摘 要：在地铁车站工程建设过程中，在保证工程质量和工程进度的条件下，控制因开挖引起的周边地层变形尤为重要。采用挖铣组合法可用于超深地下连续墙结构的成槽，具有施工速度快、减小对周边地层干扰，减小不良地质条件下产生的塌孔等现象；大吨位钢筋笼在一次性整体吊装时，重点控制钢筋笼翻转时的操作工艺；基坑土体开挖过程中需加强重点结构部位及周边重点风险源的监控量测。
关键词：地铁车站; 连续墙; 钢筋笼; 成槽
中图分类号：TU 470 文献标识码: A 文章编号：
由于城市地下地质条件的复杂多变、周边环境影响、结构埋藏深浅与邻近既有结构相互影响，以及围岩稳定性难以判断，这些问题决定了地铁工程施工中安全稳定问题应受到特别重视，施工中引起的地表变形，若控制不当不仅危及周边建筑和地下管线安全，还会造成非常严重的经济损失和社会影响[1~4]。因此，地铁车站的建设过程中，在保证地铁本身工程质量和工程进度的条件下，如何安全、经济、有效地控制地铁车站深基坑开挖引起的变形问题，如何保护邻近的建筑、道路和各种管线等显得尤为重要[5,6]。
合肥地铁5号线起于贵阳路站，终止于汲桥路站，全长40.2公里，共设车站33座。其中，北一环路站位于北一环路与蒙城路交口南侧，沿蒙城路南北向布置。车站外包长度274.5米，标准段外包宽度22.1米，端头井外包宽度26.6米，基坑最大开挖深度34.8米。主体采用双柱三跨钢筋混凝土箱形框架结构，附属结构共设置三组风亭组和四个出入口，总建筑面积16820平方米。围护结构采用“厚1.2m”地下连续墙，平均深度33至36点3米，共计140幅。
工程区域地质总体特征为上部颗粒较细，下部颗粒较粗，由上至下大致分层为：①人工堆积层；②第四纪全新世河流相沉积层；③第四纪晚更新世残积地层；④侏罗纪周公山组地层。地下水发育，主要类型有：上层滞水、承压水和基岩孔隙、裂隙水，水位埋深为1.40~4.80m(绝对标高为12.11~17.90m)，平均埋深为2.59m(平均标高为15.05m)。
1地下连续墙施工工艺
地下连续墙厚1.2米、最大深度37m，墙底平均嵌岩深3.5m，最大嵌岩深度19m。连续墙体成槽实用挖铣组合施工工艺，成槽机开挖至岩层部位后换铣槽机进行岩层部分开挖，配合施工。
1.1槽段划分
按照施工图设计的单元槽段长度施工，标准段为6.6m和2.8m，转角处及特殊位置按设计划分。开槽前核对槽段编号、分界线，并做好详细记录，槽段施工时根据顺序分“一期槽段”和“二期槽段”，一期槽段共70幅，二期槽段共70幅，施工时采用跳跃开挖的方法，如图1与图2所示。
1.2 成槽方法
结合地层、施工强度、设备能力等综合考虑，地下连续墙采用抓铣组合法成槽技术。
一期槽段上部较松软地层采取上海金泰46A-60A型成槽机抓土成槽，下部岩层采取徐工85型号铣槽机铣刨成槽；二期槽段采用铣槽一铣到底。一期槽孔的端孔混凝土拔管后形成二期槽孔的端孔，待相邻一期槽孔施工完成后再施工二期槽孔。
1.3 固壁泥浆
泥浆的各项性能指标在连续墙成孔直至混凝土浇筑整个过程中起着至关重要的作用。它不仅约束着城墙深度，影响着施工进度，对接头管的起拔、混凝土浇筑以及墙体质量的控制也尤为重要。
本工程粉细砂地层厚8〜15m，常规的分散性固壁泥浆抑制性差，在抓斗作业中往往产生泥浆急速渗漏、浆面下降，造成槽孔塌孔。研究通过改变泥浆性能及工艺的方法来遏制砂层坍塌的问题，主要方法为研制一种可用于制浆的正电胶凝材料，该类正电胶凝材料更容易向外扩散并吸附于带负电的粉细砂表面形成一道稳定的“泥皮”，起到稳定槽孔的的作用。
虽然泥浆成本较大，但是有效的抑制了槽孔坍塌以及由此带来的埋斗等恶性事故发生，并保证了工期及施工质量。
1.4混凝土浇筑及拔管施工
混凝土浇筑及拔管施工是每个槽段最后是最关键的环节，它关系到槽段的工程质量，故给与了高度重视。
（1）混凝土浇筑
混凝土浇筑过程控制时墙体质量的保证。其主要影响因素包括：①清孔质量——降低含砂率＜6%；②泥浆质量——保证其足够的静切力，使其未清除的岩屑在浇筑过程中悬浮在泥浆中而不下沉；③孔口封闭——浇筑过程中混凝土不得未经导管直接落入槽孔；④及时清除上部絮凝泥浆。
混凝土的和易性或相关成分的兼容性直接关系到混凝土浇筑是否顺畅及墙体质量。因本工程深度大，浇筑导管长，为减少混凝土浇筑过程中可能发生的堵管和接头管铸管现象，在配合比设计过程中十分注重各种原材料的兼容性，在很大程度上降低了堵管、铸管几率。
本工程地下连续墙混凝土坍落度取18～22cm，扩散度34～38cm，浇筑前检测槽段垂直度、沉渣厚度、接头管安装、钢筋笼吊放等。单元槽段内，导管距槽段两端不大于1.5m，两根导管的间距不大于3m，导管插入混凝土的深度不小于2m，亦不大于6m，在槽内砼面上升速度不宜小于2m/h，并使各导管处的混凝土表面高差不大于300mm。槽段内的混凝土连续灌注，最长中断时间不得超过20～30min。
（2）拔管施工
影响拔管施工因素众多，如混凝土原材料的兼容性、混凝土的和易性、孔形、孔斜、混凝土上升速度、混凝土初凝时间、接头管埋置深度、起拔压力控制、清孔质量、泥浆质量等。某个细小环节控制不好都有铸管或塌孔的可能。施工中，一般以压力为主要控制指标，辅以管体深度、混凝土初凝时间控制。拔管压力一般控制在10〜17MPa，初凝时间在10〜15h。拔管设备采用大型液压拔管机，起吊设备采用60吨履带吊。
1.5墙体质量检测
墙体质量检测包含钻芯取样、压水试验、声波检测及混凝土试块检测等。
2车站主体结构施工工艺
2.1 基坑降水
降水井深度及滤水管长度结合地质报告的粉细砂层埋深、厚度等确定，井位应避开支撑及结构梁、柱等。施工前进行抽水试验，结果经设计、施工、监理、业主等各方面共同研究，对降水井点的布置、数量、构造、降水指标、降水监测等各项内容进行降水专项设计并经审查，既要达到降水效果，保证基坑工程安全，又要较好地控制坑外地基变形，确保周边管线和建筑物的安全。本工程地连墙深入中风化岩不透水层中，已隔断坑内外地下水水力联系，在坑内软土层设置疏干降水井进行封闭疏干降水，疏干井深度要求入软岩下1m，施工过程中坑内水位保持在基坑底以下0.5m。降水井井径φ600mm，全孔下放入φ400mm水泥砾石滤水管，滤水管为内径270mm、壁厚≥2mm的钢管，管壁开孔φ60@150×150，滤水管外包两层80目尼龙网，滤水管底部焊接长度1m的沉淀管，沉淀管底口用铁板封死。井深根据车站范围内地层情况确定，井口下回填φ3～7mm圆形、亚圆形砂卵石滤料。滤水管顶部至井口下2m采用中粗砂封填，并做好井口管外的封闭工作。
2.2坑内土方开挖作业
基坑开挖计划选用2台普通液压挖机，2台长臂挖掘机开挖，两台小挖机，两台液压破碎锤、四台风镐。纵向16～22米分段、竖向按钢支撑下50cm分层，土方总体遵循“先中间、后两边”的原则。每小段土方开挖完成后标准段在8小时内完成支撑架设，斜支撑在16小时内完成支撑架设，并施加预应力。
岩层开挖采用综掘机进行岩石破除，配合传送带出渣，拟采用三一重工EBZ160二代悬臂掘进机改造后使用。岩石开挖分为五层，每层层高3m，宽度按照5.0m，分段长度20m，以发挥综掘机的最大经济效能。
综掘机截割顺序为：第一区块→第二区块→第三区块→第四区块→第五区块，改造后的综掘机每次掘进宽度5m，高度3m，截割完一个区块后，沿着掘进方向退出，进行下一区块的掘进工作，如图4所示。切割的岩石落入综掘机铲板的收集头上，收集头上的圆盘耙爪连续运转将粉碎后的岩石装入综掘机一运、再由小型侧卸式装载机转运至转载点，最后在综掘机割完本段退出时，再统一转运设在南端头井附近的渣土垂直运输系统并运至地面。每断面截割工作完成后，退出综掘机进行下一断面的掘进作业。
2.3钢管支撑作业
钢支撑为Q235-B.Fφ609t=16螺旋管，两端打坡口，采用超声波检验，汽车运输至现场。钢围檩采用双榀H500X300X11X18，采用Q235B钢板焊接而成。钢支撑采用50t履带吊吊装，2台100t千斤顶施加预应力。
钢支撑拆除应在主体结构混凝土强度达到80%后进行，拆除时避免瞬间应力释放过大而导致结构局部变形、开裂，采用分步卸载钢支撑预应力的办法。当钢支撑下的结构施做到钢支撑处，并且此时的混凝土达到设计强度时，便可拆卸钢支撑。在钢支撑拆卸前先在各钢管与钢管的接点处架设一托架，起固定钢管作用，然后将预加力端的钢楔卸去，此时松去各钢管连接处的螺栓，螺栓卸下之后，用将钢管吊到地上。
2.4车站主体结构施工
北一环路站为地下四层岛式站台车站，采用双柱三跨现浇钢筋混凝土箱型结构。车站主体环向施工缝每18〜24m（2-3个纵向柱距）设一道，且布置在纵向柱距1/4～1/3附近；车站主体纵向施工缝位于车站主体结构及出入口、站后区间水平施工缝设置在各层板腋角下200mm处，底板水平施工缝设置在底板腋角上500mm处。
主体结构支撑系统采用碗扣式满堂架，混凝土浇筑及养护按大体积混凝土施工工艺控制。主体与出入口通道等附属结构的结合部设置变形缝，变形缝设置35cm宽的中埋式钢边橡胶止水带，侧墙和底板外加设置宽度为35cm的外贴式橡胶止水带，顶板的变形缝内设置两道20×10mm的聚硫密封胶。在结构的顶板、侧墙背水面变形缝内预留200×30的凹槽，并设置接水盒。
3车站监控量测
地铁车站深基坑开挖施工的要点是“控制变形”，主要包括围护结构的变形、基坑外地层的变形和基坑底部土体的变形。基坑开挖产生坑底卸载和侧向卸载，坑底卸载导致基坑开挖面土体回弹隆起；侧向卸载导致坑外土体向基坑内移动，引起围护结构发生水平位移和基坑外部土体沉降。同时,围护结构的侧移和基坑外土体沉降导致作用于围护结构上的作用力产生变化，而作用力的变化进一步引起基坑变形(围护结构的位移、坑底隆起和坑外土体沉降统称为基坑变形)的调整，在这种应力-应变的不断调整过程中，施工如不加以控制，则将发生灾难性后果。
为保证车站周围的建（构）筑物、地下管线的安全，必须从设计和施工两方面进行控制，在施工过程中的监控量测主要内容为：围护桩顶水平位移、沉降监测；围护结构内力监测；支撑轴力监测；中间柱监测；基坑坑底回弹；地表沉降监测；地下管线监测；周边建筑物监测。
4结 语
合肥地铁5号线北一环路站为地下四层岛式站台车站，采用双柱三跨现浇钢筋混凝土箱型结构。其工程地质条件复杂，距地面12m以下分布有8~15m厚粉细砂地层，连续墙墙体成槽作业易坍塌。连续墙体成槽实用挖铣组合施工工艺，成槽机开挖至岩层部位后换铣槽机进行岩层部分开挖。只有严格按照各施工工序开展施工，高标准、严要求，基于监控量测的实时反馈，才能安全高效的完成复杂地质环境下的车站深基坑工程。
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论文作者:丁 飞
论文发表刊物:《建筑实践》2019年11期
论文发表时间:2019/10/29
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