一级建造之地铁车站盖挖逆作施工技术

      1 工程概况
      北京地铁四号线菜市口车站位于广安大街与菜市口大街、宣武门外大街的交叉路口,呈南北走向,线路中心与道路中心基本一致,与规划地铁七号线形成“十”字换乘关系。
      菜市口车站起讫里程K6+591.6~K6+764.8,全长173.2m,宽21.9m,三层车站结构高19.73m,结构顶板最小覆土3.5m。车站设计为北端47.8m、南端57.4m的三层车站盖挖段,车站中段68m的暗挖结构及部分七号线结构,四号线与七号线形成岛—岛换乘关系,七号线在四号线之上,为明挖施工。车站设四个出入口,两个风道和两个安全出口。
      2 施工原理及工艺流程
      首先进行交通疏解,在围挡区进行人工挖孔桩为底板以上的钢管柱施工提供可操作的施工空间,在地面通过先进的自动对中BG-20旋挖钻机进行钢管柱下桩基的成孔施工,采用导管进行桩基水下混凝土灌注,进行钢管柱定位器的安装和钢管柱的施工,为钢管柱的承重提供传力的基础。
      在施工过程中,利用钢管柱和围护桩作为主要承重结构,在结构顶板的保护下进行顶板以下土方开挖工作。每层土方开挖完成后自下向上逆作施工结构二衬,土方开挖完成后利用地膜施工技术及时完成开挖空间后的底板结构施工,保证开挖空间围护结构的施工安全。
      车站两端的盖挖逆作法的工艺流程:围护结构→立设主体结构中间立柱→浇筑顶板混凝土→回填土、恢复路面→开挖中层土体→构筑上层主体结构→开挖下层土体→构筑下层主体结构。
      3 施工方法
      3.1 人工挖孔桩施工
       钢管柱施工有效部位采用人工挖孔桩,其下桩基采用机械成孔,为便于桩机下钻、提钻,人工挖孔部分的有效内径定为1.9m。人工成孔段采用钢筋混凝土护壁,护壁厚度200mm,混凝土强度标号C20,并且在混凝土中掺加适量高效早强减水剂。护壁钢筋主筋采用12Ф16(Ⅱ级),箍筋Ф8@150(Ⅰ级),主筋上下层之间采用孔内焊接,焊接长度不小于10d(d为钢筋直径),以使上下两节形成整体。护壁形式采用外齿式护壁,上下搭接5cm,作为施工用的衬体,增加抗塌孔的能力。
      3.2 桩基钻孔桩施工
      钻机就位前,先将钻机底座调整水平,再用线垂将钻塔调整垂直,护壁泥浆采用膨润土来制备泥浆;施工选用德国宝峨WG-22C旋挖钻机。在钻进过程中,根据地层情况控制钻进和钻速。开孔时做到稳、准、慢,充分利用上部地层造浆,钻进施工时泥浆沿着泥浆沟流向泥浆沉淀池,泥浆经沉淀循环,形成钻孔施工的泥浆循环系统。施工中清孔采用二次清孔,一次清孔以孔内排渣为主,使用排渣筒排渣,排渣同时要及时补给泥浆,使孔内泥浆指标满足规范规定,第二次清孔在初次清孔完毕至灌注水下混凝土前,应使用泥浆泵抽浆换浆保证桩底沉渣量满足设计要求。清孔后,孔内泥浆要达规范规定标准,指标为:孔底500mm以内的泥浆比重小于1.25;含砂量不大于8%;粘度28%;孔底允许沉渣厚度为100mm;钢筋笼在现场统一加工,钢筋主筋焊接采用闪光对焊;钢筋笼完成后吊装要平稳,对准桩孔后缓慢放下,不得磕碰井壁;钢筋笼下放就位后,及时进行成孔和清孔质量验收,合格后,立即灌注水下混凝土。
      3.3 钢管柱施工
      为便于定位器的安装,用吊车将定位器及其配件吊入桩底,随后施工人员下入桩底,通过调节螺栓调整定位器标高,推移定位器调节至桩心。精确校核其平面位置、标高、垂直度后,紧固定位器调节螺栓。
      1)钢管柱的安装。
      钢管柱采用分节吊装,准备工作完成后,采用25t吊机作业。钢管柱下放时对准桩位,慢插入孔,至单节顶部时,用卡具卡住钢管柱,重复施工其他单节,两钢管柱用螺栓连接好,最后吊车下放钢管柱使底部直接嵌入定位器上,其管端稳固坐落于定位器环行定位板上,然后对柱上端精确定位。钢管柱柱体上端定位通过调节4只花篮螺栓定位,由于钢管柱下端平面位置、标高、垂直度已由定位器确定,钢管柱上端空间位置校定后,即可认为钢管柱位置已精确定位。
      2)钢管柱的稳定加固。
      钢管柱定位完成后,为了保证钢管柱混凝土在灌注过程中钢管柱柱体不产生位移,施工过程中,要从上至下进行加固,加固位置为钢管柱顶部及钢管柱两个连接法兰处,加固处采用四面对顶,加固采用顶丝杠。
      3)灌注钢管柱内混凝土。
      根据CECS28:90钢管混凝土结构设计与施工规程的规定,并结合盖挖逆作钢管柱的结构特点,选择高位抛落无振捣法。其原理是利用混凝土自管口自由下落时所获得的重力加速度冲击能量,使混凝土挤密而无需振捣。对于抛落高度不足4m的,采用内部振捣器振实。施工中一次抛落的混凝土量不小于0.7立方,用料斗装填,料斗的下口尺寸应比钢管柱内径小,以便混凝土下落时,钢管柱管内空气能够排出。
      4)钢管柱与挖孔桩护壁之间回填砂。
      为了保护钢管柱柱体成品,防止施工时对其破坏,施工时需对柱体与挖孔桩孔壁之间进行回填处理,从孔口地面沿挖孔桩环形均匀填入砂。