周贛
(中鐵四局集團第五工程有限公司,江西 九江 332000)
沈陽地鐵二號線沈陽北站站位于鐵路沈陽北站站前廣場,車站總長155.6m,其中明挖段長118.5m,暗挖段長37.1m,暗挖段為雙層三跨三連拱車站,標準段寬25.3m,底板埋深約23.1m,拱頂埋深6.4m,采用PBA洞樁法施工,車站暗挖端接暗挖區(qū)間。
暗挖段位于火車站站前北站路的下方,北站路雙向8車道,交通繁忙。地面下4~6m為雜填土,往下依次為細砂、中細砂、中粗砂層,水位在地面以下6m。采用坑外管井降水。圖1。
圖1
(1)車站結構處于砂層中,砂性土在施工過程中穩(wěn)定性差,易發(fā)生坍塌。(2)地下水豐富,降水量大,防水要求高。(3)暗挖段從風井、風道進入展開施工,施工受到的限制大。(4)工程位于沈陽北站站前繁忙的北站路下方,緊鄰地下人防,周邊建筑、管線眾多,環(huán)境復雜、敏感。
本工程位于道路下方,設計采用暗挖法施工,順作法就是在完成拱部二襯、形成樁、柱、拱的支護體系后,在樁、柱、拱支護體系的防護下開挖基坑土方并設置內支撐,進行樁間噴錨,直至開挖到基坑底,然后依次施工結構底板、中板、中板上的側墻,與拱部二襯連接,完成車站結構的施工,如同明挖基坑的施工。如圖2所示。
逆作法就是在完成拱部二襯、形成樁、柱、拱的支護體系后,在樁、柱、拱支護體系的防護下開挖基坑土方,進行樁間噴錨,開挖到中板位置后,停止土方開挖,先澆筑中板結構及中板以上的側墻,與拱部二襯連接,然后繼續(xù)開挖中板下方的基坑土方直至基坑底,然后施工結構底板、底板以上的側墻,與中板連接,完成車站結構的施工。如圖3所示。
在目前暗挖地鐵車站的施工中,順作法和逆作法均在應用,綜合多個工程的施工實踐,順作與逆作主要存在如下的差異。
順作法一次開挖到基坑底,設置鋼管內支撐。逆作法在基坑開挖到中板深度時先施工結構中板,用中板代替內支撐,并與拱部二襯連接成一體,既降低了基坑一次性開挖的深度,又為后續(xù)的基坑開挖提供了結構作為支撐,增強了基坑的穩(wěn)定性,有利于基坑的施工安全和穩(wěn)定。
圖2 順作工藝流程圖
順作法在中板上側墻與拱部二襯的連接處設置一道逆澆施工縫,逆作法在中板上側墻與拱部二襯、底板上側墻與中板的連接處各設置一道逆澆施工縫,同時增加了一道鋼筋接頭,增加了施工難度,但逆澆施工縫和鋼筋接頭的施工工藝比較成熟,對質量沒有影響。順作法和逆作法的施工質量均是可靠的。
順作法與明挖基坑相同,施工簡單,工人掌握的比較熟練。逆作法工藝相對復雜一些,如中板設置地模、中板下土方開挖、兩道逆澆施工縫等。在目前,這些工藝都比較成熟,沒有技術難度,對操作工人進行培訓后均能較好的完成施工。
順作法先開挖土方,后施工結構,各工序連續(xù);逆作法土方分兩次開挖,結構分兩次澆筑,中板下方土方開挖空間小,施工工期略長于順作法。
順作法的土方開挖功效高,施工進度快,但需要安裝內支撐,中板需要搭設滿堂腳手架,順作法和逆作法總體的施工成本相當。
拱部二襯澆筑完成后,在樁、柱、拱的防護下進行基坑開挖和內部結構的施作。
(1)拱部二襯澆筑完成,圍護樁、中間梁柱以及拱部形成基坑的圍護體系后,即可進行基坑開挖。(2)基坑采用挖掘機開挖,裝載機倒運,土方從豎井用提升架吊裝。(3)基坑開挖進度主要受提升架出土能力的制約,所以提升架的配置必須考慮基坑開挖出土的需要。(4)基坑開挖遵循"分層、分塊"的原則,結構順作時根據內支撐的位置進行分層,結構逆作時根據結構中板的位置進行分層。(5)受結構的限制,開挖縱向分成槽狀,由一端向另一端推進。防止施工機械碰撞結構和支撐。(6)鋼支撐以及鋼圍檁從豎井口分節(jié)吊入,用裝載機運至安裝位置,就地拼裝成型,用挖掘機輔助安裝。(7)開挖出結構施工作業(yè)面后立即進行結構的施工,盡快完成混凝土澆注,封閉基坑。
(1)結構逆作就是基坑先開挖到中板底,施工中板,然后開挖到基坑底,施工底板。(2)基坑開挖到中板底,停止開挖,施工中板。側墻施工縫留在中板倒角以下。(3)中板采用土模法施工,基礎人工開夯實平整,鋪雙層方木基礎,竹膠板模板。(4)先鋪中縱梁和邊墻的模板、安裝鋼筋,回填后再鋪中間部分的模板。(5)澆筑完成后板面不得堆載負重,防止基礎浸水,待混凝土強度達到設計值的100%后方可開挖中板下方基坑,拆模。(6)中板施工完成后,中板和拱部之間結構形成封閉,由結構中板替代了內支撐,增強了基坑的安全。(7)合理安排開挖和中板澆筑的施工工序,使得基坑開挖能夠連續(xù)進行。(8)底板和側墻的施工同順作法。
圖3 逆作工藝流程圖(前七步同順作法)
暗挖逆作法與順做法的主要不同點,即主要控制點有以下幾點。
(1)施工組織。逆作法施工先澆筑中板及中板以上的側墻,在中板混凝土強度達到設計值之前,不能開挖中板下方的基坑,繼續(xù)施工下一段中板后,第一段中板下的基坑就無法從同一個方向進行開挖,需要在另一個方向設置基坑開挖的通道,也即逆作法需要從車站的兩個方向分別開挖中板以上和中板以下的基坑,若從一個方向開挖,則在所有中板澆筑完成后再進行中板下基坑的開挖,施工工期延長。(2)結構防水。逆作法施工增加了逆澆的水平施工縫,外包的防水卷材需要多次預埋接茬,不利于結構防水的質量控制。逆澆水平施工縫的防水材料安裝要牢固,與上方的混凝土完成密貼,混凝土澆筑時設置加高的進料、振搗漏斗,確保施工縫處混凝土的密實。必要時對施工縫進行注漿密封。(3)鋼筋連接。逆作法施工是的結構的豎向主筋需要多次預埋接茬,增加了鋼筋接頭的質量控制難度。本工程采用一級滾軋直螺紋連接接頭作為鋼筋的連接,為控制接頭的連接質量,需要對上層鋼筋的預留長度進行精確定位,高度一致,后續(xù)鋼筋的下料長度根據預留筋的長度精確加工,確保接頭鋼筋的外露絲扣在1~2個之間。
通過地鐵沈陽北站站暗挖段逆作法的施工實踐,逆作法有利于基坑的穩(wěn)定性,對周邊環(huán)境的影響小,不增加施工的投入,質量可靠,是城市繁華地段深基坑施工的主要方案之一。
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