1、南京地鐵一號(hào)線新街口站蓋挖逆作法關(guān)鍵技術(shù)研討與實(shí)踐【 內(nèi)容 提要】 在高靈敏度、低滲透性、飽和、軟流塑的軟弱地層中采用蓋挖逆作法修筑大型地鐵車站，對于確保工程精度、防水質(zhì)量等難度較大。本文介紹丁南京地鐵一號(hào)線新街口站蓋挖逆作法關(guān)鍵技術(shù)，為類似工程提供了可資借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)?！菊?要】 蓋挖逆作法 施工關(guān)鍵技術(shù)1前言 在 目前 通用的地鐵車站工法中，蓋挖逆作法對工程賦存環(huán)境具有相對較小的不利 影響 ，其綜合技術(shù) 經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)較為理想。其路面敞口作業(yè)時(shí)間較短，對工程周邊的商業(yè)及 交通 環(huán)境影響較?。黄浣Y(jié)構(gòu)體本身作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐體系，剛度較高，可顯著減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的變形；其造價(jià)介于明挖與暗挖之

2、間，較為低廉。故此蓋挖逆作法在商業(yè)繁榮、建筑密集、交通繁忙的城市中心區(qū)域或交通樞紐具有極大 應(yīng)用 價(jià)值。在我國北京、上海、廣州、南京的大型地鐵車站工程中均有所應(yīng)用。 因工藝原因，蓋挖逆作法亦具有局限性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：施工過程中產(chǎn)生的不均勻沉降對結(jié)構(gòu)體系的不利影響比順作法嚴(yán)重；結(jié)構(gòu)體由上向下施作，施工縫多。由于混凝土結(jié)構(gòu)硬化過程中的收縮與下沉的影響，不可避免的出現(xiàn)裂縫，對結(jié)構(gòu)的剛度、耐久性、防水性均產(chǎn)生不利影響；多數(shù)交匯于同一節(jié)點(diǎn)的工程構(gòu)件非同步施工，其連接精度控制難度較大；層板一般采用土模施工，混凝土的表觀質(zhì)量控制難度較大。 新街口站采用蓋挖逆作法施工。針對上述 問題 ，采取了相應(yīng)技

3、術(shù)措施，取得了較好的效果，現(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下：2工程概況 新街口站是一號(hào)線和二號(hào)線之間的換乘站。南北向一號(hào)線新街口站位于新街口圓形廣場以南，淮海路、石鼓路以北中山南路下方；東西向二號(hào)線新街口站位于漢中路和中山東路地下。一號(hào)線新街口車站北端為一內(nèi)徑50m的大圓盤結(jié)構(gòu)，為近、遠(yuǎn)期車站的交匯點(diǎn)。 新街口站的總建筑面積為35 57973平方米。車站長362703m，寬242m(局部寬3655m)，總高1724m(局部1903m)；設(shè)置2坡，南高北低。 該站為地下三層島式車站，站臺(tái)寬14m，地下一層至三層分別為商業(yè)層、站廳層、站臺(tái)層。該站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)為o8m厚地下連續(xù)墻，南延段部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)為SMW樁。

4、中間立柱為600(少量700、800)鋼管柱，其基礎(chǔ)為1 500的鉆孔灌注樁。車站共設(shè)16個(gè)出人口及3個(gè)風(fēng)道。 根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，該站地質(zhì)情況復(fù)雜。依據(jù)巖土體的 時(shí)代 、成因類型和物理力學(xué)性質(zhì)，場地工程地質(zhì)從上而下分為四個(gè)大層：層人工填土、層中、晚全新世沖淤積成因土層、層更晚新世早全新世沖積成因土層、層下白堊葛村組沉積巖。 施工區(qū)域地下水分為三層：淺層孔隙潛水層、中部弱承壓含水層及深層孔隙承壓含水層。地下水位在08-18m之間車站結(jié)構(gòu)均置于淤泥質(zhì)粘土層中，其土質(zhì)具有高壓縮性、高靈敏度、低滲透性、飽和、軟流塑的特征。 該站施工區(qū)域地面環(huán)境十分復(fù)雜，車站周邊建筑物包括分布于中心廣場周邊的金陵飯

5、店、 中國 銀行及分布于中山南路兩側(cè)的新百大樓、中央商場、商貿(mào)大樓、東方商場及天安大廈等。周邊管網(wǎng)密布，包括上水、下水、電力、電信等在內(nèi)的各種管線累計(jì)150余條。3 新街口站總體施工方案 新街口站蓋挖逆作法施工方案是根據(jù)該站的地質(zhì)條件、地面交通、施工場地條件及工期要求，通過多次方案優(yōu)化選擇論證確定的。該方案概括為一明三暗全蓋挖逆作法。一明是指主體結(jié)構(gòu)頂板以上45m的土方明挖，三暗是指商業(yè)層、站廳層、站臺(tái)層的土方均采用暗挖，并依次由上而下施作層板及邊墻結(jié)構(gòu)。 新街口站蓋挖逆作法的總體程序是：施作車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻及中間鋼管混凝土柱頂板以上土方開挖、頂板地模施作、頂板結(jié)構(gòu)及頂板防水層及保護(hù)層施

6、作回填頂板以上土方商業(yè)層土方開挖、地模施作、層板及邊墻結(jié)構(gòu)施作站廳層土方開挖及結(jié)構(gòu)施作站臺(tái)層土方開挖及結(jié)構(gòu)施作站臺(tái)層層板及樓梯等零星工程。其標(biāo)準(zhǔn)斷面的施工程序如圖1。4 新街口站主要關(guān)鍵技術(shù)的 研究 和實(shí)踐4.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻防止不均勻沉降主要技術(shù)措施 新街口站主體結(jié)構(gòu)基坑均采用C30S8防水混凝土地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它即作為施工期間的基坑擋土止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)，又與內(nèi)襯墻結(jié)合而成復(fù)合墻作為永久結(jié)構(gòu)的側(cè)墻使用。連續(xù)墻幅寬08m，幅長6m左右，深度3539m。 為克服連續(xù)墻墻體不均勻沉降對主體結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，采取了下列措施：首先，在設(shè)計(jì)階段調(diào)整連續(xù)墻墻深，使其墻趾穿越深層孔隙承壓含

7、水層(一3d2粉細(xì)砂層及-4e粗砂混卵礫石層)而進(jìn)入一1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖泥巖層利、于05m，從而使墻趾坐落于穩(wěn)定可靠的基巖持力層上。第二，為提高墻底地基承載力，減小墻體的不均勻沉降，在連續(xù)墻的鋼筋籠內(nèi)預(yù)留兩根30壓漿管，待墻體混凝土灌筑完畢且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度30左右后，即向墻趾壓注1：2水泥砂漿。實(shí)踐證明這種技術(shù)措施是行之有效的。壓注的水泥砂漿填充了墻趾的空隙并對墻趾沉積層進(jìn)行有效的加固補(bǔ)強(qiáng)，從而減少了不均勻沉降發(fā)生的可能性。第三，為提高連續(xù)墻整體剛度，在連續(xù)墻墻頂設(shè)置了一道08mx10m的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁，將連續(xù)墻連接為統(tǒng)整體。第四，在連續(xù)墻施工階段各工序嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及操作規(guī)程進(jìn)行，并特別強(qiáng)調(diào)

8、在清槽階段的施工質(zhì)量，確保泥漿比重及沉渣厚度符合標(biāo)準(zhǔn)后方可轉(zhuǎn)入下道工序施工。首先采用撩抓法清底，而后采用導(dǎo)管吸泥漿法循環(huán)清底。清底后槽底泥漿比重小于125，沉渣厚度不大于100mm。清槽結(jié)束后，用側(cè)錘測量成槽深度，而后再次用平測錘測量成槽深度，兩次的差值即為沉渣厚度。再由監(jiān)理檢驗(yàn)槽深和泥漿比重，具備相應(yīng)資質(zhì)的單位采用超聲波探測儀檢測槽壁垂直度，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求后進(jìn)人下道工序施工。 通過上述各項(xiàng)技術(shù)措施，確保了地下墻整體施工質(zhì)量，有效控制了墻體的不均勻沉降，經(jīng)實(shí)測墻體的不均勻沉降值最大4mm左右。42 車站中間樁柱主要施工工藝 鋼管柱是蓋挖逆作法施工的地下車站之重要的工程構(gòu)件。施工階段其為

9、臨時(shí)支柱，使用階段則為車站永久性的主要豎向承載與傳力結(jié)構(gòu)。中間樁柱由中柱及基礎(chǔ)中樁兩部分組成。本站鋼管柱的外徑為600mm(部分700mm、800mm)，鋼管壁厚t為16mm，材料為16Mn。核心混凝土為C50微膨脹混凝土，柱群在平面上呈網(wǎng)格狀布置，中樁為C30鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，直徑15m，鋼管柱下端錨人柱基2m左右。在鋼管柱錨固段上設(shè)抗剪栓釘，其構(gòu)造如圖2鋼管柱與鋼套管位置關(guān)系圖。 本工程施工區(qū)域主要為淤泥質(zhì)粘土，故鋼管柱的安裝采用濕作業(yè)先插法。其主要施52212藝流程為：鉆孔灌注樁鉆進(jìn)成孔-整體吊放鉆孔灌注樁鋼筋籠及鋼套管首次灌注樁基混凝土至預(yù)定位置樁基表層混凝土鉆除抽排鋼套管內(nèi)泥漿樁

10、底壓注水泥漿一在鋼套管內(nèi)安裝自動(dòng)定位器吊放安裝鋼管柱，并完成其上下端定位灌注樁基杯口混凝土至設(shè)計(jì)位置灌注鋼管柱內(nèi)混凝土至設(shè)計(jì)位置上節(jié)鋼套管回收同時(shí)鋼管柱周圍環(huán)形回填干砂。見圖3中間樁柱施工流程圖。 鋼管柱綜合質(zhì)量的 影響 因素主要包括樁基施工質(zhì)量、鋼管柱加工質(zhì)量、鋼管柱安裝定位質(zhì)量及柱內(nèi)混凝土施工質(zhì)量等。本文重點(diǎn)討論后二點(diǎn)。 鋼管柱質(zhì)量控制的關(guān)鍵 問題 之一是確保柱體的安裝精度，規(guī)范規(guī)定立柱中心線和基礎(chǔ)中心線的允許偏差正負(fù)5mm，立柱的不垂直度誤差不得大于柱長的1. 鋼管柱的安裝定位主要采取上下兩點(diǎn)定位法。其下端的定位依靠自動(dòng)定位器完成，上端的定位采用四根置于鋼套管和鋼管柱之間的位于同一平面上

11、的四根可調(diào)絲桿定位。自動(dòng)定位器是預(yù)先加工的錐形裝置，精確校正其平面位置、高程和垂直度后，用4只螺栓與預(yù)焊于鋼套管管壁上的安裝支腳連接，澆筑樁基混凝土后，定位器牢固錨固于混凝土中。其構(gòu)造特點(diǎn)決定了其可實(shí)現(xiàn)對鋼筋柱的引渡、限定、精確定位的功能。 采用全站儀測設(shè)中間樁柱設(shè)計(jì)平面位置，并在護(hù)筒施工區(qū)域外十字軸線方向上做護(hù)樁，以確保樁心位置。采用水準(zhǔn)儀及30m鋼尺相結(jié)合，測設(shè)鋼管柱底標(biāo)高，并在鋼套管管壁十字軸線方向?qū)?yīng)做4點(diǎn)以控制定位器安裝標(biāo)高。柱心的測設(shè)方式為：先從地面用垂球?qū)缎囊郎y至鋼套管內(nèi)樁基表面，較為精確地標(biāo)定初安裝位置，其后將120萬的投點(diǎn)儀由全站儀直接置于地面樁心位置，將樁心直接投測于定位

12、器中心，指揮定位器精確安裝后澆筑混凝土。 中間柱施工中另一個(gè)關(guān)鍵問題是如何確保中間樁柱的混凝土灌筑質(zhì)量。中間柱基礎(chǔ)鉆孔灌注樁C30普通水下混凝土采用導(dǎo)管法灌筑。鋼管柱核心混凝土采用C50御澎脹混凝土。比較規(guī)范規(guī)定的泵送頂升澆灌法、立式手工澆搗法及高位拋落無振搗法等三種灌注 方法 ，結(jié)合本工程鋼管柱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇高位拋落無振搗法灌注柱內(nèi)混凝土。為克服該法實(shí)施過程中的混凝土壓覆氣泡而形成核心混凝土不密實(shí)的缺點(diǎn)，采用高能振搗棒插入柱內(nèi)混凝土全程振搗。這種高位拋落結(jié)合振搗施工工藝有效確保了柱內(nèi)混凝土的密實(shí)度。C50微膨脹混凝土的配合比見表1。 表1 C50微膨脹混凝土的配合比43 土模施工技術(shù) 新街口

13、站頂板厚度08m，層板厚度04m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，車站結(jié)構(gòu)劃分為16個(gè)施工段平均段K22m左右。 本站頂板及層板均處于淤泥質(zhì)粘土層中，這種地層的典型特征是：高靈敏度、高壓縮性、低強(qiáng)度、飽和、可塑或軟塑狀態(tài)，不適宜作為天然地基。在此種地層上大面積施作地模及結(jié)構(gòu)混凝土易于引起不均勻沉降。經(jīng) 研究 試驗(yàn)決定采用復(fù)合結(jié)構(gòu)地模，即10cm厚碎石層+8cm厚C20素混凝土層。根據(jù)具體的地質(zhì)條件，對局部進(jìn)行換填處理，以保證地模的強(qiáng)度、剛度及施工精度，最大限度地減小層板結(jié)構(gòu)在施工過程中的不均勻沉降。 土模基土層的施工要點(diǎn)為：按結(jié)構(gòu)幾何形狀，設(shè)計(jì)標(biāo)高及縱向2的設(shè)計(jì)坡度整平基土平面；土方開挖前對基坑內(nèi)地下

14、水提前20天進(jìn)行大口徑深井降水處理，洞中蓋挖部分土方結(jié)合輕型井點(diǎn)降水及明排水處理，確保基土面基本干燥；在土方開挖過程中嚴(yán)禁超挖，并預(yù)留20cm左右人工檢底；加強(qiáng)對局部軟弱地段的水泥石灰土換填處理。 各層板梁結(jié)構(gòu)土模結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)：板結(jié)構(gòu)土模頂面標(biāo)高提高2cm作為預(yù)留沉降量；基土夯實(shí)整平經(jīng)檢驗(yàn)合格后，鋪設(shè)10cm碎石層及8cm厚C20素混凝土，精確控制其標(biāo)高后進(jìn)行趕光壓漿處理；中梁及車站頂板縱向邊緣的側(cè)模結(jié)構(gòu)采用12cm厚磚胎模，其表面抹5cm厚砂漿找平層，土模施作完畢后涂刷長效脫模劑以保證脫模效果。 實(shí)測數(shù)據(jù)反映，頂板地模最大累計(jì)沉降6mm，中板則基本無沉降，除頂板局部由于雨水沖淋而造成脫模效果

15、不佳外，其余部分均線條平順，混凝土表觀質(zhì)量良好。44 綜合防水施工技術(shù) 與明挖順作法比較，蓋挖逆作法施工的地鐵車站，其水平施工縫的數(shù)量較多。故防水質(zhì)量的保證顯得極為重要。新街口站防水工程采取綜合治理的技術(shù)措施，取得了較好的防水效果。 本站的主體結(jié)構(gòu)及人行通道均按防水等級(jí)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，風(fēng)道及風(fēng)井結(jié)構(gòu)的防水等級(jí)為二級(jí)。結(jié)構(gòu)防水施工要點(diǎn)包括：對于圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻的滲漏水首先采取有效措施予以封堵；車站的混凝土結(jié)構(gòu)則采用C30高性能補(bǔ)償收縮防水混凝土，其抗?jié)B等級(jí)不低于S1O。在各工序施工過程中，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，確?；炷恋拿軐?shí)度。特別對于瞄嚇的水平施工縫采取了特殊的技術(shù)處理措施。根據(jù)蓋挖逆作法的

16、工藝特點(diǎn)，板梁結(jié)構(gòu)為先澆混凝土，其下的內(nèi)襯墻結(jié)構(gòu)為后澆混凝土。由于混凝土收縮、下沉等原因，兩者之間的水平施工縫易于產(chǎn)生微裂縫而難以密實(shí)，此處采用澆注假牛腿及二次振搗工藝。設(shè)置特制的斜向模板，以保證假牛腿頂面高出施工縫20cm；車站頂板上采用可以與結(jié)構(gòu)密實(shí)粘貼的聚氨酯涂料，防水層向上連續(xù)鋪設(shè)至地下連續(xù)墻上30cm的寬度，并且在拐角增設(shè)一層同材質(zhì)的防水層；在地下連續(xù)墻與各層板結(jié)構(gòu)交接部位進(jìn)行鑿毛處理并涂刷一道水泥基滲透結(jié)晶型剛性防水層，利用其遇水逆向滲透作用提高混凝土的抗?jié)B陛能。 特殊部位的防水技術(shù)要點(diǎn)是：施工縫部位，在條件允許的情況下采用250mm鋼板膩?zhàn)又顾畮нM(jìn)行防水密封處理，在不能采用鋼板膩?zhàn)又顾畮Р课唬捎?0mmx20mm遇水膨脹橡膠條進(jìn)行防水密封處理。在層板與邊墻間的水平施工縫部位，采用預(yù)埋30管注漿的方式進(jìn)行強(qiáng)防水處理。在變形縫部位，結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用300mm寬的中埋式PVC止水帶進(jìn)行防水處理，外側(cè)采用外