复杂条件下地铁车站施工关键技术浅议.doc

复杂条件下地铁车站施工关键技术浅议

　　摘 要：基于多项城市轨道交通工程地铁车站施工项目的研究，总结了地铁车站明挖法施工涉及的几项关键技术，并对这些施工技术进行了分析、归纳。

　　关键词：城市轨道交通 地铁车站施工 明挖法 基坑降水 土方开挖 防水 关键技术
　　地铁车站施工面临着复杂的施工条件，为顺利完成施工任务，研究并掌握复杂条件下地铁车站施工技术尤为重要。本文主要针对“明挖顺做法”地铁车站涉及的深基坑降水技术、基坑土方开挖技术、防水施工技术进行研究。
　　1 地铁车站复杂施工条件
　　地铁车站施工面临的复杂条件体现在：地铁车站一般建设在城市地带，人口密集，施工场地狭窄；施工占用并挖掘城市道路，施工与交通相互影响，为保证交通，需要交通疏解，但施工围挡、占道时间严格限制；地质条件、周围环境复杂，施工场地地下管线密集，周边建构筑物多，施工在确保地下管线、建构筑物安全的条件下进行；地铁工程设计使用年限为100年，对施工质量要求严格。
　　2 深基坑降水技术
　　明挖法地铁车站，基坑开挖深度超过地下水位时，必须进行基坑降水。
　　2.1 基坑降水作用
　　基坑降水的作用体现在：疏干基坑开挖范围土体中的地下水，保持水位在基底以下0.5～1.5m，确保地铁车站施工无水作业；降低基坑开挖范围土体中的水位，提高基坑被动侧土体强度，减少坑底隆起和围护结构的变形量，控制坑外地表沉降，确保降水不影响邻近建筑物及地下管线正常使用；提高开挖过程中土体及基坑的稳定性，防止流沙、土层纵向滑移等不良地质作用的发生，保证基坑稳定；降低承压含水层水头高度，降低动水压力，防止基坑底部隆起及地下水突涌，确保基坑稳定性。
　　2.2 降水不当的风险分析
　　承压水处置不当将造成基坑安全风险，引起周边环境破坏。基坑安全方面的风险体现在：坑底隆起，严重时发生基坑突涌，围护结构抬升，围护结构侧壁渗流等工程风险。周边环境破坏体现在：地面塌陷，建筑构筑物破坏，管线破坏，道路破坏等风险后果。
　　2.3 基坑降水方法
　　依据水文地质情况，潜水采用疏干方法进行，承压水采用减压降水方法。降水方法有：集水明排，轻型井点及多级轻型井点，喷射井点，电渗井点，管（深）井井点等。地铁车站施工多采用基坑内、外设管井井点的方案，并配合“按需降水”等控制措施。
　　2.4 基坑降水设计
　　降水、减压结合开挖阶段提前进行，并控制降水、减压量，做到分层降水、按需降水和动态调整。
　　2.4.1疏干井设计
　　布置原则按照单井降水面积经验值，结合拟建场区土层特征、基坑形状及尺寸确定。均匀布置在不影响工程处，避开加固区域及支撑，避免布置在主体梁、桩、格构柱，主要施工运输通道。交替分布，方便地下水汇集，确保主疏干效果。
　　井数通过面积控制法以公式计算，井数=基坑面积/单井降水面积；井深按照综合分析法确定，根据基坑开挖深度，结合开挖范围内土层性质确定。
　　基坑疏干性涌水量估算，公式：总涌水量=根据勘察资料集合土层性质确定的系数×基坑面积×疏干含水层厚度。日抽水量计算，公式：平均日涌量=平均日单井涌水量×抽水井个数。抽水天数计算，公式：抽水天数=基坑疏干性涌水量/平均日涌量。
　　2.4.2 减压降水设计
　　根据开挖深度、水文条件及土层渗透参数进行基坑突涌可能性评价，突涌评价按照最不利原则采用安全系数法进行，当基坑底板至承压含水层顶板间的土压力大于等于安全系数下承压水的顶托力，基坑是稳定的，否则便有突涌可能，存在突涌可能时布置减压井。减压井按照以下原则进行布置：间距、深度、孔径依据水文地质条件、总涌水量、单井降水能力计算结果结合工程经验确定；布置位置以不影响基坑开挖为原则；尽可能减小降水对周围环境的影响。
　　2.5 降水应急保障预案
　　设置一定数量的减压、回灌井，发生突涌、过量沉降等危害时采取坑外减压、回灌等应急措施。为稳定和抬高局部因工程降水而引起的地下水位降低，防止地下水位持续下降造成地面沉降，适时进行地下水回灌。当开挖深度达到减压井启动深度后，根据减压井抽水量及观测井内承压水位监测值，确定开启的减压井数量、抽水速率，控制承压水水位，控制减压降水对环境的影响。
　　2.6 降水监测
　　施工过程中，对地下水的水位、水量、水质、水温及流速流向等，在降低地下水位，疏干基坑涌水以及采取的基坑支护、回灌等工程措施下，随时间变化监测，以保障基坑开挖施工顺利进行和保护周围环境不受影响。在基坑内外布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行。地下水位监测与地面沉降变形监测做到相互配合。
　　3 基坑土方开挖技术
　　3.1 技术特点
　　基坑土方开挖是车站施工中风险最大的分项工程，包括降水、开挖、支撑、结构和监测等多道工序作业，相互干扰大，协调难度大，且持续时间长。
　　3.2 施工技术
　　地铁车站基坑土方开挖，运用“时空效应”理论，按照“分段、分层、分块、对称、平衡、限时”施工要点，遵循“竖向分层、纵向分段、横向分块，随挖随撑”施工原则，按照车站混凝土结构施工缝等分段实施。
　　执行“地墙接缝探挖”制度，先掏槽开挖地墙接缝位置到开挖面以下 2～3 米深度，无漏砂、漏水现象方可继续开挖；基坑宽度大于20m时，预留地墙边土堤护壁，先掏槽开挖基坑中间的土方，利用预留土堤抑制因开挖卸载而引起的基坑变形，最后挖除预留土堤。做到支撑及时安装，并施加预应力，及时施作钢支撑及临时格构柱，自开始开挖至支撑安装完毕的时间控制在24小时内。基坑开挖到基底标高，及时封闭垫层混凝土，浇筑底板混凝土。
　　执行“开挖任务单”和“碰头会”制度，加强开挖与支撑的协调管理，保证各工序协调作业，从而达到快速、及时，减少无支撑暴露时间，控制基坑变形。
　　4 防水施工技术
　　4.1 技术特点
　　防水施工质量，对于保证地铁地下车站投入运营后，运行安全、设施安全至关重要。车站主体结构、出入口通道及机电设备集中部位，防水等级为一级，结构不允许渗水且表面无湿渍。
　　4.2 施工技术
　　遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则，以保证车站混凝土结构自防水施工质量为根本，施工缝、后浇带、变形缝、诱导缝等接缝防水为质量控制重点。
　　防水施工质量通过围护结构，接头防水，主体混凝土自防水，主体结构外防水及施工缝、变形缝，结构接口部位防水等各环节的防水质量综合体现，必须加强施工全过程控制，确保工序质量。
　　预铺反粘防水技术，可有效解决底板防水层和外放内贴法施工工艺的外墙防水层的蹿水问题。遇水膨胀止水胶是一种遇水膨胀的聚氨酯类无定型膏状体，具有对不同基面的适应性，适用于密封结构接缝和管、线周围的防渗漏，可解决施工缝、后浇带、变形缝、穿墙管、立柱等车站重点部位防水问题。
　　5 结语
　　未来的城市轨道交通建设，将更加注重绿色施工技术的应用，如“基坑施工封闭降水技术”，该技术在基坑四周采用增加渗透系数较小的封闭结构，有效阻止地下水向基坑内部渗透，只抽取开挖范围内少量地下水，能减少工程施工对地下水的开采和污染，必将在未来的地铁车站施工中得到推广。
　　[1] 地铁设计规范.GB50157-2013. 中国建筑工业出版社
　　[2] 地下铁道工程施工及验收规范.GB50299―1999（ 2003年版）.中国计划出版社
　　[3] 建设部综合勘察研究设计院.建筑与市政降水工程技术规范.中国建筑工业出版社
　　[4] 本书编委会.建筑业10项新技术（2010）应用.中国建筑工业出版社