超深车站先明后盖先顺后逆施工工法

1超深车站“先明后盖、先顺后逆”施工工法随着城市轨道交通的建设，施工过程中越来越多的超深地铁车站开始建设。特别是在复杂环境及复杂地质条件下施工，如何确保超深基坑的顺利施工和周边环境安全成为施工研究的重点。基坑施工一般分为顺作法和逆作法。顺作法施工的优点是施工简单、快捷、周期短等，缺点是对周边环境影响较大，控制不当易发生安全事故；逆作法施工的优点是，对周边环境影响较小，缺点是受空间限制开挖效率低下，在封闭条件下施工环境较差，施工中的荷载主要作用在承重柱上，对承重柱的垂直度和承载力要求较高。xx地铁7号线xx车站深35米，属于超深车站，地质属于软弱富水地层，且距离已运营站工程施工周边环境复杂，地质条件差的特点。综合考虑车站水文地质、埋深、周边环境和顺作法，负三、负四层为框架盖挖半逆作法施工。“先明后盖、先顺后逆”这种顺逆结合工法在类似车站施工中可作为一种更佳的施工工法，较顺作法能更好控制变形，较逆作法能缩短工期，减少对周边居民交通的干扰，更具经济效应。在今后城市深基坑工程中，该工法也会有更好的应用前景。2.1采用明挖顺作法与盖挖逆作法相结合相比采用逆作法或顺作法节约工期。2.2采用明挖顺作法与盖挖逆作法相结合相比逆作法节约材料。2.3采用明挖顺作法与盖挖逆作法相结合相比明挖顺作法相比支撑体系稳定性更好，降低施工环境风险。本工法适用于周边复杂环境、地质条件差、施工风险高的超深地下车站工程。其它类似的超深基坑也可用作参考。利用明挖法和盖挖法相结合的方式，在提高施工效率的同时，又可以减少对周边环境的影响。首先采用明挖顺做方法完成上半部（负一、负二层）基坑开挖及主体结构施工，已完工板预留孔洞；采用上部结构板预留孔洞下放材料、土方开挖进行下半部（负三负四层）结构施工。以长江漫摊地质四层车站为例。槽壁加固采用TRD水泥土搅拌墙，围护结构采用地下连续墙，地基加固采用RJP水泥土搅拌桩，基坑内设立柱桩（格构柱）为下两层开挖提供支撑力，主体结构采用叠合墙无外包防水。支撑体系第1道支撑采用钢筋混凝土支撑，第2、3、4道为钢支撑，第5、6道为混凝土砼支，负二、三层结构板为板撑。2施工工艺流程详见图5.1-1。5.2.1施工准备进场后首先进行临建施工，基坑两侧道路采用300mm厚双层钢筋混凝土结构，道路宽度不小于10m。施工用水就近接入市政自来水管网，水管直径采用φ100的水管。考虑到环保后期施工设备尽量采用电力动力，施工用电不小于1000KW。5.2.2围护结构施工（1）TRD水泥土搅拌墙施工3地连墙槽壁加固采用厚600mmTRD工法桩施工，墙深45m，槽壁加固中心外放15cm。TRD工法是一种把插入地基中的链锯式切割箱与主机连接，沿着横向移动、切割及灌注水泥浆，在槽内形成对流，进行混合、搅拌、固结原来位置上的泥土，从而形成等厚水泥土地下连续墙。本工程设计工法桩水泥土搅拌桩均采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，掺入比应根据土质条件及要求的水泥土强度确定，水泥参量20%（360kg/m。），水灰比1.0～1.5；水泥土28天无侧限抗压强度标准值不小于0.8Mpa。（2）地下连续墙施工地下连续墙采用“铣接头”施工期间围护结构整体外放15cm。分为一期和二期墙，一期墙采用抓斗施工，二期墙采用双轮铣施工，施工期间严格控制春草垂直度和墙缝质量。结构墙采用叠合墙形式，地连墙钢筋笼加工期间确保接驳器预埋位置的准确定，确保后期叠合墙施工质量。（3）RJP搅拌桩施工为减少基坑开挖阶段围护结构的位移，提高车站底板所处地层的土抗力，在负二层底板下3m范围及基坑底以下5m范围采用RJP工法旋喷桩裙边+抽条加固，裙边加固宽度4m，抽条加固宽度3m，采用P.042.5级普通硅酸盐水泥，RJP旋喷桩水泥掺量不小于25%，水灰比1.9，加固土体28d无侧限抗压强度≥1.2MPa。（4）立柱桩施工为了加强基坑支护的整体稳定性及基坑水平支撑稳定性，基坑内设置68根立柱桩，立柱顶部与第一道砼支撑连接起竖向支撑作用，还与第二、三、四、五、六道水平支撑连接。临时立柱桩采用560*560mm格构柱，格构柱基础采用直径1000mm钻孔灌注桩，桩深入基底35m。立柱桩钻孔深度为地面顶至桩底，钻孔施工拟采用1台旋挖钻机成孔，泥浆护壁，利用导管清底，钢筋笼采用现场加工整体制作，钢筋笼及格构柱吊装采用100T履带吊进行吊装，混凝土施工采用水下混凝土灌注施工工艺。（5）降水施工坑内采用疏干井兼回灌井，坑外设观测井。降水井采用车载反循环钻机进行施工。钻孔孔洞φ650mm，孔内采用φ273钢管、滤管作为降水井井管，井管与孔壁空隙采用圆形或亚圆形砂卵石填实。45.2.2土方开挖①第一层土体开挖采用2台PC200挖机进行开挖，挖至第一道砼支撑底位置（1.2m挖出的土方直接装车运至弃土场。表层土可大面积进行开挖，施工冠梁及混凝土支撑。②混凝土支撑强度达到设计强度后，开挖第二层土方。第二层土方开挖采用2台PC200挖机在坑内翻土至坡顶，地面放置1台PC200挖机挖土直接装车，挖至第二道支撑底部以下1.0m（开挖6m对边角位置的零星土方由人工配合清理。挖出的土方直接装车运至弃土场（若不能直接外运时，临时堆放场地需离基坑10m以上，且高度不大于2m）。此层每小段开挖长度5～6m，挖土先挖中间后挖两侧每小段开挖时间控制在10h内，随即在6h内安装2根钢支撑预加好轴力。开挖过程中采用分层开挖、分层支撑方式，先撑后挖，以保证内支撑立柱及降水井的安全。③第三、四层土方开挖方法同第二层，从第五层采用4台PC200挖机往上依次翻土至第一层，再由地面挖机将其挖出。④第五层土挖到设计标高剩余30cm时停止机械作业，采用人工开挖至设计标高；开挖至负二层板下1.8米，浇筑混凝土垫层，铺设隔离层。垫层等强后搭设架手架安装模板、绑扎板钢筋，浇筑混凝土。板强度达到设计要求后施工负二、一层结构，完成后方可继续从预留出土口下放PC60挖机挖土。⑤第六层土方开挖采用4台PC60型挖机挖土、装土，两台抓斗直接吊土转运，挖到第五道砼支撑设计标高剩余30cm时停止机械作业，采用人工开挖至设计标高；浇筑支撑梁混凝土垫层。垫层等强后绑扎支撑梁钢筋、安装模板、浇筑混凝土。支撑梁强度达到设计强度要求后方可继续从支撑梁空隙下放PC60挖机挖土。⑥第七层土方开挖采用4台PC60型挖机挖土、装土，两台抓斗直接吊土转运，挖到设计标高剩余30cm时停止机械作业，采用人工开挖至设计标高；开挖至负三层板下1.8米，浇筑混凝土垫层，铺设隔离层。垫层等强后搭设架手架安装模板、绑扎中板钢筋，浇筑混凝土。板强度达到设计要求后方可继续从预留出土口下放PC60挖机挖土。⑦第八层土方开挖采用4台PC60型挖机挖土、装土，两台抓斗直接吊土转运，挖到第六道砼支撑设计标高剩余30cm时停止机械作业，采用人工开挖至设计标高；浇筑支撑梁混凝土垫层。垫层等强后绑扎支撑梁钢筋、安装模板、浇筑混凝土。支撑梁强度达到设计强度要求后方可继续从支撑梁空隙下放PC60挖机挖土。⑧第九层土方开挖采用4台PC60型挖机挖土、喂土，两台抓斗直接吊土转运，挖到设计标高剩余30cm时停止机械作业，采用人工开挖至设计标高；埋设接地、浇筑混凝土垫层，铺设防水层。垫层等强后绑扎底板钢筋，浇筑混凝土。底板强度达到设计要求后施工负四层结构侧墙。5.2.3明挖结构施工①施工垫层，浇筑第一道砼支撑，施工坑内槽壁加固、坑外止水桩、地下连续墙和顶圈梁、地基加固、施工立柱桩(空桩部分回填并振实）、格构柱、降水井，开挖土体至第1道支撑底，浇筑第1道混凝土支撑。②土方开挖架设2、3道钢支撑:依次开挖土体至第2道支撑底，架设第2道钢支撑；开挖土体至第3道支撑底，架设第3道钢支撑。③土方开挖架设4道钢支撑:依次开挖土体至第4道支撑底，架设第4道钢支撑。④施工负二层板:依次开挖土体至第5层土方底，明挖顺做施工负二层垫层、板。⑤施工负二层侧墙、柱、板:待负二层板达到设计强度后，拆除第3、4道钢支撑，明挖顺做负二层侧墙、柱、板（明挖顺做）。⑥施工负一层侧墙、柱、顶板:待负二层侧墙、柱、中板达到设计强度后，拆除第2道5钢支撑，施工负一层侧墙、柱、顶板（明挖顺做）。⑦顶板回填:待顶板达到设计强度后，切割第1道砼支撑，施工出土口挡土墙，顶板回填明挖顺做）。65.2.4盖挖结构施工①土方开挖施工第5道砼支撑:待顶板回填后，继续从负二层板下放挖机，开挖第6层土体，施工第5道砼支撑（盖挖顺做）。②土方开挖施工负三层板:待第5道砼支撑达到设计强度后，开挖第7层土体，施工负三层板（盖挖顺做）。③土方开挖施工第6道砼支撑:待负三层底板达到设计强度后，开挖第8层土体，施工第6道砼支撑（盖挖顺做）。④土方开挖施工负四层底板:待第6道砼支撑达到设计强度后，继续开挖第9层土方，施工接地网、素砼垫层、防水层及负四层底板（盖挖顺做）。⑤负四层侧墙施工:待负四层底板达到设计强度后，切割第6道支撑及腰梁（盖挖顺做）。施工负四层侧墙、柱（盖挖逆做）。⑥切割第5道砼支撑、施工负三层侧墙、柱、切临时格构柱（盖挖逆做）。⑦站台板、轨顶风道：待负三层结构达到设计强度后，施工站台板、轨顶风道。⑧封孔、顶板防水、回填：封闭顶板～负三层底板出土孔、施工顶板附加防水层、剩余覆土及回迁管线、恢复路面。78基坑开挖至设计标高后立即进行基底验槽、接地网施工，接地网作业验收后方可进行封底施工。基坑开挖的同时，随时检查地连墙内净空尺寸，地连墙塌孔混凝土及时凿除，以确保主体结构内衬墙截面尺寸。开挖到底后采用人工完成清底，经验收合格后，及时进行垫层施工。底板结构施工应分段浇筑，两段底板间不宜设施工缝；若分段较长，可考虑设置后浇带；同时通过科学调整混凝土的配合比，掺加多功能膨胀型防水剂与粉煤灰以便对混凝土因水化热产生的温差收缩进行补偿，有效降低混凝土的水化热；并辅以有效的浇注和养护方法，达到控制混凝土的温差收缩裂缝的效果。混凝土浇筑采用商品混凝土供应、混凝土泵输送、插入式振捣器人工振捣的方式进行，两段底板间设置施工缝。根据灌注速度要求，每次浇注安排1台混凝土输送泵车进行，浇注沿纵向采用“一个坡度、薄层浇注、循序推进、一次到顶”的连续浇注方法。在每个浇注的前后布置两道振动器。第一道布置在混凝土卸料点，主要解决上部混凝土9的捣实；第二道布置在混凝土坡脚处，确保下部混凝土捣实。混凝土浇注向前推进，捣固跟上，确保整个混凝土体的质量。泵送混凝土，其表面水泥浆较厚，在混凝土浇注结束后要认真处理。经4～5h左右，初步按标高用长尺刮平，终凝前进行“提浆、压实、抹光”的工艺，二次收浆抹面以闭合收水裂缝。约12～14h后，覆盖并充分浇水润湿养护。至此，四层地铁站基坑开挖完成。6.1材料本工法所涉及的材料一般都为工程施工常规材料，没有因采用本工法而需要投入的特殊材料。6.2主要大型设备配置车站施工主要设备机具参见表6.2-1。序号设备名称规格、技术参数数量单位1挖掘机PC2002台土方开挖2挖掘机PC1502台坑内翻土3挖掘机PC604台坑内挖土4龙门吊16+16t1台吊运土方、吊装钢支撑5码头吊2台62辆土方外运7钢筋加工设备2套地连墙桩头破除8地泵1台混凝土浇筑9空压机2台汽车吊25t1台材料倒运叉车2台材料倒运2台平板车1辆3台切割机2台车丝机2台切断机1台本工法除遵循施工设计图纸等文件的技术要求和现行的各种设计、施工、验收规范及规程外，还着重从以下几点加强对施工质量的控制。7.1围护结构施工期间严控地下连续墙的垂直度及位置，地下连续墙需外放15cm，防止地下连续墙侵线。7.2地下连续墙施工期间严格控制泥浆质量及刷槽质量，确保两幅墙之间混凝土接头质量，避免接缝位置渗漏水。7.3严控混凝土质量，定期对搅拌站使用砂石料质量检查，确保进场混凝土进场的流动性和和易性及混凝土浇筑的连续性。7.4负一负二层基坑开挖期间严格控制开挖的步距，开挖至支撑位置及时架设支撑并预加轴力，严禁支撑滞后架设。7.5钢围檩安装后，围檩背后需填充密实，钢支撑端头需设置防坠落措施。7.6主体结构施工期间，严格控制围护结构渗漏水，若围护结构渗漏水，需对渗漏水采用注浆方式进行堵漏。7.7严格按设计图纸要求，预留变形缝，并保证变形缝中止水带的搭接长度。做好止水带的安装质量控制及已施工部位的止水带保护工作，避免人为破坏止水带。止水带安放牢固，控制施工缝部位砼振捣，避免止水带跑位。7.8主体结构施工期间，确保施工缝凿毛质量，确保施工质量满足要求。7.9优化混凝土配合比设计。通过试验合理选用低水化热水泥及其用量，控制混凝土浇筑速度。7.10混凝土浇筑前模板必须清理干净，按操作规程分层均匀振捣密实，严防漏振，每层砼均匀振捣至气泡排出为止。7.11试验室对商品混凝土进行质量检测，保证进场混凝土质量合格；混凝土到场后对每车混凝土进行塌落度检测，达到要求后方可浇筑。7.12主体结构施工严格按照设计及规范进行钢筋制安、模板安装及混凝土浇筑施工作业；凿除过程中损坏的接驳器及时整改。7.13做好缺陷处理、现场成品保护，侧墙钢筋进行防水、防锈处理；预留钢筋PVC细管防护；混凝土面缺陷及时修补。7.14严格施工纪律，把好工序质量关，上道工序不合格不能进行下道工序的施工。对工艺流程的每一步工作内容认真进行检查，使施工作业标准化。7.15提高信息化管理水平，及时反馈质量信息，分析处理，指导现场施工。7.16各类原材料均应有出厂合格证，并进行有关的质量检验，不合格不得使用。7.17现场操作必须严格按照交底参数进行施工，施工参数需要调整时，必须由操作人员、技术部门确认。8.1施工现场配备专门的安全员，负责现场的日常巡检工作，维护现场秩序尤其是交通秩序。8.2所有进入施工现场的人员必须戴好安全帽，并按规定配戴其他劳动保护用品。高处作业时要系好安全带，并合理安排工班交替，杜绝疲劳作业。8.3在施工区内设计必要的信号装置（标准的道路信号、报警信号、控制信号、安全信号、指示信号和危险源指示牌）。8.4严禁酒后作业，严禁身体条件不适合的人员参与施工。所有人员坚持持证上岗，施工场地禁止非作业人员进入。8.5支架的搭设必须严格按照设计进行。施工前对杆件质量和支架结构进行检查，重点是结合部是否精确定位，准确对中，检查合格后方可作业。8.6在基坑边缘设置护栏，并要稳固可靠。进入基坑的人员必须走安全通道，不得翻越基坑周边防护栏杆，并做好“三保”、“四口”等防护措施。施工中，采用围拦、防护网进行安全防护，防止高处坠物伤人。8.7从事高处作业的人员要定期进行体检，身体不适的禁止作业。高处作业时材料要堆放平稳，工具随手放入工具袋内，上下传递物件不得抛掷。8.8上班前各班组长应对本班组人员进行班前安全教育，工人必须严格按照安全操作规程和安全技术交底施工，严禁违章指挥和违章操作，以免造成安全事故。8.9必须严格按照施工方案搭设脚手架，作业平台上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。脚手架使用期间，应定期检查。8.10现场调度人员24小时在现场指挥车辆，设置专门的交通协管人员。8.11起重设备必须进行进场验收评估，合格后方可使用；起重作业必须配置相应的指挥人员和安全人员。针对高空坠落、物体打击事故，施工前制定高空作业安全操作规程，对高空作业人员及相关人员，进行培训和交底，严格落实。9.1噪声控制措施（1）合理分布动力机械设备的工作场所，避免一个地方运行较多的动力机械设备。（2）对发电机等噪音超标的机械设备，采用装消音器、隔音材料、隔音内衬，隔音罩等措施，降低噪音，并尽量选用轻型施工机械，低噪声的机械设备。（3）对于行驶的机动车辆，装备排气消音壁，现场只允许按低音喇叭，场外行驶严禁（4）优化作业方案和运输方案，施工安排和场地布局，尽量减少施工对高架桥及周围居民生活的影响。9.2水污染控制措施（1）施工、生活区四周设置砖砌排水沟、污水经场内过渡沉淀池处理后，排入城市下水道。（2）设置沉淀池和栅栏，工地废水净化后排入市政管网，防止污染道路，堵塞下水道。9.3大气污染控制措施（1）运输可能产生粉尘材料的车辆配备挡板，用防水布遮盖。（2）工地出入口设标准洗车槽，运输车辆驶出工地前，必须冲洗干净；对散体物料，用防水布覆盖，防止车辆在道路行驶过程中出现物料沿途撒落现象。（3）施工场地内道路必须硬化处理，运输道路定时洒水降尘，并及时清扫。（4）水泥等易飞扬细颗粒散体物料应尽量安排库内存放，堆土场、散装物料露天堆放场要压实、覆盖。（5）严禁在工地燃烧各种垃圾废物和会产生有毒有害气体、烟尘、臭气的的物质，有害毒物质要使用封闭和带有烟气处理装置的设备。9.4固体废弃物控制措施（1）对于生产、生活各类垃圾要及时清扫、清运，不得随意倾倒，要求每班清扫，每（2）运输道路和操作面落地料及时清扫，材料倒运时必须采用防撒落措施。10.1工期效益“先明后盖、先顺后逆”施工比全逆作节约工期约110天，负一负二采用明挖顺做层明挖结构施工，土方开挖、结构施工等方面均比盖挖逆作法节约。10.2经济效益采用该工法合计节约250万元。（1）采取本工法缩短工期节约110天，管理人员工资费用节约100万。（2）与明挖结构相比负二层板、负三层板节约两道支撑，节约混凝土800立方米，约40万，节约钢筋100吨约50万元，节约支撑施工费用约50万元，节约支撑切除费用10万元。10.3社会效益“先明后盖、先顺后逆”地铁车站施工工法作为国内首创深基坑施工工法，该工法在xx地铁7号线xx车站的应用，提高了工程施工质量，同时有效的规避及控制了车站重大施工风险，未对运营二号线造成影响，保证了施工周边环境安全。“先明后盖、先顺后逆”这种顺逆结合工法在类似车站施工中可作为一种更佳的施工工法，较顺作法能更好控制变形，较逆作法能缩短工期，减少对周边居民交通的干扰，更具经济效应。因此，顺逆结合工法在今后城市深基坑工程中，也会有更好的应用前景。10.4环境节能效益工法所涉及的施工工艺、方法大部分都为较为先进，机具、材料得到合理利用，节约了资源投入。采用低噪音用电设备，如TRD、双轮铣等，施工范围内作业环境大大改善，有效节约空间占用，也减小了环境污染，节能效益显著。负三、负四层采用盖挖法施工也有效减少了对周边居民的噪音影响。11.1xx站A区基坑施工xx地铁7号线xx站为7号线工程第12座车站，位于汉中门大街东南侧，xx西路东侧xx公园内，沿既有2号线莫愁湖东侧呈南北向平行布设，车站南北端头井左线、右线均为盾构始发井。车站为地下四层岛式站台车站，与已建的2号线xx站通道换乘。车站结构外包总长160.00m，标准段结构外包总宽22.15m，顶板覆土厚度约2.50m。标准段底板埋深33.56m，端头井底板底埋深35.26m。本车站因距离既有地铁2号线xx站非常近，为减小基坑开挖对既有地铁2号线xx站的影响，在车站13