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1盖挖逆作法在地铁车站施工中的应用
随着社会经济的发展,现代城市交通拥挤问题日益突出,修建地下铁道已成为解决该问题的有效途径之一,而且越来越多地要求考虑对地面和地下空间的综合开发利用。现代地铁车站已不再是单纯的地下交通建筑,而是集地铁车站、地下商城、人行过街道、市政工程于一体的大型综合性多功能建筑物。其体形庞大、结构复杂,深埋地下。地铁车站是城市地铁的重要组成部分,其修建技术尤为关键,特别是在建筑环境极其复杂的松散地层中,修建大型综合性地铁车站的施工技术问题越来越受到重视。
盖挖逆作法的首次应用是在意大利米兰的地铁工程中,在我国大陆,地铁施工中应用盖挖逆作法起步较晚,但由于该工法在地下管线改移与保护、缩短道路封闭时间以减少对地面交通的干扰、文明施工等方面的卓越表现,目前已在我国的地铁建设中得到了广泛应用,且越来越扮演着更加重要的角色。
盖挖逆作法应充分运用“设计-施工一体化”这一指导思想,并努力使结构设计与施ZIBcrdegxFndX8jwZAtSRiXMUC2zWyF3KSf7AraiYqM=工设计达到高度协调和统一,在采用盖挖逆作法进行地铁车站施工的过程中,积极贯彻这一思想尤其重要。本人总结了国内诸多盖挖逆作法地铁车站的设计、施工经验,认为在盖挖逆作法实施过程中需解决立柱选型与施工、关键部位防水、盖挖顶板抗裂等关键技术问题。
2 立柱选型与施工
2.1 立柱选型
盖挖逆作法,是先施工地下结构的顶盖,在顶盖的保护下进行开挖,按照从顶到底的顺序进行施工。为此,必须在土方开挖前设置好顶盖的中间支撑柱,如若将施工阶段的临时柱和结构的永久柱合二为一,则是最好的选择。
将高强混凝土灌入钢管中形成高强钢管混凝土,由于受到钢管的约束作用,混凝土处于三向受压状态,其延性将大为提高,而其构件的承载力也得到了相应的提高。因此,高强钢管混凝土已成为盖挖法地铁车站中立柱的首选。
2.2 钢管混凝土柱施工工艺
2.2.1传统工法特点
国内比较传统的逆作法钢管柱施工方法是钢套管护壁、人工定位法。临时钢套管的设计指导思想是满足前期钢管混凝土柱施工安全和后期起拔方便的要求。
立柱下支承桩一般采用钻孔灌注桩。灌注桩浇筑至基坑底标高后,在支承桩顶安装钢管柱。等浇筑的支承桩混凝土达到70%强度后,抽除钢套管内泥浆,采用人工下孔破除桩顶混凝土至永久性钢管柱底标高,定位器安装完毕再安装钢管柱。为吊装安全及起拔方便,钢管柱在地面分节进行加工制作,分节进行吊装。该施工方法缺点较为明显:施工周期长、工序复杂;起抗拨作用的钻孔桩在底板以下将产生2条施工缝,对钻孔桩抗拨受力极为不利;在抽排泥浆后,较大的水压和软弱的地层对钢套管安全要求高,人员在地下操作安全风险大;单根钢管柱施工周期长;安装精度不高且不易保证。
2.2.2 HPE液压垂直插入法
该施工方法根据二点定位的原理,通过HPE液压垂直插入机机身上的两个液压垂直插入装置,在支承桩混凝土浇筑后、混凝土初凝前将底端封闭的永久性钢管柱垂直插入支承桩混凝土中,直到插入至设计标高。该工法与传统工法相比,优势明显:
⑴该工法无需人工下孔作业,安全性高。
⑵施工精度高,垂直度可保证在1/500以内。施工过程中完全机械化作业,减少了人为因素。插入机将钢管柱插至混凝土顶面后,通过钢管柱下部安装的位移传感器反映到电脑上的信号来检测钢管柱的垂直度,如存在偏差可随时调整。
⑶提高钢管柱安装施工效率,缩短施工工期。
考虑插入钢管柱的需要,基础桩的混凝土需要一定的缓凝时间,缓凝时间不应小于混凝土运输时间、浇筑时间、机械设备就位时间、插入钢管柱时间的总和。按常规情况考虑:混凝土运输时间按1小时计算,混凝土灌注时间按3-4小时计算,HPE液压垂直插入机就位时间按2小时计算,插入钢管柱时间按5-6小时计算,合计混凝土缓凝时间不应少于13小时。在实际工程中,为考虑运输时间的不确定性以及外部干扰等因素,一般要求混凝土缓凝时间不少于48小时。
图1 HPE工法示意图
3 关键节点防水处理
盖挖逆作法施工地下各层边墙混凝土,都存在边墙顶部施工缝的处理难题。传统的处理方式是在顺做法的基础上,增加了后注浆措施。虽然经过了加强处理,但从实际工程实施效果看,钢板橡胶止水条外侧混凝土浇筑质量往往无法保证,止水效果不明显,仍大量出现渗漏水现象。
圖2 传统逆作法施工缝侧墙顶部节点大样
本人结合实际项目实施经验,对该节点进行了优化,虽只是基于传统方案上的小小改动,但是由于确保了混凝土浇筑质量、增加了渗流路径,止水效果可得到明显加强。
图3 优化逆作法施工缝侧墙顶部节点大样
4 纤维抗裂防水剂在盖挖顶板中的应用
根据近年来的工程经验,采用盖挖逆作法施工的地铁车站结构顶板往