城际铁路地下车站明挖施工工序及技术

周裕金

中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 北京 101100

1 工程概况

化龙站位于广州市番禺区化龙镇塘头村境内，为半地下车站，车站站台层位于地下。站厅层位于地上，车站总长260m、宽30.66m，标准段底板埋深约15m，车站主体结构地下一层，地上一层（局部二层为设备用房）。车站起点端接盾构区间，终点端接明挖法区间。

2 明挖段隧道主体结构形式

U 型槽段采用直墙平底有钢筋混凝土雨棚的U 型槽现浇混凝土结构；明挖暗埋段采用直墙平底平拱顶的现浇混凝土框架结构。

3 施工顺序

地下车站总施工顺序为：从优先施工盾构开始明挖基坑，为盾构始发提供良好的外部条件，保证施工按期完成，其他施工环节可同步开展，按照施工方案依次进行[1]。

本明挖段隧道的施工工序为：施工准备→围护结构→降水井施工→土方开挖及支撑→主体结构→内部结构→防水施工→回填及道路恢复。

具体施工要点如下所述：

（1）施工准备：该阶段涉及设备、人员、机械进场、场地布置等方面的工作，对施工现场开展征地，转移居民，同时构建围护结构。

（2）围护结构施工：内容包括地下连续墙施工、地面清表、钻孔灌注、地面首层土方开挖。

（3）降水施工：包括基坑预降水施工、降水井管施工、集水井开挖、排水沟开挖等。

（4）土方开挖及支撑施工：施工内容有钢支撑架设、基坑降水及明排水、桩间喷锚、冠梁及首道混凝土支撑施工、桩间喷锚、土方开挖。

（5）主体结构施工：包括支撑拆除、垫层、模板施工、底板及侧墙防水、混凝土、主体结构钢筋等。

（6）防水施工：施工内容包括主体结构附加防水层、施工缝及变形缝等。

（7）内部结构及土方回填施工：施工内容包括首道支撑的拆除、顶板防水保护层、顶板回填、地面道路恢复及坡面复绿等。

4 明挖隧道（含U型槽）施工方案

4.1 围护结构

（1）先进行钻孔桩维护施工，进行外井点降水、开挖上层土体，设置钢支撑，喷射混凝土于桩间网上。

（2）开挖中间层土体，设置钢支撑。

（3）开挖底层土体，浇筑底板混凝土，然后分别将中间层和底层土体的钢支撑拆掉，再浇筑底板混凝土。

（4）回填土体，完成施工。

4.2 降、排水施工

（1）敞口段位于淤泥层中，为了保证基坑开挖施工顺利进行，挖掘机和施工人员在坑内安全作业，提前对基坑采取预降水措施。基坑开挖深度一般在5m 左右，降水方式采取抽汲上部潜水层中的地下水，所以降水采用轻型井点和明槽集水井排水。淤泥层渗水性较差，在抽水时利用重力的作用将水排净难度较大，通过真空泵来加快地下水的径流速度，实现降低土层含水率的目的[2]。一般轻型井呈“之”字型布置，用φ42mm 连接主管将各个轻型井连接，与真空泵形成串联关系进行集中抽水。抽出的地下水集中排入集水井，经过多次沉淀后排入下水道。

（2）明挖暗埋段基坑施工期间，地下水的处理方式以坑内明排疏干为主。管井降水是降水的主要结构。降水井施工需使用钻机辅助完成，降水井井管直径为300mm，成孔孔径为600mm，以明挖段基坑两侧纵向延伸，明挖法区间井距设置为25m，降水深度高于基坑底2m 以上。

基坑内基底设置排水沟，以40m 为间隔设置集水井，集水井中加装水泵，将沉淀后的水输送至下水道内，进而将基坑内的水排干净。

4.3 土方开挖及支撑施工

（1）挖掘机传土方式是明挖段基坑内土方开挖的主要方式，整个工序采取流水作业，基于时空效应，明确“分层、分段、分块、对称、限时”五点，并坚持“竖向分层、纵向分区分段、先中间后两侧、开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，随挖随撑，降低无支撑暴露的时间。

（2）U 型槽段局部采用放坡开挖，边坡采用10cm 厚C20 网喷护坡。地下连续墙墙顶具体有800mm×1000mm、1000mm×1000mm 两种截面冠梁尺寸；支撑形式的选择根据开挖深度、地质条件及周边环境来决定，分别采用1 道钢支撑、2 道钢支撑、1 道混凝土支撑+1 道钢支撑、1 道混凝土支撑+2 道钢支撑、1 道混凝土+3 道钢支撑、1 道混凝土+4 道钢支撑及5 道混凝土支撑等几种形式。

冠梁及混凝土支撑为现浇钢筋混凝土结构，首层土方开挖至设计标高，人工破除地下连续墙桩头超灌混凝土，调直桩头钢筋，根据设计图纸绑扎冠梁及支撑钢筋，两侧模板采用对拉螺杆进行加固，然后浇筑混凝土。

运用人工加吊车的方法架设钢支撑。土方开挖至支撑位置，利用膨胀螺栓、三角托架将双拼工字钢的围檩安装到排桩，利用吊车将拼装好的钢支撑吊装至设计位置并预加一定轴力，安装到位。

4.4 主体结构

明挖段采用明挖顺作法施工，首先土方开挖至基底设计标高施作垫层及基底防水层并预留侧墙接头；然后施作底板钢筋及混凝土；底板完成后施作侧墙防水层，与基底防水层连接密封好，绑扎边墙钢筋、立模、浇筑混凝土；侧墙混凝土达到设计强度后施作边墙倒撑，换撑采用钢支撑，换撑完成后方可拆除基坑最下一道横撑；然后施作侧墙墙上部及顶板的钢筋、脚手架、模板及混凝土，封闭成环；混凝土达到设计强度后铺设防水层，各部连接密封[3]。

（1）钢筋工程。钢筋原材通过钢筋加工厂根据设计图纸统一加工成半成品，通过自卸吊或人工运至现场，绑扎板钢筋时先铺下层钢筋，设架立钢筋，后铺上层钢筋（边墙钢筋先做迎水面，再做背水面）。绑扎梁钢筋时设钢筋定位蹬筋，蹬筋纵横间距1200mm，钢筋绑扎前设置混凝土垫块，以防钢筋网挠度超出要求，保证受力主筋的保护层厚度满足标准。如果梁柱筋遇中间立柱，参考设计要求来处理，注意必须按照图纸操作，以确保结构受力符合要求和混凝土浇筑的施工要求；板筋遇中间立柱时，中间立柱两侧主筋尽量从柱边通过，否则应紧密贴合中柱截断，并在柱的两侧沿着板主筋方向布设加强筋。

在垫层或板模工程完成后绑扎板梁钢筋。在防水施工完毕后绑扎边墙钢筋，在主体混凝土结构完成后绑扎零星结构的钢筋。

结构受力钢筋连接方式为焊接或机械连接，连接接头位置相互错开，在35d（d 为钢筋直径）且大于50cm 范围内在同一截面内接头受力钢筋的面积不超过全部受力钢筋面积的50%。钢筋保护层厚度取设计值，为保证钢筋保护层厚度满足要求，钢筋与模板之间按合理间距设置充足的保护层垫块，保护层垫块可靠、牢固定位，避免发生漏筋现象。测定控制线及高程后绑扎钢筋。

（2）模板工程。侧墙使用碗扣式脚手架+ 钢管支撑+ 方木+ 模板的形式；绑扎好侧墙钢筋则认真清除施工缝，然后进行侧墙立模施工，按照设计的施工单元开展。模板支立完成以后校模，调整垂直度偏差至规范允许范围内，然后利用顶托及钢管支撑将模板与架体连接成一个体系，整体受力。

顶板结构混凝土施工采用排架法，钢管扣件式脚手架，加纵横向剪刀撑固定，采用方木配合木模板施工。每3200mm 左右双向间隔设一道剪刀撑。为保证板面平整度，顶横杆上放150mm×150mm 大方木，大方木上铺设100mm×100mm 小方木，其上再铺木模板。脚手架行距、排距、步距以及大方木、小方木间距均根据层板及纵梁的形式经检算而定。

（3）混凝土工程。混凝土采用项目部自建混凝土拌和站拌制的混凝土，根据设计图纸要求的强度等级及配合比严格拌制，利用罐车运输至现场，并通过溜槽或者泵车浇筑到工作面上，采用振捣棒振捣密实，避免产生漏振等情况，必须保证混凝土浇筑的密实性。

4.5 防水施工技术

（1）原则及内容。本明挖段隧道防水施工的原则是：“以防为主，刚柔结合，多道设防，因地制宜，综合治理”。采取与其相适应的防水措施。明确钢筋混凝土结构自防水体系，具体来说，就是基于混凝土结构自防水，通过材料、构造、施工等多项措施来避免结构混凝土裂缝进一步发展，从而提升混凝土的抗渗性和耐久性；防水的重点包括施工缝、变形缝、穿墙管、桩头等细部构造，并施作附加防水层以此进一步加强防水效果，还要结合水文地质、施工方法、结构形式、防水标准和使用要求、技术经济指标等多项要素来制定具有可行性、科学合理以及操作便捷的防水施工方案，做到防水万无一失。

（2）防水材料使用。明挖暗埋段隧道顶板采用水乳型沥青防水涂料+ 单面自粘型防水卷材（湿铺法），底板采用预铺式单面自粘型防水卷材。侧墙方面，密贴式采用预铺式自粘型防水卷材；分离式（U 型槽段侧墙）采用水乳型涂料+ 单面自粘型防水卷材（湿铺法）。

（3）主要防水区域。①底板及侧墙防水。底板和侧墙是城际铁路地下车站明挖施工过程中必须要防水的部分。在通常情况下，所选用的防水材料应为SBS 卷材，即在具体的施工过程中先将SBS 卷材进行大面积的铺贴，铺贴厚度为4mm，采用双层铺贴方法，但是迎水面和背水面所使用的SBS 卷材是不相同的，迎水面需要使用PE4类的卷材，在此基础上进行粘搭接缝施工。大量实践证明，这一施工方法可以有效提升卷材铺贴质量，从而提升防水效果。在对底板和侧墙的防水过程中，需要严格按照施工流程进行，对于附加卷材的铺设应当先确定合理的施工部位，通过点、条的方法将其固定在基面上，附加卷材使用也有十分严格的要求，一般使用宽度为40cm、转角两侧围20cm 的单层聚乙烯面的防水材料；②顶板防水层。顶板防水层施工需要使用的材料为单组分聚氨酯涂抹，厚度应严格控制在2.5mm，主要施工流程如下：进行基层处理→涂底层涂料→铺设增强层→第一层防水施工→第一层防水施工养护→增强层铺设→第二层涂料防水层施工→第二层防水养护→第三层防水施工→养护→验收。

4.6 回填及道路恢复施工

本标段明挖隧道暗埋段顶板施工完成之后回填土方，回填夯实土应分层进行：结构强度达到设计强度后方可回填，压实系数≥0.93，粒径≤15cm，并不得含有石块、碎砖、灰渣及有机杂物，也不得采用带有膨胀性的黏土；回填的过程中，遵循均匀对称的原则，采取分层夯实的作业方式，两侧的回填土高差应不超过0.5m，采用人工夯实的方式时每层则不超过0.25m，机械夯实每层厚度≤0.3m，回填完成之后进行道路恢复及绿化等下步施工。

5 结语

在地下车站施工技术中，明挖施工技术非常关键，施工单位和施工人员必须综合现场地质水文、气候与季节等多方面的情况，选择合适的开挖技术，严格控制每一个施工环节，并保证基坑开挖和结构防渗漏作业的质量，从而切实保证地铁车站工程结构的安全性和稳定性，为后续的运营提供保障。