车抓斗先在车站顶板开口处开挖出挖掘机作业面。小挖机自出土口(开口处)向里抽槽开挖基坑中间土体，两侧预留护壁土体，同时用钢跑板铺设临时道路，土方用长臂挖掘机或吊车抓斗自开口处挖至地面外运。

2)结构防水。

渗漏水是地下结构的通病，及其影响建筑的使用功能。该工法由于先筑板后筑下边的外墙，自上而下建设由此而得名逆作法，逆筑法搂板和侧墙接缝处极易发生渗漏，为提高该部位结构防水性能，拟同步完成板下部部分侧墙结构，侧墙形成一定倒角，墙体内预留混凝土浇筑孔。逆筑时的混凝土板与后做侧墙相交处，均采用止水钢板，在楼板下侧墙内混凝土难浇筑处，埋设全断面注浆管，在因混凝土浇筑不密实等而渗漏时，可以通过注浆来堵漏；合理添加外掺剂如UEA及高效减水剂等，以减少混凝土的收缩，增加混凝土的抗裂能力；尽量降低水泥用量，降低混凝土强度等级或采用粉煤灰等活性材料代替水泥，减少其水化收缩；加强施工管理，保证浇筑质量，尤其注意控制混凝土坍落度；加强养护，底板顶板宜采用浸水养护，侧墙带模养护时间不得少于15 d，拆模后注意保温，防止对流风。依据监测反馈信息，待围护结构变形收敛趋于稳定后，方可进行结构混凝土浇筑，避免结构开裂；选用优质防水材料，使用专业防水技术工人，严控防水施工工艺。

3)盖挖逆筑法施工安全文明施工措施。

盖挖施工环境封闭狭窄、无自然采光，加上施工机械产生的废气，泥土潮湿，施工环境十分恶劣。为了改善施工环境本工程采用了如下安全文明措施。a.井下照明：由于井下无自然采光，故需采用光效较高的照明灯具。由于井下空间低，通风不畅，所以不宜采用大面积照明灯具和高热量照明灯具。高压汞灯、钠灯会因电压波动引起熄灭难以启动，也不宜采用。经比较选择，井下照明采用一般日光灯。设置三路，每路每间隔8 m左右装一盏。为防止因突然停电失去照明而引起人员进出发生危险，中间一路照明每间隔二盏设置一盏应急照明灯，以保证井下工作人员在停电时安全撤出。照明线路采用架空线，每盏灯需装独立的熔断器。照明线路中需设分段开关箱，以保证装拆灯具时能遂相断电操作、维修的安全。b.井下通风：逆作法施工现场没有形成自然通风的条件，施工中多台电焊机、挖掘机、风镐凿混凝土等作业所产生的烟尘和有害气体需要创造良好的通风条件来排除。本工程拟采用坑道式送风方案。在出口设置两台74-72N02-14型离心式通风机，分别安装1.5 m3截面风管通入各层。c.降低井下噪声：井下作业时，风镐、振捣器、电焊机、电动葫芦、空压机、通风机等产生的噪声很大，拟采用在两侧的地下墙面满挂草帘作吸音材料的方法来降低噪声。d.井下安全通道：为保证施工人员进入地下安全，在发生意外事故时，人员能紧急疏散到地面，拟设置通行安全方便并有相当流量的垂直安全楼梯。安全楼梯每节高为2.5 m，梯斜45°，梯宽90 cm左右。e.井下防火：由于井下施工湿度较大，导线接头处理必须可靠，并具有防潮措施，带电部分不得外露。用电设备的电源线应完好无损，中间不得有接头。f.井下用电：井下总配电箱的零线必需重复接地；各类导线应妥善支架，以防止电线拉断或损伤，保证电气线路的安全、可靠、整齐、美观；各类导线接头，电器桩头接线必须牢靠，不得松动，负荷要分布均匀，以防止设备和导线发热引起火灾。

3 结语

宾馆西路站地铁站采用盖挖逆作法施工，解决了地面交通及周边建筑物保护等诸多问题，但在施工组织过程中应切实注意大直径混凝土灌注桩施工、永久钢立柱垂直度控制、土方开挖、恶劣环境下主体结构的施工及安全文明施工等关键工序，方能充分体现盖挖逆作法的优势。

[1] 刘昌用，郜 强.地铁车站盖挖逆作法施工[J].隧道与地下工程,2010(1):95-98.

[2] 北京市政建设集团有限公司，北京交通大学.北京地铁车站盖挖逆作法施工关键技术研究[Z].

[3] 孙洋波.软土地区深基坑工程逆作法数值分析及实测研究[D].上海：同济大学,2006.

[4] 郑 刚.天津站地下换乘中心基坑工程2标段盖挖逆作法的实测分析[J].天津大学学报,2012(3)：76-77.

[5] 苏 洁.盖挖逆作法施工地铁车站结构变形及其控制[J].中国铁道科学,2010(2)：18-19.

[6] 丁飞龙.AM工法旋挖扩底灌注桩在练杭高速公路桥梁基桩设计中的应用[J].公路,2010(4)：215-216.

[7] 孙晓东.HPE工法插入钢管柱施工的技术难点及处理方法[J].山西建筑,2013，39(13)：101-102.

On key techniques for whole cover and excavation top-down construction at subway station in Tianjin

Liu Zhuangzhi

(GlobalLogisticPropertiesInvestmentCo.,Ltd,Shanghai200120,China)

Based on Binguanxilu station between No.5 and No.6 subway in Tianjin, the paper illustrates the key techniques for the whole cover and excavation top-down construction from the permanent steel pipe concrete column and the main structure of the station, and sums up the precautions in the construction, so as to accumulate the experience for the top-down construction.

station, top-down construction, steel pipe concrete column, main structure

1009-6825(2017)05-0146-02

2016-12-04

刘壮志(1984- )，男，工程师

TU941

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