北京地铁车站明挖法施工

北京地铁车站明挖法施工

摘要：本文以北京地铁十号线二期成寿寺站明挖施工为例，筒述明挖地铁车站施工工艺。同时，本文论述了全钢大模板单侧支模技术，在地铁外墙施工积累了一定的经验,为外墙单侧支模技术在北京市地铁车站施工的推广和发展提供了一些有益的探索。

关键词：北京地铁；明挖法；单侧支模；支撑计算

1、工程概况

成寿寺站为地下二层双柱三垮箱型框架结构，岛式车站，明挖顺做法施工。车站位于规划石榴庄路下，长度204.8m，宽度20.9m，站台有效长度113m，站台宽度为12m，总建筑面积11456m2，主体建筑面积为8695m2。

土层分布较为稳定，自上而下依次为人工填土、第四纪全新世冲洪积地层、第四纪晚更新世冲洪积地层。车站及区间隧道穿越地层主要为粉质粘土、粉细砂、粉质粘土、砂卵层。

潜水含水层为粉细砂④3层。该层地下水以大气降水入渗补给方式为主，主要以人工开采方式排泄，地下水流向自西向东偏北，具体为：上层滞水（一）、潜水（二）、层间潜水（三）。

2、基坑开挖及支护施工方法

基坑围护结构采用φ800@1400mm钻孔灌注桩+桩间网喷混凝土方案，围护桩锚固长度为5m，其中盾构井范围围护桩加密、加深，间距变为1200mm，锚固长度变为7m。基坑内侧横向设置三道钢管支撑，钢支撑采用t=12，φ630的钢管。第一道钢支撑设在围护桩顶部的冠梁位置，钢支撑水平间距 6.0m；第二道、第三道钢支撑分别设在现况地面下8m和13m位置，钢支撑水平间距3.0m。基坑标准段内采用对撑，在端部与角部采用斜撑。

施工程序：

施工准备→挖探坑→施做围护桩→施做冠梁→土方开挖→施做桩间土喷锚护壁→架设支撑→土方开挖→施做桩间土喷锚护壁→架设支撑。

2.1灌注桩施工要点

⑴每棵灌注桩施工工艺分为钻进成孔和灌注成桩两阶段，各棵流水作业。

⑵人工开挖探孔，探明桩位处有无地下物后，开始成孔作业。

⑶桩位适当外放，控制成孔精度，避免孔壁坍塌，确保桩体不侵限。

⑷加强清孔、水下混凝土施工、钢筋笼加工的工序管理，控制沉渣厚度、混凝土保护层厚度，保证桩体质量。

2.2钢支撑施工及拆除的综合技术措施

土层开挖至支撑设计位置后，固定牛腿，安装钢围檩，按设计要求及时架设钢支撑。钢支撑的架设应保证与墙面垂直，拼装轴线偏差不大于2cm。支撑接头的承载力符合设计要求。钢支撑固定完成后，采用两台液压千斤顶在活动端支撑两侧对称逐级预加力，预加力达到设计预应力时，采用钢楔块锁定支撑。斜支撑处的预埋钢板采用三角钢板支撑座，保证斜支撑的轴线垂直。基坑开挖过程中各种机械不得碰撞钢支撑，防止钢支撑坠落，同时加强对钢支撑轴力的监测，根据支撑轴力监测情况，调整优化支撑方案。

在对应二衬混凝土达到设计强度后拆除钢支撑。拆除时，用链条葫芦将钢支撑吊紧，在活动端设250t 千斤顶，施加轴力至钢楔块松动，逐级卸载至取完钢楔，再吊起钢支撑。避免预加力瞬间释放而导致结构局部变形、开裂。钢支撑分节拆除后转运至指定位置集中存放。在钢支撑拆除过程中，加强对围护结构的监控量测，出现异常，及时处理。

设专人对支护结构和钢支撑进行监测，必要时采取措施确保基坑和施工人员安全。

2.3车站主体基坑土方施工

基坑开挖遵循“由上而下，先撑后挖，分层开挖”的原则，采用“竖向分层、纵向分段、纵向拉槽、横向扩边”的开挖方法。

车站基坑上部土方采用1.4m3挖掘机直接挖装，人工配合，底层钢支撑下和马道部位土方采用人工开挖，龙门吊提升出土，20t自卸汽车外运。

⑴竖向分层、纵向分段

根据车站基坑深度，基坑土方在竖向上分为四～五层开挖。机械作业台阶宽度4－5m，存土台阶宽度1－1.5m，台阶坡度1：0.75。基坑开挖过程中随挖随按设计位置架设钢管支撑，进行桩间混凝土喷射。基坑开挖详见下图2-1：基坑开挖示意图。

图2-1：基坑开挖示意图。

沿车站纵轴方向划分若干施工单元，便于组织土方工程及结构工程的流水施工。成寿寺站主体开挖首先进行东侧21－24轴盾构始发井段的开挖，由东向西逐步进行。

成寿寺站竖向土方分层开挖步序如表15-4。在每一层土方横断面跨中开中槽，由车站南北区沿纵向同向挖掘；由中槽向两边跨横向挖土，并由中槽贯通面向两侧开挖面始端背向开挖作业。

⑵纵向拉槽、横向扩边

①纵向拉中槽。由开挖工作面始端沿车站纵向拉坡开挖中槽，中槽位于车站主体结构横断面中间。中槽的宽度选择为7m左右，选用一台1.4m3的反铲挖掘机，施工过程中加强标高控制。

②横向扩边拓展。中槽开挖至适宜距离后，向横向扩边拓展。横向挖土时两边跨的土方开挖尽量对称进行，土方开挖至钻孔桩附近时，改为人工挖土，以免机械开挖破坏钻孔桩。

3、主体结构施工

成寿寺站主体结构形式为两层岛式车站。车站主体结构标准段采用两层三跨两柱现浇钢筋混凝土箱形框架结构。标准段结构尺寸为：顶板厚700mm，中板厚400mm，底板厚800mm，结构外侧墙厚700mm，立柱截面为700mm×900mm。结构外形尺寸详见图3-1。

图3-1成寿寺站标准段结构外形尺寸图

3.1车站主体结构施工顺序及工艺流程

车站主体结构施工采取“纵向分段、竖向分层”的施工方法进行。纵向分段原则：满足总体进度计划的要求，按设计图中的施工缝、变形缝位置进行分仓，逐仓进行结构施工。竖向分层原则：按照由下而上的顺序施做。

成寿寺站主体标准段均按设计要求采用竖向分层的方法施工，施工工艺流程如下：

主体混凝土垫层→防水→底板及底纵梁钢筋、模板、混凝土浇筑→边墙、中柱下部钢筋、模板、混凝土浇筑→中纵梁、中板底模板→中纵梁、中板钢筋、混凝土浇筑→中柱、边墙上部钢筋、模板→中柱、边墙上部混凝土浇筑→顶纵梁、顶板底模板→顶纵梁、顶板钢筋、混凝土浇筑→顶板防水。

第一步：铺设底板防水层，施作结构底板，拆除第三道钢支撑；

第二步：敷设边墙防水层，施作结构边墙、柱和楼板，拆除第二道钢支撑；

第三步：敷设上层边墙防水层，施作上层结构边墙、柱和顶板；

第四步：拆除第一道钢支撑，铺设顶板防水层，回填土，施工结束。

3.2主体结构模板施工

⑴主体结构模板施工顺序。主体结构模板水平方向支搭顺序按施工区段划分的顺序进行施工。竖向支搭顺序依次为：底板、底纵梁→柱及边墙下部→中纵梁、中板→柱及边墙上部→顶纵梁、顶板。

⑵主体结构模板施工方法

①模板选用。车站主体结构底板导墙部分的模板采用与结构侧墙相配套的定型加工的钢模板，拼装时在底板、侧墙钢筋上安设预埋螺栓，支撑体系采用钢桁架支撑体系；车站主体结构顶板、楼板的模板采用组合木模板，支撑体系采用碗扣式满堂红支撑体系；车站主体结构侧墙采用定型加工的大型钢模板，支撑体系采用与之相配套、定型加工的钢桁架支撑体系。各层边梁、中梁的模板采用多层复合板，支撑体系采用碗扣式满堂红支撑体系；车站内的方形柱、圆形柱模板采用定型加工制作的钢模板（支撑体系设计于模板后肋板），模板间采用螺栓固定。

②模板安装方法

a、底板与墙体间导墙模板安装。为便于墙体模板的支搭，车站底板混凝土浇筑前，须将导墙模板支设完毕。导墙高度为设计下腋角上10cm处。