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摘要:文章以长春地铁南湖大路站为实例,介绍了地铁“PBA”工法暗挖车站的施工工艺流程及施工质量控制要点,尤其对顶纵梁施工、逆作接头、钢管柱精度控制等关键环节的质量控制提出了相应的控制措施,可供类似工程参考。
关键词: PBA工法地铁车站 质量控制
中图分类号:U231文献标识码: A
1引言
近今年来,随着城市轨道交通的迅猛发展,在中心城区施工的地铁线路越来越多,为减少施工对地面交通的影响,采用“PBA”等暗挖工法逐步成为繁华路段常用的施工方法之一,但由于暗挖工法工艺流程的特点限制,渗水等质量隐患也一直困扰着地铁建设技术人员。为进一步提高暗挖车站施工质量,在长春地铁南湖大路站对关键节点做了进一步细化,取得了一定成效。
2概况
2.1 工程概况
长春地铁南湖大路站位于人民大街与南湖大路十字路口,车站跨路口设置,沿人民大街东侧布置,呈南北走向,起讫里程为k22+235.2~+426.9,总长191.7m,为双层三跨岛式车站,采用“PBA”工法施工,车站宽度约23m,覆土厚度约为7.42m,见图2.1。
2.2 工程地质
南湖大路站位于松辽波状平原东缘与吉东山地接址带,属长春波状台地,地势稍有起伏,总体西北高东南低,地面高程220.82~222.78m。地层主要由人工堆积杂填土层、第四系冲洪积粘性土和砂土、白垩纪泥岩组成。车站所处地层从上到下依次为:杂填土、粉质粘土、粘土、粗砂、白垩纪泥岩。车站顶部位于粘土层,底部位于泥岩。
2.3 水文地质
场地范围内有三层地下水,第一层为表层孔隙性潜水,第二层为浅层承压水、第三层为岩石裂隙水。
图2.1 车站标准段结构图
3 總体施工方案及工艺流程
3.1总体施工方案
地铁车站施工共3个施工竖井,分别为1号风道、2号风道及2号出入口临时竖井,车站风道和主体暗挖段采用“PBA”工法,充分利用边桩和中柱形成地下支撑体系,再通过拱部衬砌的形式,为车站主体施工形成完好的封闭支撑体系。
车站开挖按“分块开挖,多洞错进,先支护后开挖,分步开挖”的原则进行作业,在主体拱部二衬施工完毕后,开挖下部土体时采用小型机械开挖。主体结构施工按下列顺序进行:
首先从1号风道、2号风道以及2号出入口临时竖井开挖支护主体导洞及底导洞间通道。边导洞内施做桩下条形基础,人挖孔桩,中导洞内地基加固施做底纵梁及定位钢管柱。中导洞由内向外人工挖孔,施工钢管柱及顶纵梁,回填导洞背后空隙,回填顶纵梁上部空间。导洞间通道内施工部分底板。
其次步开挖支护导洞间土体,完成主体扣拱,向下开挖土体,施做拱部二次衬砌,逐段跳拆小导洞。
再次继续向下开挖土体直到中板,施做侧墙中板。
最后继续向下开挖土体直到底板,逐段跳拆小导洞,铺底,浇筑底板侧墙,施做车站内部结构。
3.2 施工工艺流程
步序 步序图 文字描述
第
一
步 超前预注浆加固地层,开挖导洞并施作初期支护。上边导洞初支格栅上预留钢筋接头、便于后续钢筋连接。开挖导洞时,先开挖下导洞后开挖上导洞,先开挖边导洞后开挖中导洞。
第
二
步 每个下导洞开挖施工到结构分界里程后,每隔12m施工下导洞之间横通道。
第
三
步 后退施作条型基础,施作中间立柱下底纵梁、部分底板,机械成孔施作中柱、边桩,回填边桩外侧与导洞间的C20混凝土。
第
四
步 上层边导洞中模筑C20钢筋混凝土桩顶冠梁及大拱脚、使其与上边导洞初支及边桩形成整体结构;中间导洞中施作钢管柱、顶纵梁,预留钢筋及防水接头。
第
五
步 上层中导洞内加固顶纵梁。超前预注浆加固地层,对称开挖中跨、边跨拱部土体,施作初期支护。
第 六 步 跳槽逐段拆除导洞边墙,铺设防水层,立模浇筑拱部二衬结构,先施作中跨顶拱二衬,中拱二衬施工完成后,在顶纵梁之间设置临时钢管拉杆,再对称施作边跨顶拱二衬。
第 七 步 向下开挖至站厅中板底设计标高;施作地模,铺设侧墙防水层,浇筑站厅层侧墙、中板结构。
第 八 步 向下开挖至中板下3.4m,架设一道临时钢管支撑,然后继续向下开挖至基底标高。
第 九 步 开挖至底板设计标高处;施作混凝土底板垫层、防水层、底板及部分边墙结构。
第 十 步 拆除钢管横撑;施作剩余侧墙防水层、浇筑混凝土结构,结构封闭后,拆除顶纵梁间钢拉杆杆,施作内部构件。
图3.1 车站施工工艺步序图
4 关键节点质量控制技术措施
4.1 顶纵梁施工质量控制技术措施
钢管柱混凝土达到设计强度的50%后,采用2:8灰土由内向外进行回填压实,按照顶纵梁尺寸和弧度修整平整、圆顺。底模采用15mm厚竹胶板,侧模采用1.5mm厚塑料防水板按照设计弧度固定于胎模上。详见图4.1。
顶纵梁钢筋在地面钢筋加工场制作成型,运输至中导洞内,由内向外分段绑扎分段浇筑,分段部位取纵向梁跨1/4的位置,每次浇注三跨约20m,施工缝垂直于顶纵梁。
顶纵梁纵向主筋采用直螺纹套筒接长,纵梁钢筋绑扎完成后,预埋拱部二次衬砌环向主筋,环向主筋在纵梁施工缝处采用直螺纹套筒连接。由于中导洞空间尺寸较小,无法满足钢筋接头甩茬长度要求,因此,在頂纵梁施工缝处采用全断面I级接头布置。
钢筋经检查符合设计要求后,安装纵向和横向施工缝堵头模板,浇筑混凝土。混凝土采用商品混凝土,地泵入模,由里向外斜面分层连续浇筑成型。采用插入式振捣棒振捣密实。
图4.1顶纵梁胎模示意图
顶纵梁混凝土浇筑完成拆模后,进行顶部防水层铺设,防水层采用2.0mm厚ECB塑料防水板+400g/m2土工布。防水板預留与拱部二次衬砌防水层接头,并采用土工布进行覆盖保护,防止在后续施工过程中损坏。防水层铺设完毕,在顶纵梁两侧采用15mm厚竹胶板支模,灌注顶纵梁与中导洞拱部间空隙,形成对中导洞拱部初期支护结构的支撑,将边跨和中跨扣拱时的土压力传递至纵梁和立柱。工艺流程见图4.2。
4.2 侧墙及逆作接头施工质量技术措施
侧墙厚度为0.8m,中板以上侧墙高3.15m,一次浇注;中板以下、底板以上侧墙高5m左右,一次浇注。模板体系均采用单侧支模型钢三角架可拼装支撑体系。在浇筑中板、底板混凝土时,侧墙部分要比底板顶面向上浇灌30cm高,有倒角的要比倒角顶面高出20cm。在浇灌混凝土前水平埋入一排Φ22@500钢筋,作为侧墙大模板的底部支撑。在施工过程中必须确保此部分侧墙轴线位置和垂直度的准确,以保证上下侧墙的对接垂直、平顺。侧墙模板面板采用钢模板(104型:肋板宽10cm,面板厚4mm),支撑采用横向10号槽钢+8号槽钢三角架斜撑+横向斜向φ50钢管交叉紧固,通过预埋Φ25拉锚螺栓和支座垫块固定。纵向间距同模板竖龙骨间距,距离侧墙表面200mm。见图4.3。
图4.2顶纵梁施工工艺流程图
对于逆筑法混凝土浇筑形成的“反缝”,采取在接缝处加塑料注浆管,待混凝土浇筑完成未终凝前注水泥浆填充;另外待二次浇筑混凝土达到设计强度后,利用已埋设注浆管,进行以环氧树脂为主要成分的高压注浆,使上下混凝土粘结成整体。经高压注浆后,浆液不仅注满水平施工缝隙,而且从上下层混凝土的裂隙毛细孔冒出来,则表明注浆处理成功。
图4.3 侧墙模板支撑体系图
4.3钢管柱安装精度控制技术措施
钢管柱安装精度控制环节关键为柱脚定位,其施工要点为:待底纵梁钢筋绑扎完成后,用线绳定出底板中心,将底板放下就位,粗略调平后,将底板的三根Φ22定位杆下部与纵梁主筋焊接固定在钢筋骨架上,定位杆配置双螺母,螺母选用M22GB41-86。浇筑底纵梁砼前,利用定位杆进一步将底板用精密水准仪调至设计标高,并严格检查底板的平整度。施工中严格保证底板顶面的水平,其板底标高为底纵梁的混凝土顶面标高。定位后,底板下Φ22锚筋固定于底纵梁钢筋上,浇筑底纵梁混凝土时振捣避免碰到底板及其锚筋、定位杆,以防底板位移。详见图4.4、4.5。
图4.4柱脚定位钢板样式图图4.5柱脚底板固定方式图
4 结语
长春地铁南湖大路站从2012年7月份开始施工,各个工序尤其是关键工序的节点严格按照技术措施要求进行施工,施工质量始终保持较高水平,达到了预期的效果。
关键词: PBA工法地铁车站 质量控制
中图分类号:U231文献标识码: A
1引言
近今年来,随着城市轨道交通的迅猛发展,在中心城区施工的地铁线路越来越多,为减少施工对地面交通的影响,采用“PBA”等暗挖工法逐步成为繁华路段常用的施工方法之一,但由于暗挖工法工艺流程的特点限制,渗水等质量隐患也一直困扰着地铁建设技术人员。为进一步提高暗挖车站施工质量,在长春地铁南湖大路站对关键节点做了进一步细化,取得了一定成效。
2概况
2.1 工程概况
长春地铁南湖大路站位于人民大街与南湖大路十字路口,车站跨路口设置,沿人民大街东侧布置,呈南北走向,起讫里程为k22+235.2~+426.9,总长191.7m,为双层三跨岛式车站,采用“PBA”工法施工,车站宽度约23m,覆土厚度约为7.42m,见图2.1。
2.2 工程地质
南湖大路站位于松辽波状平原东缘与吉东山地接址带,属长春波状台地,地势稍有起伏,总体西北高东南低,地面高程220.82~222.78m。地层主要由人工堆积杂填土层、第四系冲洪积粘性土和砂土、白垩纪泥岩组成。车站所处地层从上到下依次为:杂填土、粉质粘土、粘土、粗砂、白垩纪泥岩。车站顶部位于粘土层,底部位于泥岩。
2.3 水文地质
场地范围内有三层地下水,第一层为表层孔隙性潜水,第二层为浅层承压水、第三层为岩石裂隙水。
图2.1 车站标准段结构图
3 總体施工方案及工艺流程
3.1总体施工方案
地铁车站施工共3个施工竖井,分别为1号风道、2号风道及2号出入口临时竖井,车站风道和主体暗挖段采用“PBA”工法,充分利用边桩和中柱形成地下支撑体系,再通过拱部衬砌的形式,为车站主体施工形成完好的封闭支撑体系。
车站开挖按“分块开挖,多洞错进,先支护后开挖,分步开挖”的原则进行作业,在主体拱部二衬施工完毕后,开挖下部土体时采用小型机械开挖。主体结构施工按下列顺序进行:
首先从1号风道、2号风道以及2号出入口临时竖井开挖支护主体导洞及底导洞间通道。边导洞内施做桩下条形基础,人挖孔桩,中导洞内地基加固施做底纵梁及定位钢管柱。中导洞由内向外人工挖孔,施工钢管柱及顶纵梁,回填导洞背后空隙,回填顶纵梁上部空间。导洞间通道内施工部分底板。
其次步开挖支护导洞间土体,完成主体扣拱,向下开挖土体,施做拱部二次衬砌,逐段跳拆小导洞。
再次继续向下开挖土体直到中板,施做侧墙中板。
最后继续向下开挖土体直到底板,逐段跳拆小导洞,铺底,浇筑底板侧墙,施做车站内部结构。
3.2 施工工艺流程
步序 步序图 文字描述
第
一
步 超前预注浆加固地层,开挖导洞并施作初期支护。上边导洞初支格栅上预留钢筋接头、便于后续钢筋连接。开挖导洞时,先开挖下导洞后开挖上导洞,先开挖边导洞后开挖中导洞。
第
二
步 每个下导洞开挖施工到结构分界里程后,每隔12m施工下导洞之间横通道。
第
三
步 后退施作条型基础,施作中间立柱下底纵梁、部分底板,机械成孔施作中柱、边桩,回填边桩外侧与导洞间的C20混凝土。
第
四
步 上层边导洞中模筑C20钢筋混凝土桩顶冠梁及大拱脚、使其与上边导洞初支及边桩形成整体结构;中间导洞中施作钢管柱、顶纵梁,预留钢筋及防水接头。
第
五
步 上层中导洞内加固顶纵梁。超前预注浆加固地层,对称开挖中跨、边跨拱部土体,施作初期支护。
第 六 步 跳槽逐段拆除导洞边墙,铺设防水层,立模浇筑拱部二衬结构,先施作中跨顶拱二衬,中拱二衬施工完成后,在顶纵梁之间设置临时钢管拉杆,再对称施作边跨顶拱二衬。
第 七 步 向下开挖至站厅中板底设计标高;施作地模,铺设侧墙防水层,浇筑站厅层侧墙、中板结构。
第 八 步 向下开挖至中板下3.4m,架设一道临时钢管支撑,然后继续向下开挖至基底标高。
第 九 步 开挖至底板设计标高处;施作混凝土底板垫层、防水层、底板及部分边墙结构。
第 十 步 拆除钢管横撑;施作剩余侧墙防水层、浇筑混凝土结构,结构封闭后,拆除顶纵梁间钢拉杆杆,施作内部构件。
图3.1 车站施工工艺步序图
4 关键节点质量控制技术措施
4.1 顶纵梁施工质量控制技术措施
钢管柱混凝土达到设计强度的50%后,采用2:8灰土由内向外进行回填压实,按照顶纵梁尺寸和弧度修整平整、圆顺。底模采用15mm厚竹胶板,侧模采用1.5mm厚塑料防水板按照设计弧度固定于胎模上。详见图4.1。
顶纵梁钢筋在地面钢筋加工场制作成型,运输至中导洞内,由内向外分段绑扎分段浇筑,分段部位取纵向梁跨1/4的位置,每次浇注三跨约20m,施工缝垂直于顶纵梁。
顶纵梁纵向主筋采用直螺纹套筒接长,纵梁钢筋绑扎完成后,预埋拱部二次衬砌环向主筋,环向主筋在纵梁施工缝处采用直螺纹套筒连接。由于中导洞空间尺寸较小,无法满足钢筋接头甩茬长度要求,因此,在頂纵梁施工缝处采用全断面I级接头布置。
钢筋经检查符合设计要求后,安装纵向和横向施工缝堵头模板,浇筑混凝土。混凝土采用商品混凝土,地泵入模,由里向外斜面分层连续浇筑成型。采用插入式振捣棒振捣密实。
图4.1顶纵梁胎模示意图
顶纵梁混凝土浇筑完成拆模后,进行顶部防水层铺设,防水层采用2.0mm厚ECB塑料防水板+400g/m2土工布。防水板預留与拱部二次衬砌防水层接头,并采用土工布进行覆盖保护,防止在后续施工过程中损坏。防水层铺设完毕,在顶纵梁两侧采用15mm厚竹胶板支模,灌注顶纵梁与中导洞拱部间空隙,形成对中导洞拱部初期支护结构的支撑,将边跨和中跨扣拱时的土压力传递至纵梁和立柱。工艺流程见图4.2。
4.2 侧墙及逆作接头施工质量技术措施
侧墙厚度为0.8m,中板以上侧墙高3.15m,一次浇注;中板以下、底板以上侧墙高5m左右,一次浇注。模板体系均采用单侧支模型钢三角架可拼装支撑体系。在浇筑中板、底板混凝土时,侧墙部分要比底板顶面向上浇灌30cm高,有倒角的要比倒角顶面高出20cm。在浇灌混凝土前水平埋入一排Φ22@500钢筋,作为侧墙大模板的底部支撑。在施工过程中必须确保此部分侧墙轴线位置和垂直度的准确,以保证上下侧墙的对接垂直、平顺。侧墙模板面板采用钢模板(104型:肋板宽10cm,面板厚4mm),支撑采用横向10号槽钢+8号槽钢三角架斜撑+横向斜向φ50钢管交叉紧固,通过预埋Φ25拉锚螺栓和支座垫块固定。纵向间距同模板竖龙骨间距,距离侧墙表面200mm。见图4.3。
图4.2顶纵梁施工工艺流程图
对于逆筑法混凝土浇筑形成的“反缝”,采取在接缝处加塑料注浆管,待混凝土浇筑完成未终凝前注水泥浆填充;另外待二次浇筑混凝土达到设计强度后,利用已埋设注浆管,进行以环氧树脂为主要成分的高压注浆,使上下混凝土粘结成整体。经高压注浆后,浆液不仅注满水平施工缝隙,而且从上下层混凝土的裂隙毛细孔冒出来,则表明注浆处理成功。
图4.3 侧墙模板支撑体系图
4.3钢管柱安装精度控制技术措施
钢管柱安装精度控制环节关键为柱脚定位,其施工要点为:待底纵梁钢筋绑扎完成后,用线绳定出底板中心,将底板放下就位,粗略调平后,将底板的三根Φ22定位杆下部与纵梁主筋焊接固定在钢筋骨架上,定位杆配置双螺母,螺母选用M22GB41-86。浇筑底纵梁砼前,利用定位杆进一步将底板用精密水准仪调至设计标高,并严格检查底板的平整度。施工中严格保证底板顶面的水平,其板底标高为底纵梁的混凝土顶面标高。定位后,底板下Φ22锚筋固定于底纵梁钢筋上,浇筑底纵梁混凝土时振捣避免碰到底板及其锚筋、定位杆,以防底板位移。详见图4.4、4.5。
图4.4柱脚定位钢板样式图图4.5柱脚底板固定方式图
4 结语
长春地铁南湖大路站从2012年7月份开始施工,各个工序尤其是关键工序的节点严格按照技术措施要求进行施工,施工质量始终保持较高水平,达到了预期的效果。