地下车站明挖施工技术总结及BIM技术应用

侯祎帅

（中铁二十局集团第五工程有限公司）

1 工程概况

新建佛山至东莞城际铁路长隆站位于广州市番禺区，车站起讫里程为DK4+840.00～DK5+375.00，车站全长535m，车站站台中心里程DK5+195.00，前后接隧道盾构区间。长隆站基坑采用地下连续墙+混凝土支撑+4道Φ609钢支撑的支护形式，地下连续墙厚度为0.8m。其标准段、扩大段平均开挖深度约21.0m，端头井开挖深度约22.0m，采用明挖顺做法施工。车站负一层净高6.60m/6.65m，负二层净高11.70m/9.46m，顶板厚0.9m，中板厚0.5m/0.4m，底板厚0.9m，侧墙厚0.8m，车站小里程至大里程放坡：2‰。

2 施工技术总结及质量保证措施

2.1 围护结构施工技术总结及质量保证措施

①佛莞城际长隆站导墙采用“┓┏”型整体式钢筋混凝土结构，导墙内径空大于连续墙厚5cm，且顶部高出地面0.2m，导墙顶宽3m，侧壁深度3m，导墙脚坐落于泥土上，不得漏浆。导墙在施工期间，应考虑履带吊、沉槽机等大型设备的施工载荷。导墙宽度与垂直度满足施工精度要求，线性准确，内表面平整无曲线，混凝土底面和素混凝土垫层密贴。需注意，若施工地层为回填土且密实度不高的情况下，需加大导墙深度至原状土，以保证后续地下连续墙施工中不易出现塌孔等情况。

②本站基坑开挖深度约21m，地下连续墙厚度为0.8m，深度约38m。地下连续墙施工采用冲击钻配合液压抓斗成槽机成槽，泥浆护壁，导管法灌注水下C30(P6)混凝土。

根据广东地区富水地层的地质情况采用膨润土和自来水为原材料配置护壁泥浆。泥浆参数与地质地层的适配性会直接影响到墙体质量，因此护壁泥浆在使用前应进行性能试验，且在施工过程中根据地层地质变化及时调整泥浆指标。

钢筋笼在固定的加工场地焊接加工，并使用1台150t和1台80t履带吊抬吊入槽。钢筋笼的主筋上焊接吊环，吊环使用Φ32mm圆钢加工制作，长度根据现场的导墙标高与设计图纸的连续墙顶标高决定。

③临时立柱及抗拔桩施工时测量人员需要对桩位进行逐点放样，并布设护桩。钻机就位后对准孔位并通过提前埋设的护桩进行检验，同时为了保证孔的垂直度，每根桩钻孔前由需对钻杆进行垂直度检验，并每钻进10m检验一次，在钻进完成后使用钢筋笼检孔器进行成孔检验。

钻孔灌注桩混凝土浇筑采用导管法，导管在使用前需进行压水试验，确保管壁及导管管节连接处无渗漏水时方可使用。浇筑混凝土过程中初浇量要保证导管埋入混凝土中不小于1m且不大于3m，在提升导管时，由现场技术人员测量混凝土面标高并做好测量记录，边灌边拔，严禁将导管拔出混凝土表面。浇筑完成后桩顶标高需高出设计标高0.5m～0.8m，以保证桩头质量。

2.2 富水地层降排水施工技术总结及质量保证措施

长隆站的降水方案主要考虑两个因素，一是基坑较深，降水深度大；二是根据区域水文地质资料显示车站基坑范围内为淤泥质黏土、粉质黏土及全风化二长花岗岩等富水地层，工程力学性质大幅骤减。所以降水的好坏直接关系到工程的施工。

长隆站采用基坑内降水，降水井采用φ800mm旋挖钻机成孔，孔内采用直径φ529mm、壁厚4mm滤管，底部设长度22m～24m的滤水段，滤水孔按照φ15mm@50mm进行布置，并用双层80目棉纶滤网包裹，滤管外侧过滤层采用3cm～5cm碎石进行回填，以防止泥沙流失。降水在基坑开挖前20天开始，并随着基坑土方开挖同步进行，保证降水水位低于开挖面以下1m，施工到基坑底部时候地下水位降至结构底板以下1.5m。

在降水过程中，需对周围建筑物进行监控量测，若通过沉降观测发现周边地表及建筑物沉降报警，须立即停止抽水，并查明引起沉降的具体原因后再做处理。

2.3 深基坑施工技术总结及质量保证措施

施工工序：场地三通一平→冠梁及第一道混凝土支撑施工→第一层土方开挖→第二道钢支撑、钢围檩安装→第二层土方开挖→第三道钢支撑、钢围檩安装→第三层土方开挖→第四道钢支撑、钢围檩安装→第四层土方开挖→基底处理。

长隆站主体采用明挖顺做法施工，在冠梁及第一道混凝土支撑、联系梁施工做完成后进行基坑的开挖与支护施工，基坑开挖遵循“分段、分层开挖，先撑后挖，随挖随撑，严禁超挖”的原则，待开挖至每一道钢支撑标高下0.5m后及时架设钢支撑，并按设计要求施加轴力。钢支撑施工要紧随挖土作业，随挖随撑，无撑挖土时间控制在8h以内。待基坑开挖至基底以上0.2m时，采用人工开挖剩余土方，并对基坑底进行地质核查及地基基础承载力试验。

地下车站在基坑开挖过程中需注意监测，如发现墙顶水平位移、深基坑水平位移及钢支撑轴力等出现数据异常变化时应立即停止施工，并采取对应措施，待符合安全要求时方可继续施工。

2.4 车站主体结构施工技术总结及质量保证措施

施工工序：基底处理，接地网施工→垫层施工→底板防水卷材铺设，防水保护层施工→底板钢筋绑扎、混凝土浇筑→拆除第四道钢支撑→负二层侧墙第一次防水铺设，钢筋绑扎、混凝土浇筑→安装换撑，拆除第三道钢支撑→中柱、负二层侧墙第二次及中板钢筋绑扎、混凝土浇筑→拆除第二道钢支撑→中柱、负一层侧墙及顶板钢筋绑扎、混凝土浇筑→拆除第一道混凝土支撑及换撑→顶板防水卷材铺设，防水保护层施工→回填覆土，恢复路面。

①本车站主体结构采用明挖顺做法施工，采取段间阶梯、段内流水作业的方式。施工缝应设置在结构1/4～1/3跨处（剪力最小）部位；

②因主体结构体量较大，混凝土施工时需充分考虑浇筑混凝土时因结构内外温差较大而带来的不利影响，需在混凝土配合中加入定量粉煤灰以减少15%～20%水泥用量并降低水化热反应；

③每次拆模后将模板表面清理干净，不得粘有干硬水泥浆等杂物，模板脱模剂要涂刷均匀。

2.5 结构防水施工技术总结及质量保证措施

长隆车站采用外包式防水，结构防水遵循“以结构自防水为主，防水卷材防水为辅，施工缝、变形缝等接缝防水为重点”的原则。

车站主体结构采用防水混凝土，负二层抗渗等级不小于P10，负一层抗渗等级不小于P6。结构自防水的重点是防水混凝土的施工质量，因而施工中必须采取一定措施，保证防水混凝土达到规范规定的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性[1]。

高分子复合单面/双面自粘型防水卷材采用湿铺法施工，需先清除基层表面，保证基层潮湿，但不应有明水；随后配置M10水泥砂浆均匀的涂刷在基层上，将防水卷材铺贴在上面，并排气压实，使用爬焊机将卷材两边预留15cm的EVA胎基进行双缝焊接，确保防水卷材之间粘结牢靠；最后在焊接部位涂刷水乳型沥青防水涂料，并使用0.5m宽的双面自粘型防水卷材进行补强。

3 BIM技术应用

3.1 BIM技术在地下车站明挖施工中的应用

1）各专业模型

临时设施及场地布置（Revit模型）、明挖车站模型（Revit模型）及族库的建立。工程采用Revit2016建立模型。根据设计方提供的图纸，遵循BIM模型搭建标准、深度，搭建各专业基础模型和基于本项目的族库(临建、围护、主体结构 )。

2）深化研究

根据BIM模型，分部分项对图纸进行审查，提前发现图纸问题，并提出书面的相应问题报告；根据BIM模型对各单位工程之间的碰撞进行检测，并提出书面的相应问题报告。

3）施工模拟

根据工程进度，模拟整个建筑的动态过程，及时与实际施工情况进行对比分析，达到保证工期的目的；根据建立的模型，对施工复杂、关键节点制作动画说明，关键工序的模拟和优化，输出模拟视频用于指导现场施工；利用BIM技术进行交通疏解模拟，确定交通疏解方案。

3.2 模型建立

根据已有施工图纸进行项目主体模型及周边场地环境的建设和深化，其BIM模型主要包含以下部分：

①项目部驻地临时设施模型；

②施工场地各阶段布置模型（小里程、大里程、中间段）；

③各阶段周边环境实时模型；

④实时跟踪本工程项目主体土建BIM模型；

⑤创建本工程项目现场施工机具（车辆、起重设备等）BIM模型；

⑥实时跟踪深化本工程基坑（基坑支护、边坡）、桩基础BIM模型；

3.3 综合管理

利用已经搭建完成的模型（revit）及碰撞检查软件（Navisworks），对建筑与结构、设备专业管线之间进行各种错漏碰缺的检查，并导出碰撞检查报告，提出设计优化建议[2]。既可以开工前对设计图纸进行会审，又能避免在后期施工过程中出现各类返工引起的工期延误和投资浪费。

通过使用进度模拟软件（Fuzor/Navisworks）动态跟踪可视化施工组织设计（4D虚拟建造）的实施情况，将现场实际情况与计划进行对比、分析，实现施工进度控制管理。

4 结语

以新建佛山至东莞城际铁路长隆站为背景，对广东富水地层地下明挖车站施工技术进行总结。并利用BIM技术建立精细化模型，进行图纸会审、碰撞检查、进度管控及三维技术交底，以达到增强项目技术管理水平的目的。