軌道交通基坑支護體系以板代撐方案分析

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摘要：隨著城市地下空間的大力開發(fā)與利用，基坑支護體系越發(fā)多樣，主要有圍護樁、地下連續(xù)墻等帷幕體系，配合鋼支撐、混凝土支撐或錨索等，形成了一套擋土擋水的支撐體系。蘭州軌道交通東方紅廣場站為1、2號線的平行換乘車站，在換乘曲線段基坑最大跨徑達55m。由于混凝土支撐拆卸工效較低且浪費較大，鋼支撐在大跨徑曲線段易失穩(wěn)。針對此困難，相關(guān)單位提出了以板代撐優(yōu)化建議，即用鋼筋混凝土中板板條代替圍護結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土支撐，為同類車站設(shè)計提供了參考。

關(guān)鍵詞：軌道交通；基坑支護；以板代撐；明挖車站；板條

1工程概況

蘭州軌道交通一期工程東方紅廣場站為1、2號線的換乘車站，位于蘭州市城關(guān)區(qū)東方紅廣場北側(cè)慶陽路下，西起金昌路十字，東至平?jīng)雎肥?。車站主體長度為683.1m，采用明挖法施工，主體為兩層三柱四跨,局部采用單層結(jié)構(gòu)形式，標(biāo)準(zhǔn)段寬41.30m、長683m。場地范圍的地層主要由第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）、沖積（Q4al）卵石及第三系古-始新統(tǒng)（E1-2）砂巖組成?？辈炱陂g測得地下水潛水位埋深3.6～5.0m，水位高程1512.49～1513.14m，根據(jù)勘察及區(qū)域地質(zhì)資料，含水層主要為卵石層，潛水含水層厚度約為17m，卵石下的砂巖為相對隔水層，砂巖頂部可能存在局部裂隙水。圍護結(jié)構(gòu)采用直徑鉆孔灌注樁，咬合樁采用素混凝土樁，支撐體系為第一、二層混凝土支撐，第三層鋼支撐。

2以板代撐方案設(shè)計

東方紅廣場站第64～71軸為1號線左線二級基坑（地表下17.5m）+1號線右線一級基坑（地表下10.5m）+2號線左、右線二級基坑（地表下22.7m）結(jié)構(gòu)，基坑最大寬度為55m，南側(cè)圍護結(jié)構(gòu)緊貼國芳百盛超市地下室，距離主體基礎(chǔ)4.6m；第71～75軸為1號線左線二級基坑（地表下17.6m）+1號線右線一級基坑（地表下10.6m）結(jié)構(gòu)，基坑最大寬度為38.4m，基坑原支撐方案為3道鋼筋混凝土冠梁（腰梁）+鋼筋混凝土支撐+連系梁。支撐體系為第一道（冠梁+混凝土支撐+連系梁）、第二道（腰梁+混凝土支撐+連系梁）、第三道（腰梁+混凝土支撐+連系梁）?？紤]到底板施工縫防水處理難度，僅對第二道混凝土支撐進行以板代撐優(yōu)化，用中板及中板條代替第二道支撐體系，即直接施工一級基坑底板和二級基坑板條，板條及部分側(cè)墻寬2m，預(yù)留中板及側(cè)墻鋼筋，鋪設(shè)側(cè)墻防水，在側(cè)墻上預(yù)留吊點與圍護樁主筋焊接，直接作用于一級基坑圍護樁。取消第二道混凝土支撐施工，用中板、中板條代替混凝土支撐，極大地提高了工作效率，不再進行混凝土支撐拆除，節(jié)約了鋼筋混凝土工程量，同時避免了支撐拆除時的噪聲污染，符合國家節(jié)能環(huán)保的號召及要求。

3以板代撐施工要點

3.1土方開挖施工

板條施工土方開挖至設(shè)計標(biāo)高（中板板底向下15cm位置），向監(jiān)理單位報驗合格后方可施工墊層。墊層采用10cm厚的M10砂漿，澆筑完成的面層應(yīng)無蜂窩、麻面和裂縫。中板中部下翻梁位置土方開挖時，基槽寬度應(yīng)略寬于梁寬，梁底墊層澆筑后，基槽兩側(cè)砌12磚墻。墊層及磚墻施工完成后，鋼筋綁扎前，在墊層頂鋪5cm厚硬塑料板用作中板底模，在磚墻內(nèi)側(cè)亦設(shè)置5cm厚硬塑料板用作側(cè)模，模板安裝成型后應(yīng)牢固穩(wěn)定、拼縫嚴(yán)密。

3.2防水層施工

為方便施工，在中板及側(cè)墻鋼筋綁扎前應(yīng)安裝好側(cè)墻外包防水層。需特別注意的是，側(cè)墻位置施工墊層時，應(yīng)提前施工圍護結(jié)構(gòu)砂漿找平層及相應(yīng)的防水卷材和止水帶，以防墊層施工后無法安裝。中板條范圍內(nèi)注意安裝側(cè)墻防水加強層，并預(yù)留好長度與側(cè)墻水平和豎直方向防水層搭接。中板板底層防水層也要預(yù)留加強層后期與1、2號線二級基坑側(cè)墻防水搭接。安裝防水卷材前，砂漿找平層應(yīng)在陰角設(shè)置尺寸為5cm×5cm的倒角過渡。

3.3鋼筋施工

鋼筋在鋼筋加工廠集中制作加工，運至施工現(xiàn)場進行綁扎作業(yè)，鋼筋接頭采用直螺紋機械連接。板條部位需要預(yù)留鋼筋，板條之間的預(yù)留鋼筋的連接為焊接。板條鋼筋綁扎前應(yīng)在板底設(shè)置墊塊，確保板條鋼筋有一定的保護層。鋼筋網(wǎng)內(nèi)應(yīng)設(shè)置措施鋼筋（馬凳筋），防止鋼筋網(wǎng)撓度過大。側(cè)墻鋼筋綁扎順序為先綁扎臨土面鋼筋，再綁扎非臨土面鋼筋，鋼筋綁扎完畢驗收合格后進入下道工序施工，板墻細部節(jié)點連接如圖1所示。

3.4模板工程

以板代撐模板工程主要分為兩部分。（1）中板條底模。中板條底模的施工質(zhì)量是后期結(jié)構(gòu)中板外觀質(zhì)量的決定性因素，中板條底模的支撐體系為土體，為確保中板標(biāo)高在鋪設(shè)模板前需壓實土體，并對模板中部起拱以抵抗板條中部撓度過大引起的下沉。（2）中板條堵頭模板。此部分模板施工須加固密實，防止漏漿導(dǎo)致混凝土蜂窩麻面。

3.5混凝土施工

混凝土構(gòu)件鋼筋綁扎完畢并報監(jiān)理驗收合格后，采用商品混凝土泵送澆筑。澆筑前應(yīng)清理構(gòu)件底模及施工縫處的各種垃圾及雜物，確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量和外觀質(zhì)量。車站防水的關(guān)鍵是防水混凝土的施工，因為車站防水最根本的保障就是混凝土結(jié)構(gòu)的自防水，所以澆筑時應(yīng)加強技術(shù)人員的旁站和監(jiān)督制度，仔細振搗，保證密實，初凝前二次振搗、二次收面，減少有害裂縫的產(chǎn)生，初凝后進行保濕保溫養(yǎng)護直至達到混凝土設(shè)計強度。

4質(zhì)量控制要點

（1）板條土方開挖時現(xiàn)場需用白灰畫出控制線，為保證中板混凝土外觀質(zhì)量，溝槽的深度、寬度都要控制，嚴(yán)禁超挖?；炷翝仓瓿珊蟠邪寤炷吝_到設(shè)計強度后挖機站在已澆筑的混凝土中板上進行二級基坑開挖，在開挖時挖機不能損壞板條預(yù)埋鋼筋。（2）防水施工前咬合樁面的噴射混凝土平整度必須滿足設(shè)計要求，防水鋪貼與基層必須鋪貼密實，止水鋼板的位置在澆筑混凝土之前必須固定牢固以便于后續(xù)防水混凝土施工。（3）對預(yù)留鋼筋需做防銹處理，用套管或者隔離包裹，防止鋼筋與水和空氣接觸生銹，板條連接時少量的生銹可以用除銹劑去除。側(cè)墻預(yù)留接駁器需要對接駁器進行固定和保護，并在側(cè)墻鋼筋中預(yù)埋吊筋，吊筋位置需要現(xiàn)場對圍護樁進行放樣。（4）模板必須支撐牢固、穩(wěn)定，模板拼縫平整嚴(yán)密，模板拼縫處內(nèi)貼雙面膠帶，澆筑前必須將模板內(nèi)異物清理干凈。拆模遵循后支先拆、先支后拆的原則。板條底部模板安裝完后必須對其標(biāo)高進行校核，檢查符合要求后再澆筑混凝土。（5）板條施工縫處理要點。1個板條存在2條施工縫，施工縫位置應(yīng)在澆筑完板條后拆除堵頭模板待混凝土終凝后進行鑿毛處理，新露混凝土面占施工縫截面75%以上，并清理附著在混凝土毛面上的碎渣及松動的混凝土。板條與板條連接混凝土澆筑時需對施工縫進行沖洗潤濕，但在澆筑混凝土之前施工縫表面不能有明水。（6）板條連接處混凝土澆筑質(zhì)量控制要點。在澆筑混凝土之前對已經(jīng)灑水沖洗和濕潤過的混凝土施工縫表面進行界面劑施工，涂刷水泥基滲透結(jié)晶，可以有效地使新舊混凝土面連接，顯著降低混凝土施工縫處滲漏水的概率，因為水泥基滲透結(jié)晶遇水后會與水反應(yīng)生成結(jié)晶填充滲漏水通道使混凝土達到防水的效果。由于混凝土熱脹冷縮的特性，在連接處的混凝土選用微膨脹混凝土，防止因混凝土收縮使施工縫出現(xiàn)通縫，并且澆筑連接板時應(yīng)在當(dāng)時溫度較低時澆筑，減少混凝土的收縮變形。（7）板條混凝土澆筑原則為由低到高，由四周向中間，分層分段澆筑。分層澆筑時每層澆筑時間必須小于該混凝土的初凝時間。振搗必須嚴(yán)格按照混凝土振搗技術(shù)交底工藝操作，各項指標(biāo)必須達到工藝要求。（8）板條兩側(cè)的混凝土強度必須達到設(shè)計強度方可澆筑混凝土，此段板條施工類似于大體積混凝土的“跳倉法”施工，混凝土強度達到設(shè)計強度之后水化反應(yīng)基本完成，混凝土變形也趨于穩(wěn)定。（9）二級基坑1號線左線（64～71軸）在施工中板條的同時也要施工側(cè)墻條，因為側(cè)墻在迎水面，側(cè)墻防水是重中之重。除了混凝土自防水，卷材防水和止水鋼板也很重要，對于地下工程的防水必須多道設(shè)防采取冗余措施，卷材防水在施工時必須預(yù)留夠搭接長度，并且卷材基面處理必須平整滿足卷材鋪貼要求。此外，止水鋼板必須密閉成環(huán)。

5結(jié)束語

與發(fā)達國家相比，我國的地下空間利用率還較低，隨著地下空間開發(fā)力度的加大勢必會引起大量深基坑施工。目前以板代撐技術(shù)的主要控制難點為土方開挖時鋼筋接頭及板條的保護及施工縫防水處理，隨著國家對建筑業(yè)“綠色、節(jié)能、環(huán)?！钡戎黝}的倡導(dǎo)，相信該技術(shù)將會迎來較大的發(fā)展。

參考文獻：

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作者：王小生 單位：中鐵二十局集團市政工程有限公司