地铁盖挖逆筑法施工的结构防水措施探讨

摘　要：盖挖逆筑法以占道时间短、对周边环境影响小的优点，被广泛运用于交通复杂的城市中心区地下建筑物施工。本文对地铁车站的盖挖逆筑法施工及结构防水质量控制进行探讨，供同行借鉴参考

关键词：地铁；盖挖逆筑法；防水措施
“盖挖法”是明挖施工法的一种，它与传统明挖法的不同在于先采用明挖法修筑隧道结构顶板，恢复地面交通后再转入地下开挖和修筑结构，在日本称之为Slab Substitute Shore，简称SSS工法，指用楼板代替支撑的方法。“盖挖逆筑法”则是指地下开挖和修筑结构同时自上而下逐步施工的方法。在进行盖挖逆筑法施工中的结构防水质量的好坏直接影响工程质量，如何采取结构防水措施，确保工程质量是地铁建设人员时常讨论的重要课题。
一、工程概况
　　1.施工情况
　　某车站总长189.9m，标准段宽20.9m，底板埋深约29.0m。车站为三层三跨盖挖岛式结构，共设2座风道，7个出人口。其中1,7号出入口与1号地下通道相连，2,6号出人口与2号地下通道相连，1,2号通道与A站交通枢纽相连。
　　车站主体采用盖挖逆作法施工，顶板以上主要施工顺序为先北后南两半幅分期施工。在基坑围护结构以及中间桩基、立柱施工完毕后，基坑开挖至结构顶板处，浇筑顶板结构后恢复路面;再施工出入口及风道。在顶板结构的保护下，从上至下施作车站主体结构。
　　2.工程建设环境条件
　　本车上在该站位处有2个已建的人行过街地道，直接影响车站的埋深。2个地道与公交枢纽的客流转换层相通，车辆的过街与地铁相通方便客流换乘。车站结构施工时需要拆除部分1号、2号地下通道，施工完毕后恢复。另外，该段地下有多条市政管线，其中雨水、污水、上水、电信对主体施工影响较大。
　　3.水文地质条件
　　地下水概况:上层滞水分布不均，水位高低变化很大(勘察时未见)，主要受大气降水、绿地灌溉和自来水、雨水、污水等地下管线的垂直渗漏补给;场地内层间潜水普遍分布，含水层主要在卵石圆砾⑦层，中细砂⑦:层中;承压水的含水层为细中砂⑧3及卵石圆砾⑨层。
　　4.车站结构处的工程地质条件
　　A站区内第四纪土层厚度约50m，由粘性土、粉土、砂类土、碎石类土交互沉积而成。
　　(1)结构底板持力层为卵石圆砾、中细砂、粉土及粉质粘土，均属VI级围岩。岩土体稳定性较好，但由于结构底板附近普遍赋存地下水，在水头压力作用下可能产生流土现象。
　　(2)边墙穿过的岩土层基本为VI级围岩，结构边墙围岩土体稳定性相对较好，但由于存在饱和粉土，自稳能力差，在地下水作用下强度大大降低，易发生坍塌。
　　二、工程难点及措施
　　针对该工程的地质条件、周边环境条件以及分幅盖挖逆作的施工方法，经过认真分析，认为存在以下几个特点:
　　(1)地面交通组织与交通疏导难
　　由于地铁车站位位于某商业大街下，还有众多的写字楼、超市、餐馆等，交通十分繁忙，交通组织与交通疏导难度很大。
　　(2)站位地下水影响
　　虽然A站地下水位不高，在站体范围内未见承压水头，但是地层呈明显的粘土与其他透水地层互层分布;上层滞水和层间潜水较多，降水较为困难，土体自稳能力较差。这给车站施工带来了一定的难度。
　　(3)中桩直径大、深度长
　　中桩桩基部分直径达1500，深度基本在地面以下53 m处，直径大且深度深，钢管柱施工精度要求非常高，尤其为了保证中桩在车站底板结构以下的1500桩基与底板上部800钢管柱连接的整体性、垂直度、牢固性、施工安全及安装精度，使得中桩施工成为本工程的关键工序。
　　(4)由于施工节点多，防水层不连续，而车站的防水要求等级为一级，施工缝、变形缝等特殊位置的防水往往不易处理，结构能否做到不渗不漏，是制约工程成败的关键。
　　三、车站主体结构施工技术
　　由于该车站结构变化较大，工程设计施工图随现场施工进度和实际情况随时进行调整和完善，因此，针对工程特点和难点，采用的主要施工技术有以下几个方面。
　　1.边桩施工
　　A车站主体结构施工以混凝土钻孔灌注桩作为基坑围护结构。该桩设计直径分为800和1000mm两种形式;桩中心距分为1200, 1300, 1500mm三种;桩间土采用挂网喷射混凝土找平，以保持桩间土稳定，桩顶不设冠梁，桩主筋锚人结构顶板。混凝土钻孔灌注桩总数为329棵，最大桩长30.6 m。
　　1.1施工流程
　　灌注桩施工分为成孔和成桩两大阶段。成孔阶段分两次进行:上部自地面沥青混凝土面层底面向下5—6 m采用人工开挖探坑;下部采用冲击钻成孔，泥浆护壁。成孔后一次灌注成桩。
　　1.2施工要点
　　(1)人工挖孔前辅助工序的施工
　　以桩位为中心，自现况地面下挖3.5 m x 3.5 m见方、30 cm深的土槽，沿人工挖孔外轮廓线(保证孔口内径1.8m)砌筑砖模，浇注C15混凝土。同时设置安全软爬梯、埋设安全带固定栓点，布设通风、照明线路。见图1。
　　
　　图1  人工挖孔地面平面布置图
　　(2)人工挖探坑
　　施工时采用间隔钻孔，即“隔二打一”的跳打方式，严格按线位控制桩中心。自地面以下5—6 m由人工进行挖探坑。探坑要连续施工，第一次开挖厚度为1.0m,以下每层开挖厚度为0.9 m。每下挖lm，支混凝土护筒模板，及时浇注C15混凝土，振捣密实。每挖lm，要核对桩孔直径、垂直度和中心偏差，及时修正并做好记录。
　　探坑壁周采用现浇钢筋混凝土C15护壁，护壁结构形式为斜阶形(见图2)。
　　
　　图2  人工挖探坑分节施工示意图(m)
　　(3)冲击钻成孔
　　人工挖探坑施工完毕后，改用冲击钻机成孔并进行泥浆护壁。
　　(4)桩底注浆
　　每桩预埋2根压浆管至桩底，注浆终止压力不小于2MPa，注浆量约为2—3m3,浆液配比、是否添加外加剂及掺量则根据地层情况现场确定。
　　2.中桩(柱)施工
　　A站车站主体共有中桩60根，横向间距为6100mm，纵向间距为6500mm。车站底板以上为800mm钢管柱，内灌注C40免振无收缩混凝土;底板以下为1500mm基桩，内灌C30免振捣混凝土。
　　2.1施工工序流程
　　根据施工图进行桩位的放线、定位——成孔——吊装钢筋笼——浇注基桩混凝土——钻孔取芯——抽泥浆——凿杯口混凝土——二次浇筑基桩混凝土——测定钢管柱底高程及定位器中心——安装定位器——填注高强树脂浆液——吊装钢管柱——钢管柱上口固定——杯口浇注水泥浆液——吊放钢管柱内钢筋笼——浇注钢管柱内混凝土。
　　2. 2施工要点
　　(1)中桩成孔与边 桩的施工工艺基本相同。人工挖孔部分的有效内径定为1.8m。
　　(2)人工成孔段采用C25钢筋混凝土护壁，并且在混凝土中掺加适量早强剂。护壁厚度200mm。
　　(3)冲击桩孔直径为1.5 m，分级成孔。一级成孔孔径1.0m，二级扩孔至1.2 m，三级扩孔至1.5m。冲击成孔中如发现偏孔时，要回填片石至偏孔上方300——500mm，然后重新冲孔。在钻孔过程中要控制钻头在孔内的升降速度，以防冲刷孔壁或在钻头下方产生负压而造成孔壁坍塌。
　　(4)定位器安装
　　自动定位器呈十字锥形，由型钢组焊而成。锥底宽度比钢管内径小5mm(单侧)。主要包括锥形引渡板、定位十字板等构件。其中，锥形引渡板实现对钢管柱的引渡功能，并控制钢管柱的垂直度，限定钢管柱的水平位移;定位十字板承托钢管柱，并控制钢管柱的水平位置及标高;定位器的制作质量必须严格控制，以保证其具有足够的强度、刚度及精确度，并确保钢管柱安装时，定位器不发生破坏、变形、移位现象，和提供所要求的精度。定位器安放位置见图3。
　　(5)钢管柱上口固定支架安装施做方法见图4。
　　(6)钢管柱的安装
　　由于钢管柱下端平面位置、标高、垂直度已由定位器确定，所以钢管柱上端空间位置校定后，即可认为钢管柱顶与管底在垂直方向投影重合，钢管位置己精确定位。
　　(7)灌杯口水泥浆液
　　杯口处以水泥浆掺3/1000铝粉代替混凝土。施工时将水泥浆注浆管布设在钢管柱管壁外侧，并用绑丝将其多处固定，随钢管柱下放至杯口注浆底部。以注浆量控制杯口水泥浆液的灌注位置。
　　3.结构防水的施作
　　车站迎水面结构采用防水混凝土进行结构自防水，抗渗等级为S10。
　　结构顶板采用厚度为2.5mm的单组分聚氨醋涂膜柔性防水层，仅在顶板与桩头之间以及局部内衬墙与柱面采用膨润土进行防水处理，用量不小于3 kg/m2(见图5、图6)。
　　
　　图5 车站顶板标准断面防水图
　　
　　图6  车站顶板变形缝处防水
　　变形缝采用双层厚度各1.5mm的冷自粘防水卷材进行加强防水处理，粘贴范围为变形缝两侧各50cm，纵向与聚氨醋涂膜防水层的涂刷范围等长。顶板下侧墙处施工缝设置形式见图7。
　　
　　图7  顶板下侧墙处施工缝设置形式
　　顶板变形缝防水构造形式见图8。
　　
　　图8  顶板变形缝防水构造形式
　　结构顶板上的施工缝和变形缝存在交叉点，其防水构造见图9。
　　　　
　　图9 施工缝和变形缝交叉部位防水结构图(mm)
　　3. 4监控量测
　　由于该站周围环境复杂，邻近建筑物、地下构筑物和地下管线众多，因此，在整个施工过程中对地层位移、附近建筑物和地下管线等保护对象进行了必要的监控量测。监测的内容及项目主要包括:基坑周围地表沉降、周围建筑物的沉降及倾斜、周围地下管线沉降，地层和地下水位变化(围护结构裂缝及渗漏水观察、地下水位量测、孔隙水压力、地层土体水平位移、地层土体垂直位移)。
　　随着监控量测工作的进行，通过对大量的监控量测信息的反馈和分析，及时了解了地层位移、结构变形、附近建筑物、地下管线的实际状态，并根据对比分析设计条件与现场实际的差异，实时地确定和调整了施工工艺，确保了工程施工的安全;也正确地估计到了施工过程中支护体系的稳定性;掌握了结构施工对周围环境的影响，为临近建筑物及地下管线的安全提供保证。
　　四、结束语
　　盖挖逆作法修建地铁车站在国外早已广泛应用，它已成为在交通繁忙的城市中心修建具有综合功能的地铁车站的一种有效方法。经过对目前施工情况的分析和检测表明，该项工程所采用的各项施工技术措施科学合理，完全满足设计的需要，工程效果显著。