地铁车站土建施工.docx
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地铁车站土建施工
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地铁车站土建施工
国伟
地铁建设
一、引言
地铁具有运量大、快捷、安全、准时、舒适等特点,是城市交通的主要发展
方向。
世界上第一条地铁是1863年在伦敦修建的,迄今已有近一个半世纪。
这
一个半世纪中,随着土建施工技术、机械制造技术、通信及信号技术等诸多领域
的飞速发展,地铁事业亦取得了长足进步。
从地铁运营的里程上看,欧洲和北美
发达国家占领先地位,但近20年发展中国家的地铁事业也呈蓬勃发展之势。
我国1971年建成第一条地铁,目前、、、等多个城市均已部分建成并正在兴
建地铁网络,我国地铁事业正进入一个发展高潮。
早在1958年就已经开始筹建地铁,经过长期摸索、克服了种种艰难,终于
在1995年4月28日地铁一号线建成试运营,历时38年。
其后,2000年7月地
铁二号线建成、2001年底明珠一期建成,目前在建或即将开工的有一号线北延
伸(新路高架)、莘闵线、明珠二期、M8线、二号线西延伸、明珠一期北延伸、
R4线等等。
地铁建设进入了前所未有的高速发展阶段。
在软土地区,地层基本为饱和含水流塑或软塑粘土层,抗剪强度低,含水量
高达40%以上,灵敏度在4~5,压缩性大都属高压缩,并具有较大的流变性,这
种软弱流变的地质条件决定了地区的基坑工程中环境保护问题更为突出。
在曾出
现一些深基坑周围地层移动引起附近建筑和设施破坏的工程事故,造成了严重的
社会影响和经济损失,因此控制深基坑施工过程中的风险贯穿于施工的全过程。
土建施工在车站施工中所占的周期、投资都比较大,而且是车站施工中风险
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比较集中的阶段,尤其应引起足够重视。
地铁土建施工涉及到诸多工序,以下按工序介绍:
二、围护结构
围护结构的主要作用是与支撑一起形成支护体系,支挡坑外的不平衡土压
力,保持基坑的稳定。
因此,围护结构应具有足够的强度、刚度和稳定性。
在地
铁车站工程中,主要应用的有两类围护结构:
地下连续墙和SMW(SoilMixing
Wall)工法。
(1)地下连续墙
地下连续墙是在基坑四周通过成槽、钢筋混凝土施工等工艺形成的具有较好
强度、刚度和抗渗性的地下连续壁。
地下连续墙具有刚度大、抗渗性能好、施工
过程中无振动、无噪音等特点。
地下连续墙作为地铁车站深基坑的挡土围护结构,
施工时对周围环境影响小,适宜在城市建筑密集区域作业。
一般地下连续墙适用
于开挖深度14米以上的深基坑。
根据地下连续墙在施工阶段和使用阶段的作用,地下连续墙可以分为单墙体
系和双墙体系。
双墙体系中,地下墙在施工阶段作为挡土结构与支撑一起形成支
护体系;在使用阶段与衬墙共同工作形成受力体系,承受结构荷载。
单墙体系中,
地下墙在施工阶段作为挡土结构与支撑一起形成支护体系;在使用阶段单独作为
承重体系的一部分,承受结构荷载。
1.1.地下连续墙施工工艺
地下连续墙工艺流程:
导墙施工
成槽成槽过程中应使用泥浆护壁,泥浆于现场配制。
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泥浆置换、清底
吊放锁口管
钢筋笼吊放
混凝土浇捣
锁口管拔出
地下连续墙施工前先要构筑导墙,导墙净宽应比连续墙宽度稍宽约4cm,顶
部比地面高4~5cm。
一般导墙深度约1.5米,遇障碍物或暗浜等特殊情况时,应
先行处理,考虑导墙加深并要求导墙落到原状土上。
地下连续墙分幅成槽和浇捣混凝土,每次成槽宽度约2~6米,平面形状有
“—”形、“L”形和“T”形等。
槽段有先行幅和后行幅之分,先行幅在槽段两
头放置锁口管。
地下连续墙接头常用的有:
预制接头、刚性接头、柔性防水接头
和预留注浆孔接头等。
1.2.地墙施工控制要点:
(1)导墙轴线和标高的复测:
导墙轴线决定着地下连续墙的位置;导墙顶标高将影响到钢筋笼的入槽标
高。
在单墙结构地铁车站中,进而将影响到钢筋连接器与底板、中楼板和顶板钢
筋的连接。
因此,导墙的轴线和标高,施工单位必须报验。
(2)成槽泥浆性能指标的控制:
成槽泥浆的比重、粘度、含砂量等项指标,不仅影响槽壁的稳定,同时也影
响地下连续墙混凝土的密实性和防水性能。
因此,在地墙成槽和混凝土浇筑过程
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中,必须逐幅槽段进行抽检,将泥浆指标控制在设计要求或规规定的围。
(3)成槽深度、垂直度:
成槽深度、垂直度,必须控制在设计或规允许围,一般应控制地墙垂直度高
于3/1000,对于单墙结构车站,尤其应严格控制地墙的垂直度;成槽达到设计标高后,应进行清槽,以提高地墙的承载能力,减小沉降量。
(4)钢筋笼:
在钢筋品种、规格、数量符合设计要求的前提下,对单墙结构地下连续墙,
应重点控制:
a.钢筋连接器与底、中、顶板对应位置的准确性;
b.钢筋笼入槽时笼顶标高即吊筋长度控制,以确保钢筋连接器位置的准确。
(5)混凝土浇筑:
检查商品混凝土的配合比、强度和抗渗等级、坍落度,必须符合设计要求;
检查导管埋入混凝土面的深度,避免因埋管过浅造成夹泥断墙事故;计算地墙混
凝土的充盈系数,判断地墙施工质量。
1.3.减少地下连续墙施工中对周围环境影响的若干措施
(1)减小槽幅宽度
(2)加固槽壁土体,一般用搅拌桩或注浆等方法加固。
(3)做高导墙抬高泥浆液面或降水加大槽外液面高差。
(4)在保护对象和槽壁间设置隔离桩。
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(2)SMW工法
SMW工法是指将土与水泥浆搅拌后形成搅拌桩墙体,在墙体中插入高强度劲
性芯材(一般为型钢)使之与搅拌桩墙体形成的复合挡土墙。
SMW工法作为基坑围护结构于1976年由日本竹中土木株式会社与成幸工业
株式会社开发成功并应用。
1986年日本材料协会编制了SMW工法的施工规,使
SMW工法的应用出现了一个高潮。
据统计,至1993年,这一工法占日本基坑围
护结构的50%,目前占到80%,已成为基坑围护的主要工法。
国应用搅拌桩作围护和地基加固始于80年代,但当时使用的是纯搅拌桩,
未加型钢。
明珠二期兰村路站是目前国以SMW工法作为围护结构的最大的基坑工
程,该基坑围护结构全长700多米、最深达26米。
SMW工法作为一种新型的围护结构,具有以下特点:
对周围环境影响小、高
止水性、可在各种地层中使用、大厚度和大深度、施工速度快、造价低、环境污
染小。
2.1.SMW工法施工工艺
SMW工法施工工艺流程:
(搅拌桩施工工艺见搅拌桩节)
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开挖导沟
SMW搅拌机架设设置导向定位钢板
SMW搅拌机列位
混合搅拌
残土处理插入型钢
施工完毕
搅拌机械撤出
型钢回收
SWM工法工艺流程图
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硬化度制作
注入
型钢涂减摩擦材料
2.2.SMW工法施工控制要点
(1)在搅拌机过程中,注入地层的浆液有一部份会流返回地面,须沿挡向
施作一沟槽。
沟槽边设固定支架,以便固定插入的H型钢。
(2)在搅拌成桩时,所需容量70~80%的水泥浆宜在下行钻进时灌入,其
余的20~30%宜在螺旋钻上行回程时灌入。
此时所需水泥浆仅用于充填钻具撤
出留下的空隙。
螺旋钻上拔的灌浆,对于饱和疏松的土体具有特别的意义,因为
这种地层中的柱体易产生空隙。
螺旋钻上行时,螺钻最好反向旋转,且不能停止,
以防产生真空,有真空就可能导致柱体墙的坍塌(非饱和土体)。
(3)施工应按跳孔顺序进行,为保证围护结构的连续性和接头施工质量,
两桩搭接部分应重复套钻。
(4)在搅拌桩的施工过程中,要特别注意水泥浆液的注入量和搅拌沉入及
提升量及提升速度。
下钻进的速度应比上提时的速度慢一倍左右,以便尽可能保
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证水泥土的充分搅拌,又可获得较高的贯入速度。
在砂土互层或土性变化较大的
场地施工时,应根据各种土质的情况选择水泥浆液的配合比,以便得到较均匀的
墙体,确保工程质量。
(5)H型钢的回收,通过在插入的H钢表面涂一层减摩材料,从而使H型
钢便于拔出回收。
针对不同工程,不同水泥浆液配合比,在施工前作H型钢的拉
拔试验,以确保H型钢的顺利回收。
基坑开挖时围护墙体会产生弯曲变形,弯曲
后H型钢的回收会比较困难,因此若考虑型钢回收则开挖过程中应尽量减小围护结构的变形。
(6)水泥浆液中的掺加剂:
国工程多掺入一定量的木质素,以减小水泥浆液在注浆过程的堵塞现象。
也可在水泥浆液中掺加膨润土,利用膨润土的保水性以增加水泥土的变形能力。
不致因墙体变形而过早开裂,从而影响墙体的抗渗性。
日本公司在施工时,材料的配比基本是1m3土体注入水泥75~200kg,膨润土10~
30kg,水灰比w/c为0.3~0.8,根据工程类别及土性选择使用。
三、加固
由于地区土质松软、含水量高、流变性强,因此对于较深的基坑,若不采取
措施则开挖变形将较大。
由于地铁基坑大多处于城市建筑物、管线较密集地区,
对变形控制要求非常高,因此在基坑深度大、周围环境复杂时,应考虑对基坑进
行加固。
基坑加固方法有很多种,这里主要介绍在地铁工程中应用较多的几种:
注浆
法、深层搅拌法、旋喷法等。
广意上讲此三种工法均属于注浆工法,此处所讲的
注浆法是指狭义上的注浆法即通过注浆管进行的单液浆或双液浆施工方法。
1、注浆加固
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注浆法是指将注浆管置于(打入法、钻孔法、振冲法等)所要加固的地层中,
通过注浆管注入浆液,使之与土体形成复合体,增加土体强度。
根据注浆进入土体的压力、掺和方式的不同,注浆可分为劈裂注浆和压密注
浆。
当注浆压力比较大时,浆液将沿作土体的薄弱处注入,沿径向流动,最终形
成狼牙棒式的注浆体,这种方法称之为劈裂注浆。
当压力较小时,浆液压力不足
以劈裂土体,注浆体呈柱状,主要通过挤密作用加强土体,此方法称之为压密注
浆。
根据浆液成分和配比的不同,可分为单液浆和双液浆。
单液浆主要材料为水
泥(可掺加适量的粉煤灰),而双液浆主要为水泥(适量粉煤灰)和水玻璃溶液
的混合液。
由于水泥浆和水玻璃液混合后会迅速凝固并产生强度,因此双液浆可
用于工期紧、早期强度要求比较高的基坑加固。
注浆工艺流程:
(1)注浆孔定位
(2)浆液配置
(3)机架就位
(4)注浆管钻进(或打入、振入)
(5)浆体注入边提升注浆管
(6)机架移位
注浆控制要点:
(1)控制浆液配比
正式施工之前,根据搅拌罐容积和设计配合比,配制标准
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