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軌道交通基坑支護(hù)體系以板代撐方案分析

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軌道交通基坑支護(hù)體系以板代撐方案分析

摘要:隨著城市地下空間的大力開發(fā)與利用,基坑支護(hù)體系越發(fā)多樣,主要有圍護(hù)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(dá)55m。由于混凝土支撐拆卸工效較低且浪費(fèi)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(hù)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(hù);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帧\囌局黧w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(hù)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(hù)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(jìn)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(hù)樁主筋焊接,直接作用于一級基坑圍護(hù)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(jìn)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(hù)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(qiáng)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(qiáng)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(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行綁扎作業(yè),鋼筋接頭采用直螺紋機(jī)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(hù)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(jìn)入下道工序施工,板墻細(xì)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(qiáng)技術(shù)人員的旁站和監(jiān)督制度,仔細(xì)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(jìn)行保濕保溫養(yǎng)護(hù)直至達(dá)到混凝土設(shè)計強(qiáng)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。混凝土澆筑完成后待中板混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后挖機(jī)站在已澆筑的混凝土中板上進(jìn)行二級基坑開挖,在開挖時挖機(jī)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(jìn)行固定和保護(hù),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(hù)樁進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(dá)到工藝要求。(8)板條兩側(cè)的混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計強(qiáng)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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)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(dá)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(hù)及施工縫防水處理,隨著國家對建筑業(yè)“綠色、節(jié)能、環(huán)保”等主題的倡導(dǎo),相信該技術(shù)將會迎來較大的發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

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作者:王小生 單位:中鐵二十局集團(tuán)市政工程有限公司