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    基于逆作法的地铁车站盖挖施工技术研究

    时间：2023-06-30 20:25:05来源：百花范文网本文已影响人

    张 磊

    （中国铁工投资建设集团有限公司，北京 101318）

    随着我国城市化进程地不断发展，基础设施的不断完善，很多土地资源被大幅开发，如何合理运用土地资源成为当前发展的新问题。在地铁车站修建过程中，盖挖法是最常使用的施工方法，其中逆作法占地面积小、施工灵活、受外界环境影响较小，施工质量较高。

    某地铁车站位于城市在建路线上，地面交通流量相对较大，针对该状况，选择逆作法施工。该地铁车站东西长346.5m，宽31.4m，整体结构高16.4m，车站顶部上方覆盖土层厚度约为2m。地铁车站由3 层结构组成，第一层高3.9m，主要以地下过街通道为主；
    第二层高4.5m，主要以站厅为主；
    第三层高6.5m，以站台为主。根据施工需求，在地铁车站整体结构外侧增加护壁桩，该桩由∅650mm 的混凝土灌注而成，长32.6m，护壁桩中心距离为2m，总计需要672 根。沿着地铁车站纵向轴线，在其两侧设置中间支撑桩，纵向中心距离为7m，两侧排距为6.5m，此阶段总计需要98 根。当中间立柱处于地铁车站底下方时，需要使用∅1 750mm 的钢筋混凝土对其进行灌注，总共需要长度为18m；
    而当其处于地铁车站底部的上方时，需要使用∅700mm 的钢筋混凝土对其进行灌注。之后，按照“自上而下”的顺序对地铁车站进行施工，当施工到达第三层时，顶板侧墙没有进行闭合之前，已经完成结构自身重量以及荷载都需要由中间立柱和连续桩来支撑。该地铁车站是迄今为止，我国第一座使用中间支柱与连续桩来对整体结构进行支撑的地铁车站。

    2.1 围护结构施工

    地铁车站施工前，需要对四周的围护结构进行施工，最常用的搅拌方式是CSM 深层搅拌，它在一定程度可以保证形成墙体的深度较大、垂直精准度高、止水能力和适应能力均较强，并且可以有效实现无缝连接。在围护结构的CSM 墙体内，需要安装“工字结构”钢，在安插过程中使水泥的掺入量在25%左右，并且加固要求还需要满足水泥土无侧限抗压强度≥1.8MPa。可以选择“雌雄槽段，硬铣工法”的方法来进行施工，而这种施工方法主要就是对一期凹槽区域的墙体（雄槽区域）先进行施工，当该区域的硬度符合相关标准时，再对二期凹槽区域的墙体（雌槽区域）进行施工作业。使用这种方法进行施工的优势在于对二期进行施工作业时，不会将所需要的泥块掺入到相邻的一期施工中，可以有效保证施工过程的质量。地铁车站围护结构所使用的连续墙是以“两墙合一”的方式存在，并且跟临时围护结构在一同施工过程中，均需要满足相对较为严格的标准，具体施工措施如下。

    1）在设置凹槽过程中，需要使用自动纠正偏差设备对其垂直情况进行跟踪与观察，实现随挖随纠的效果。在凹槽设置完成之后，还需要利用超声波探测仪对其进行复查，一旦出现垂直不满足相关要求时，要对其进行整改。

    2）当某处凹槽区域土质相对较差时，需要使用水泥搅拌桩对其进行加固处理，可以有效保证凹槽围壁具有稳定性。选择优质膨润土并将其快速补入，高度须满足相关规定。连续墙墙端区域可以利用底部灌浆方式来进行加固，具体如图1 所示。

    图1 “工字结构”钢接头防绕流措施

    3）在钢筋笼外侧与“工字结构”钢中间的缝隙处填补袋装砂石，每次填补2.5m，并在下方过程中将接头箱进行压实处理。需要使用钢丝刷对“工字结构”钢的凹槽处进行刷壁处理，刷壁25次以上，保证周围没有泥浆。

    2.2 中间立柱施工

    地铁车站中间的立柱区域需要使用∅800mm的钢管进行混凝土浇筑，立柱内部则需要灌注C40 的混凝土，并且灌注完成之后呈现出无筋且流动性高的形态，钢管立柱由厚18mm 的钢板卷至而成，跟各个连接板之间需要额外增加抗剪钢板、钢牛腿以及抗拉钢板等。采用∅3m 的人工挖孔技术，使用钢筋厚度在20～25cm 的砼保护围壁，将其从淤泥层穿出后对其进行搅拌与加固；
    挖掘至设计标准高度之后，需要对孔内尺寸以及垂直程度进行检查，并确定基底岩石性能是否符合规定；
    对中间立柱进行水泥灌浆，完成后对钢管立柱进行吊装，确定精确位置，并使用高抛的形式对钢管立柱内部的砼进行振捣。中间立柱施工工艺如下。

    1）∅3m 人工挖孔施工 中间立柱挖孔桩与围护挖孔桩需要同时施工，并且需要利用钢筋砼来保护围壁，每次挖掘深度在2.5m 左右，周围的保护壁整体呈现“上小下大”的形状，这样可以将上下进行有效衔接，上下两个口的直径距离分别为3m 以及2.5m。人造岩石区域需要采取微差方式进行爆破，挖孔到设计标准高度时，需要对岩石属性进行确认，再将中间立柱钢筋笼按照定位放入，对中间立柱进行灌注。

    2）基层底座施工 灌注完成后的中间立柱，其标准高度需要比基层底座低一点，在初次凝固之前需要对其进行预埋处理，等立柱强度达到设计强度的80%左右安装基层底座，∅3m 的固定螺栓需要使用环氧型树脂砂浆，将其埋入至事先预留的孔内。

    3）钢管立柱施工 使用吊车将钢管立柱吊起后，对立柱底部与基层底座钢板进行连接，立柱顶部以下2m 左右均使用可以调节的支柱作为支撑。

    4）钢管立柱灌注 采用C40 砼进行灌注，并且让其坍落度维持在12～15cm，所使用的粗骨料中最大粒径为12.5mm。当抛落大于0.85m3时进行灌注；
    当立柱顶部的抛落高度小于3.5m时，则需要使用插入的方式对其进行充分振捣。对钢管立柱灌注过程必须连续进行，当灌注位置低于钢管顶部150mm，并且强度达到70%时，需要使用等级相同的膨胀砼对钢管进行填补，直到溢出后对其进行压实处理，随后焊接即可。

    2.3 防水层施工技术

    在进行防水层施工时，顶部以上需要使用4mm 厚的双层防水材料SBS，还需要在上面增加5mm 厚的保护层。在对侧墙进行防水层施工时，混凝土表面需要用砂浆找平处理；
    侧墙防水层使用厚0.9mm 的EVA 防水材料，电热焊接处理。侧墙的EVA 防水材料需要跟砂浆找平层之间有一层泡沫垫层，可以起到缓冲作用，同时也能防止渗水，还可以避免腐蚀防水膜。

    地铁车站顶部的SBS 防水材料从顶部四周向外侧延伸，通过保护壁上方10cm 厚的混凝土过渡到保护壁以及混凝土的内部，在侧墙混凝土顶部70～90cm 范围内，需要额外增加厚8mm 的SBS 防水材料。图2 中深色区域则为需要铺垫的防水层。

    图2 地铁车站顶部与侧墙防水层

    地铁车站中间立柱需要穿过底部混凝土层以及EVA 防水层，使用同样的方法，将ECB 作为过渡材料，外圈区域与底部使用EVA 防水材料，内圈区域跟已经贴合在钢管立柱底部的SBS 防水材料进行贴合。为了加强钢管立柱与SBS 防水材料之间的粘合程度，可以在其上方增加一层密纹状的玻璃布，在四周涂四层以上的聚安脂，厚度达到3mm 即可。

    为了测试此次提出的逆作法盖挖施工技术是否可以有效预防地铁车站施工过程中出现质量问题，选择该地铁车站为实验对象，通过实验平台对其进行模拟实验，实验测试为受到相同环境因素影响的地铁车站，首先对3 种不同的施工技术，分析地铁车站发生水平位移的距离，图3 则为此次实验的具体结果。

    图3 不同施工技术发生水平位移对比图

    由图3 可以看出，使用明挖法、暗挖法和本文方法对地铁车站挖掘产生的水平位移平均值分别为52.56mm、35.69mm 和17.25mm。为了使测试结果更加准确，还需要在地铁车站施工完成之后，对整体结构发生沉降的位移距离进行更近一步的测试，具体结果如图4 所示。

    图4 不同施工技术沉降曲线示意图

    由图4 可以看出，经过6 个月的时间，3 种挖掘方法导致的沉降位移分别是200mm、100mm和45mm。综上所述，使用本文技术方法进行地铁车站挖掘施工时，水平位移以及沉降位移的距离比两种传统技术方法都要短，这就表示文中的方法在实际应用方面是有效果的。

    此次分析在明确了解传统施工技术存在一定问题后，有针对性地解决了施工及质量控制问题，为后续其它建筑工程或者其他区域建设提供解决问题的依据，减少质量问题的产生。但此次提供的办法还不够全面，还可以通过对混凝土温度控制，来配比出更加合适的施工材料，从而在各个角度都让地铁车站的盖挖施工都变得更加稳定与安全。O

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