地铁车站主体盖挖支撑体系施工工艺

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摘要：随着经济的飞速发展及全国各大城市掀起的地铁建设热潮，使地铁在城市特殊、繁华地带的建设难度逐渐加大。传统的大开挖工艺已无法最经济、可行地施做车站，此时盖挖法施工则成为特殊地段地铁建设的首选施工工艺，在此特别阐述一下盖挖法施工中重要的一部分支撑体系的施工。

关键词：盖挖支撑体系、桩底注浆、水下混凝土、格构柱、定位

1.工程概况

天津地铁6号线红旗南路站，除与3号线T型换乘段以外均采用盖挖法施工，标准段为二柱三跨矩形钢筋砼三层框架结构，基坑开挖深24.23m、宽26.96 m。车站盖挖支撑体系由围护结构+格构柱组成，其中围护结构形式分别采用1000mm的连续墙并有400mm截面托起主体顶板，格构柱支撑体系车站标准段部分采用32根GZ－1（4L200×24mm等边角钢长26.46m、基础为φ1500mm、深28m的C30钻孔灌注桩）支撑；端头井部分采用16根GZ－2（4L200×24mm等边角钢长28.67m，基础为φ1500mm、深31m的C30钻孔灌注桩）支撑。本站设计的格构柱是永久及临时柱相结合的方式，所以对柱体的定位、高程要求极高，施工过程中必须严格控制下放格构柱的位置、高程及垂直度。

本区地层为第四系全新统人工填土层Qml、第Ⅰ陆相层Q43al、第Ⅰ海相层Q41m、第Ⅱ陆相层Q41al、第Ⅲ陆相层Q3eal、第Ⅱ海相层Q3dmc，岩性主要为粘性土、粉土及粉砂。地下水位埋深1.5～3.5m,水位变幅1.0～3.0m。

2.总体施工方案

本盖挖法施工段设置格构柱将顶板撑起，所有的格构柱均由专业的厂家加工，加工好后到现场来拼接吊装。所有桩基采用旋挖转机施做，钻孔时采取跳二钻一的方法。格构柱及基础桩砼灌注桩的工艺流程如下：场地平整测量放线施做砼锁口测量放线埋设钢护筒钻机就位钻进检孔、清孔下放钢筋笼下放工具柱并定位灌注水下混凝土回填孔壁空隙。

3.钻孔灌注桩、格构柱柱主要施工方法及措施

3.1钻孔灌注桩施工方法

3.1.1钻孔

场地平整后，由测量人员精确放出桩中心点及十字形控制线，并设好护桩，既可开始搭设一外宽2.3m、内宽1.7，厚0.15m的C20砼方形锁口，达到一定强度之后埋设护筒。护筒埋设好后，钻机即可就位，调试运转正常，并对钻机平整度和钻杆垂直度精确定位，使之与桩基中心重合，然后开始钻孔。

3.1.2检孔及清孔

钻孔达到设计标高后，采用自制笼式探孔器检孔，并对永久柱的桩基采用超声波抽检。如发现沉碴厚度超过设计标准，可采用旋挖钻机下钻旋挖清孔，如有必要，也可采用泥浆置换法清孔。

3.1.3钢筋笼加工及吊装

钢筋笼在钢筋加工场制作一次成型，加工尺寸严格按照设计图纸及规程要求施作。用50t汽车吊起吊安放钢筋笼，下放到设计标高后，用2根钢筋将钢筋笼吊挂在砼锁口上，以防止钢筋笼上浮或触及孔底。

3.1.4水下混凝土浇筑

清孔，下钢筋笼及结构柱之后，立即浇筑C30水下混凝土，采用Φ300mm钢导管，导管使用前进行水密承压和接头抗拉试验。混凝土采用商品混凝土，配合比符合设计及规范要求。

3.1.5灌注桩桩底注浆

为保证格构柱基础桩桩底密室须进行压浆处理，在下放钢筋笼之前须预埋3根φ25mm注浆管（钢管），插入桩底300mm，并与基础桩钢筋笼绑扎或焊接固定。注浆导管底部250mm范围内开设φ6～8mm注浆孔，孔间距50mm，共6排，梅花型布置。孔口用电工胶布包裹，后再用编织袋包扎，确保注浆前管壁密实性，以免灌注桩浇注时，注浆管被填实。注浆作业宜于成桩5～7d后开始，先用清水施压劈裂注浆孔，水量不宜过大，注浆管开通后即可停水。注浆作业与成孔作业点距离不宜小于10m。注浆导管应均匀布置，每根灌注桩至少预埋3根注浆导管。注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，过筛后与水搅拌，浆液水灰比宜为0.5～0.6,注浆流量不超过75L/min,终止注浆压力不小于1.5Mpa。停止注浆后，为防止注浆回流，应在注浆管上设置具备逆止功能的单向注浆阀。其位置距管底450mm。后注浆完成20d后，应对灌注桩进行承载力检验，检验数量不少于3根。对桩身进行完整性检测，其抽检数不少于总桩数的20%。

3.1.6水下混凝土灌注的技术要求及特殊情况处理措施

1）首批混凝土浇筑量应保证导管底口埋入混凝土中不小于1.0m，浇筑过程中混凝土面应高于导管下口2.0m，每次拆除导管前应保证其下端被埋入深度不大于6.0m。

2）在浇筑过程中，要避免导管对已下放到位的格构柱产生冲击。混凝土浇筑的全过程由技术部门专人负责并做好记录。

3）断桩处理：灌注过程中，如因机械故障、堵塞、操作失误等，造成断桩事故，应及时向监理及设计报告，研究补救措施。如断桩发生在混凝土灌注初期，钢筋笼埋深不大时，应在混凝土凝固前，立即提出钢筋笼，并报监理检查后，在原位重新钻孔至设计标高，重新灌注水下混凝土。

如发生中后期，钢筋笼埋深过大，已无法提出时，应精确测定断桩面标高并马上拔出导管，立即进行清洗并排查引起断桩的原因。在混凝土初凝前，重新将导管插入孔中，进行二次灌注。导管插入前，应密封导管口（可采用管口封盖钢板，钢板用铁丝从导管中穿出固定在漏斗口，同时在接缝处涂抹黄油，并外包塑料布，以保证密闭不透水）。导管可采用加压等方法，应插入首次灌注混凝土埋管时引起的混凝土软弱面以下。导管插入后，在导管及漏斗中灌满混凝土，然后剪断铁丝，借助混凝土压力，将钢板冲开，恢复水下混凝土的正常灌注。

如因其它原因未能及时处理且混凝土已初凝，导管无法再次插入混凝土面以下，则应会同监理、设计单位、业主三方，研究其他如采用冲击钻重新成孔或补桩等补救措施，以满足需要。

4）成桩质量检验：在监理工程师在场的情况下，按照设计、监理及规范的相关规定对桩基成品进行无损检测。

3.2格构柱加工及吊装

格构柱是永久及临时柱相结合的方式，所以对柱体的定位、高程要求极高，施工过程中必须严格控制下放主体的位置、高程及垂直度。格构柱支撑体系共设48根，每根格构柱由四根L200×24mm等边角钢长+缀板（间距为500mm，四面设置）拼接而成。

3.2.1格构柱制作要求

1）格构柱角钢、缀板采用Q345B,托板、肋板、栓钉等采用Q235B;焊接材料相对应采用E50XX型焊条及E43XX型焊条。

2）所有钢结构的构件在制作前需放样，核对无误后方可下料制作。板材剪切下料后，应进行边缘加工，其刨削量不应小于2mm，除按规范要求注明外应满足最小焊缝长度>80mm。

3）格构柱制作组装中所有焊缝质量等级均应符合GB50205-2001二级标准。钢结构焊接应按《建筑钢结构焊接规程》有关规定执行，钢材的规格及材质应符合设计要求，格构柱与肋板的焊接及格构柱拼装焊缝须进行超声波探伤检验。

4）格构柱上预留孔洞，应在工厂先冲孔，后成型，不允许在格构柱上现场烧孔，严禁采用气割成孔和扩孔。格构柱拼接组装时，应在组装平台上进行，并按照工厂组装位置进行组装，保证两段构件在同一中心线上，组装后的格构柱堆放在支承梁上，支承梁间距4～5m，并保证支承梁梁顶在同一水平标高。

5）格构柱角钢上所有焊接工作均须在吊装前完成，禁止在格构柱受力以后进行焊接作业。

3.2.2格构柱运输及吊装

格构柱吊装定位是整个工程的重点及难点，现采用格构柱与桩基钢筋笼分离吊装并利用格构柱的自重来控制其垂直度，利用砼锁口及吊耳的准确标高来控制格构柱的高程。

1）桩置测量采用莱卡全站仪整体测设并放砼锁扣具置及结构尺寸，施工完砼锁口后测量锁口顶标高并定出格构柱吊耳的准确标高来控制格构柱的准确标高。然后在锁口上放出格构柱的护桩，确定穿槽钢的具置来控制格构柱的准备位置

2）由于格构柱长26～28m多，吊装过程需采用两台吊车互相配合起吊防止格构柱底部戳地变形。操作时一台吊车在顶部两点起吊，同时另一台吊车起吊格构柱底部，使格构柱上端起吊过程中其底部也脱离地面，辅吊缓慢放绳，待格构柱完全垂直吊离地面。然后准确对准位下放入桩孔内，将柱下放到设计标高然后穿槽钢并定位。

3)浇筑完砼达到一定强度之后，及时进行回填（利用砂），并将上部突出地面部分格构柱割除防止机械在上面行走时碰撞顶部，影响格构柱的垂直度。

4.小 结

地铁车站盖挖施工中，支撑体系的稳定是后期土方开挖、主体浇注施工安全、顺利进行的保障。格构柱作为支撑体系的一部分，特别是同时又作为车站主体柱时，它的桩基础质量、钢柱的定位尤为重要。实践证明，严格按照以上工艺施做能得到比较好的效果。

参考文献：

[1]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）

[2]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）

[3]《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）

[4]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

从我国当前经济发展的形式来看，房地产经济带动了整个建筑行业的蓬勃发展。因为建筑施工技术和建筑材料仍然存在着诸多问题，造成住宅工程不断出现质量问题，居民生活受到影响。楼板裂缝导致渗漏是当前最为严重的建筑通病之一，不仅处理难度大，而且引发出来的后果严重。裂缝不但影响建筑物的外观，当持续到一定程度还会降低混凝土结构的承载力，破坏建筑的使用性能及用户的安全。结合工作经验，对防止裂缝的发生的具体措施进行总结，并列出有关房屋混凝土的几种施工技术。

1.房屋设计需根据实际情况进行

在施工前期的设计过程中需要考虑到建筑房屋的受力情况，最好采用中低强度的混凝土材料，强度等级控制在C20~C35 范围为最佳，尽量避免使用高强混凝土。为了能够在设计源头对混凝土薄弱部位控制裂缝形成，在进行抗裂计算时需充分考虑抗裂薄弱部位。对于跨度大、体积大的梁，纵向构造钢筋的设置应适当改善，通过合理地改变梁纵向截面的配筋率，较为准确地估算施工荷载、温度变化、应力大小等，这对于构件抗裂性的提高很有帮助。

2.建筑材料的选择应符合标准

在施工过程中选择建筑材料必须要把好质量关，不仅要选择质量好的材料，还要材料满足建筑需要。通过优化混凝土配合比，可以有效地避免混凝土裂缝的形成。

1） 水泥。水化热是水泥材料中的常见问题，是造成混凝土温度裂缝的重要因素。在建筑施工过程中运用到的水泥应当选择大厂生产的水泥，为确保水泥的质量完整，应当积极选用低热水泥。在材料采购过程中，施工单位应派专业人员检查水泥生产厂家的出厂质量证明书，确定水泥的凝结时间、安定性和强度符合施工要求。2） 骨料。房屋建设中使用的骨料（砂、石） 要求比较严格，所选骨料应当满足高质量、高强度、物理化学性能好、无有机杂质的要求。粗骨料最好采用自然连续级配和碎石，碎石最大粒径应小于结构截面最小尺寸的1/4，且小于钢筋间距最小净距的3/4。细骨料最好采用中粗砂。根据相关的建筑材料试验得出：每立方混凝土可降低水泥用量2025kg，减少10kg 水泥，温度降低1℃。3） 外加剂。为减少混凝土开裂需要选择合适的外加剂，这是避免裂缝的有效措施。在所有的外加剂中，粉煤灰对于混凝土的防裂效果是最好的。粉煤灰的使用能有效改善混凝土的干缩性和脆性，降低混凝土的水化热。而木质素磺酸钙属阴离子表面活性剂，对水泥颗粒会产生分散效应，降低水的表面张力。在施工过程中，对混凝土加入水泥重量0.25％的木钙减水剂，就可明显改善混凝土和易性，减少10％左右的拌合水，节约10％左右的水泥，从整体上降低水化热。4） 配合比混凝土的配合比设计好坏将直接关系着混凝土的质量。配合比的设计应当首先要满足强度等级、混凝土性能等基本要求。

3.多种原因引起房屋形成裂缝

混凝土温度和湿度的变化、混凝土自身的脆性和不平衡、混凝土结构混乱是导致工程建设中形成混凝土裂缝的主要因素，其次还有：混凝土原材料质量差、模板变形的不均匀沉降等。水泥在混凝土硬化期间释放出大量水化热，不断提升了内部温度，使得拉应力在混凝土表面产生。

在后期降温过程中，其他部分的约束使得混凝土内部又产生拉应力。

4.进行处理裂缝的施工措施

科学合理的施工技术对于整个房屋建筑而言有着重要的意义，不仅大大降低了建筑的施工成本，还能优化资源配置，在合理分配人力、物力、财力的基础上，发挥出最佳的建筑效果。施工技术的实施，重要意义在于对裂缝的产生有着控制作用，提升施工技术可以有效降低混凝土内外的温差，避免房屋形成裂缝。

4.1 浇筑方法

混凝土施工过程中需要按照以下流程进行混凝土浇筑：自然流淌、水平分层、斜向分段、持续推移、一次到顶等。若混凝土不合格必须退回搅拌站，浇筑过程中绝对不能向已搅拌好的混凝土中加水。混凝土的分层厚度也要准确把握，新一层的混凝土必须在被上层混凝土覆盖前提下才能浇筑，这样能有效防止因时间间隔过长造成施工裂缝。

4.2 振捣方式

在混凝土振捣时应当将进行三道振捣，三道设置要求为：第一道为混凝土的坡角，第二道为混凝土的坡中间，第三道为混凝土的坡顶。

只有三道设置的位置符合要求，并进行合理地配合才可保证振捣覆盖整个坡面，达到预期的效果。在采用振捣棒振捣时必须要把握好振捣棒的插入深度以及振捣时间，将振捣棒插入下层混凝土的深度控制在50mm 以上，振捣棒移动的间距控制在400mm 左右，振捣棒要快插慢拔。当混凝土振捣密实后，要用刮杠刮平混凝土表面，再撒上5~25mm碎石，终凝前用木抹搓平，次数最好在两遍以上。

4.3 温度控制

建筑施工中对混凝土温度控制的方法较多，目前工程建设中通常采用改善骨料级配来避免产生混凝土温度，具体做法为：选择干硬性混凝土，加入混合料，这样可以降低混凝土中的水泥用量。除此措施外，在拌和混凝土时，采取加水或用水将碎石冷却的方法，也可以有效降低混凝土的浇筑温度。在采取措施的过程中，也要随时准备好温度散发，创造更多的散热途径控制混凝土温度。

4.4 改善约束

如果混凝土温度大于气温，就要准确地把握好拆模时间，避免造成混凝土表面出现早期裂缝。进行混凝土浇筑时，水化热的散发会在表面引起相当大的拉应力，就会提升混凝土表面的温度；如果将模板拆除，就会大大降低表面的温度，让混凝土的表面附加拉应力，当水化热应力相互叠加后就会出现裂缝。为了使模板的周转率得到提高，在混凝土的施工中通常要求新浇筑的混凝土尽可能较早的拆模。可在混凝土表面覆盖泡沫海绵等保温材料，能够避免混凝土出现过大的拉应力。

4.5 施工管理

施工人员在施工过程中需要不断提升自己的施工技术，护筋工应当根据实际情况调整改板筋的位移、松绑、踩筋，避免出现踩筋现象。

而加强施工管理又是必不可少的措施，其目的在于保证整个建筑施工能够按照一定的规范有序进行，避免出现施工事故。施工管理还要对钢筋工程的隐蔽验收工作进行加强，这样能够保证混凝土楼板的厚度、强度、钢筋高度和锚固长度能符合建筑施工的要求。楼板找平层厚度也要按照建筑设计的要求，厚度不能过大。当混凝土浇注结束后，应该压平磨光，且一次性完成，这样能使混凝土表面抗裂性能增强。

5.结语

总而言之，裂缝问题在混凝土施工过程中最为常见的问题，裂缝问题一旦解决好不仅可以保证房屋的使用性能，而且可以减少建筑材料不必要的浪费。在选择裂缝的处理方法时，不仅在施工过程采取一定的措施，当施工完毕后还要加强各个方面的管理，做好养护工作，双方面进行才能使裂缝问题得到根本解决。