行业要闻

 

【摘   要】结合某地铁车站的工程概况、地质条件及周边环境情况,介绍了车站盾构始发井土石方开挖施工技术和钢支撑架设施工方法及技术措施,为地铁工程施工积累了经验,并推广土石方开挖技术的应用。

【关键词】地铁车站,盾构始发井,土石方开挖,钢支撑架设,施工技术

 

1、工程概况

      广州市轨道交通某线车站土建工程包含珠江新城站、杨珠区间盾构始发井和车站与始发井之间的矿山法暗挖区间三个分单位工程,西边与杨珠盾构区间相连,东边与珠猎矿山法区间相连。

      工程位于广州市未来中央主城区的中轴线上,花城大道与华夏路交叉口,地处开发中的繁华地段。周围有许多重要建筑,北边为已竣工的中国海关大厦,西南边为中国进出口检验检疫大楼和已停工的名牌大厦基坑,东南为华南第一高楼———西塔的基坑,东北边为待开发商业用地。

2、工程地质条件及周边环境

      1)工程地质。本工程处于珠江三角洲冲积平原,地貌形态为平缓的三角洲冲积平原。车站地层主要包括白垩系红层和第四系土层。车站主体和盾构始发井结构底板大部分位于微风化岩层⑨中,且基坑范围内未发现有淤泥质土、砂层等软弱地层存在。矿山法暗挖隧道洞身范围内主要为泥质粉砂岩全风化岩层⑥、强风化⑦、中风化⑧、微风化⑨。根据围岩分类,隧道围岩为Ⅲ类或Ⅳ类。2)水文地质。本站区范围内地下水主要为孔隙水和基岩裂隙水两类。地下水补给主要为大气降水,受季节影响明显。地层中除填土层上层滞水外,其他地层均为透水或不透水层,基岩裂隙水具有连通性。地下水对混凝土有弱腐性。

3、车站、盾构始发井土石方开挖施工技术

3.1 土方开挖技术

3.1.1 开挖作业顺序

      1)基坑开挖工程根据临时钢管支撑的分布情况及反铲挖掘机的性能,采用反铲挖掘机接力开挖的方式,根据开挖深度和支撑层数的变化适当调整台阶层数。2)冠梁顶部需要放坡段,自地面分段放坡开挖,开挖按设计要求控制坡度,坡度达到设计要求后及时进行挂网,8@200×200钢筋网,并喷射C15混凝土15 cm厚保护边坡稳定。3)待围护结构及桩顶冠梁形成后,分台阶组织开挖,每个台阶各设一台反铲挖掘机同时开挖,土方接力挖到运输便道的自卸汽车上。4)基坑最后剩余土体无法利用台阶接力式开挖的,采取基坑底反铲挖掘机装土,基坑上部龙门吊垂直运输的方式进行土方开挖施工。

3.1.2 开挖技术措施

      1)土方开挖过程中要特别注意市政管线的保护。2)土方开挖到各层钢管支撑底部800 mm处时,及时施作钢围檩和钢管支撑。3)运输便道设专人修整,确保运输安全、提高效率。4)机械开挖的同时辅以人工配合,特别是基底以上30 cm的土层人工开挖为主,以减少超挖、保持坑底土体的原状结构。5)在土方开挖过程中,应加强观察和监控量测工作,以便发现施工安全隐患。6)严禁在挖土过程中碰撞已架设好的钢支撑结构。7)在基坑开挖过程中发现与设计有不同岩层时,及时报驻地监理、业主确认并做好记录、绘制施工工程地质素描图。

3.2 石方开挖技术

      石方开挖采用小药量浅眼弱震控制爆破开挖中风化和微风化岩层。利用已开挖形成和沿围护结构先开挖“V”形隔离槽形成的临空面,沿基坑纵向推进,炮孔为平行于临界面的斜孔,平面呈梅花形布置,小药量,浅孔台阶弱震控制爆破,靠近围护结构预留台阶采用人工凿除(如图1所示)。

3.2.1 炮孔布置与起爆顺序

      炮区至少需要一个侧向临空面,最低抵抗线指向该侧向临空面。为了保证多排孔微差爆破的质量和效果,将炮孔布置设计成梅花形,以利于炮眼间介质的充分破碎,逐排分段起爆。

3.2.2 钻孔

      炮孔采用500 mm~700 mm倾斜炮眼,钻孔前由技术人员用红油漆将炮孔位置准确地标记在已清除表面积土的爆破体上,钎杆卡钎拔不出来时在红油漆旁重新钻孔。

3.2.3 装药与堵塞

      选用防水乳化筒装炸药,装药时先将药包放至设计位置,然后用带有一定湿度的黄土进行堵塞,随后用木棍分层压紧。当炮眼深度大于1.5 m时,可考虑分层装药。上部装药在1.2 m深度,装药为0.3Q,下部装药在眼底,装药为0.7Q,上层药包的埋深应不小于1 m,分层装药既能充分破碎基岩,又能降低爆破震动。

3.2.4 起爆系统

      一般情况下采用非电微差导爆管起爆系统,内装非电导爆管并联后孔外用一至两发导爆管引爆。

3.3 钢支撑架设施工方法及技术措施

3.3.1 腰梁、钢牛腿施工

      1)钢牛腿制作。钢牛腿采用长度分别为466 mm,700 mm和704 mm的三节L90×10的角钢拼焊而成,焊好后的钢牛腿保证两直角连接相互垂直,并有足够的稳定性,不得出现歪扭、虚焊现象。

      2)钢支撑牛腿安装。每层土方开挖至支撑位置后,根据测量组放出的支撑中心线反算出钢牛腿顶面标高,再从此标高下移80 mm,310 mm,530 mm的同一垂直线上打3个25锚栓孔,用环氧砂浆或其他胶结材料注入孔中,并插入直杆锚栓,经一定养护期后,再将钢牛腿套入锚栓上紧螺母,并牢固固定于挖孔桩上。鉴于实际打设时孔眼位置变化,须根据实际锚栓孔间距、相互位置关系用氧焊在钢支架上准确割孔。

3.3.2 钢围檩施工

      1)钢围檩加工。钢围檩采用租赁,断面强度及惯性矩不小于设计要求。依据支撑间距在对应支撑位置焊接挂篮。部分钢围檩采用现场加工,钢围檩截面尺寸为482 mm×300 mm,分段加工,一般半段长度取2个~3个支撑间距,转角部位应根据实际长度加工。2)钢围檩安装。钢围檩随支撑架设顺序逐段吊装,人工配合龙门吊将钢围檩安放于钢支架上,钢围檩安装后应检查钢牛腿是否因撞击而松动,围檩背后受力面人工用风镐凿平。

3.3.3 钢支撑施工

      1)横撑安装。每层支撑安装前先在地面进行预拼接以检查支撑的平直度,拼接支撑两头中心线的偏心度控制在2 cm之内,经检查合格的支撑按部位进行编号,用龙门吊整体吊装就位。中间采用法兰盘连接固定。2)斜向支撑施工。斜撑与围护结构有一定的夹角,不易直接安装支撑并施加预应力,第一层支撑在施作冠梁时将斜撑支座用钢筋混凝土浇筑成45°的三角形反力座,下层支撑安装前先将斜撑支座及钢围檩与预埋在地下挖孔桩的钢板进行焊接,将斜撑支座连成整体,然后进行支撑安装作业,其安装方法与横撑相同。

3.3.4 支撑拆除

      1)钢支撑拆除前,先对上一层钢支撑进行一次预加轴力,达到设计要求以保证基坑安全。2)拆除时应避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂。3)利用主体结构换撑时,主体结构的楼板或底板混凝土强度应达到设计强度。4)钢支撑的拆除时间一般按设计要求进行。5)钢支撑拆除后应进行整理,凡构件变形超过规定要求或局部残缺的应进行校正修补。6)钢支撑应分层堆放整齐,高度一般不超过四层,底层钢支撑下面应安设好垫木。

4、结语

      土石方开挖是一项比较普通的施工工艺,随着社会的发展和进步,城市地铁交通也在迅速发展,往往地铁都是在高楼林立的大厦底下穿过,这就给地铁施工带来许多技术要求,尤其是大面积的车站开挖时,必须保证周边建筑结构和道路交通的安全。在施工过程中,各项工作都是比较复杂和精确的,严格按照地铁工程有关设计规范和施工规范、施工图纸进行操作,有利于保证施工过程中周边建筑物安全以及周边道路交通的正常运营。