三层三跨框架结构地铁车站盖挖法施工方案

三层三跨框架结构地铁车站盖挖法施工方案

【工程概况】

车站结构：三层三跨框架结构车站总长：172.6米

施工方法：顶板纵向分幅盖挖逆作法施工

【内容节选】

护筒采用0.8～1.0cm厚钢板卷制焊接而成，内径比桩径大100～150mm。护筒在探明地下无障碍物时用人工或机械方法埋设，护筒……

当出现断桩相象，采取调整桩间距，紧临断桩位置再补做一根桩，在开挖时，在断桩位置增设……

钢管柱采用上下两端同时定位法固定。钢管柱下端定位主要依赖于自动定位器，上端用花篮螺栓调节定位。自动定位器……

结合盖挖逆作钢管柱的结构特点，选择高位抛落无振捣法。其原理是利用混凝土自管口自由下落时所获得的重力加速度冲击能量，使混凝土挤密而无须振捣。其抛落高度……

当基坑开挖时顶板以下位置时，进行车站主体结构施工，主要包括钢筋工程、模板及支架、防水工程、混凝土工程。在进行顶板……

模板安装时，应从一端向另一侧顺序铺设，相邻两块模板的肋孔均用U型卡卡紧，卡紧方向应正反相间，不得按在同一方向。在结构拐……

【内附图表】

1.盖挖系统施工流程

2.格构柱立面图

3.格构柱基础配筋示意图

4.钻孔灌注桩质量控制标准

5.格构柱吊装允许偏差

6.加工成型的四角锚栓

7.加工成型的定位器8.定位器安装示意图

9.钢管柱顶部定位示意图10.冠梁施工工艺流程11.冠梁配筋图12.盖挖车站结构施工流程总图13.盖挖逆作车站工序图14.支护示意图

15.盖挖顶板断面图16.中层板地模施工工艺

格构柱断面配筋

定位器安装示意图

盖挖车站结构施工

盖挖顶板断面图

北京地铁XX号车站盖挖法专项施工方案

1．编制依据

1）（北京地铁XX号线工程结构通用标准）（2009年4月）

2）《北京地铁XX号线工程XX站岩石工程勘察报告》（2009年12月29日）

3) （北京市地铁XX工程初步设计专家审查意见）

4）有关会议纪要、公文及政府部门提供的基础资料；

5）相关规范、规程：

《地铁设计规范》（GB50157-2003）

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年修订版）

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）

《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99)；

6)北京市轨道交通工程合同段工程施工招标文件、施工图纸及后续更改文件；

7)北京市轨道交通工程《沿线电子地形图》；

8)北京市轨道交通工程XX号线《沿线地下管线图》；

2．编制范围及原则

2.1.编制范围

北京市XX站为北京市轨道交通工程，车站有效站台中心里程为K29+330.900。该站位于西XX路与南XX路交叉路口北侧,沿西XX路南北向布置，站位所在建筑物密集，东侧有市XX办公楼，XX大夏，XX写字楼等建筑物，西侧有XX市场，XX宾馆，XX公司等建筑物，车站南端有较大的双层电力管沟，（管底埋深约9.1m）西侧有污水管以及改迁的电力，热力，上水管等管线。

顶板在恢复路面。

2.2.编制原则

⑴确保施工方案针对性强、操作性强；施工方案经济、合理。坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性与实事求是相结合。根据工程地质、水文地质、周边环境及工期要求等条件选择最具实用性的施工方案和机具设备。

⑵技术可靠性原则

根据本标段工程特点，依据北京市地区类似工程施工经验，选择可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工。

⑶经济合理性原则

针对工程的实际情况，本着可靠、经济、合理的原则比选施工方案，施工过程实施动态管理，从而使旋喷桩施工达到既经济又优质的目的。

⑷环保原则

施工前充分调查了解工程周边环境情况，紧密结合环境保护进行施工。施工中认真作好文明施工，减少空气、噪音污染，施工污水、废浆经沉淀并取得相关部门的批准后方可排放。施工过程实施ISOXX000标准，进行环境管理。建设“绿色工地”，实施“环保施工”。

3. 工程概况

3.1.工程概况

本标段为北京市轨道交通工程土建地铁XX号线车站，XX站主体为地下三层，地下一层为设备层，地下两层为站厅层，地下三层为站台层，车站设置3个出入口，2个预留出入口，1个预留换乘通道，2组风亭。其中1B出入口为暗挖出入口，1A.2号出入口为预留出入口，并预留与远期规划地铁线路换乘条件，1号风亭组与4号出入口合建，K29+186.104,设计起点里程Ｋ２９＋１０９．３０４，设计终点里程Ｋ２９＋２８１．９０４，总长１７２.６米，车站主体结构为三层三跨框架结构，车站南端接盾构区间，盾构机在本站吊出，北端接矿山暗挖区间，本站主体结构采用顶板纵向分幅盖挖逆作法施工。

3.2.地质概况

地质及地层概况

本次勘察揭露地层最大深度为60m，按地层沉积年代及工程性可分为人工堆积层，第四系沉积层，各层的土的物理参照详表一：

第①1层粉素填土：褐灰、黑灰，稍密～稍湿，表层为沥青混凝土，下含碎石，局部夹有碎砖块等，为路基结构层。分布较连续，厚度1.50～2.40m，平均厚度1.69m。

第②1层粘土：褐黄色，湿，中压缩性，局部为粉质粘土。分布较连续，层顶埋深1.50～1.80m，厚度0.60～1.50m，平均厚度0.95m。

第②3层粘土：褐灰～深灰色，湿，中压缩性，含少量有机质，局部为粉质粘土。分布较连续，层顶埋深2.30～3.30m，厚度0.50～3.00m，平均厚度1.45m。

第②4层粉土：褐灰～灰色，稍密，夹粉砂薄层，含云石母，分布不连续，层顶埋深1.60～4.00m，厚度0.80～2.30m，平均厚度1.55m。

第②4层泥炭质粘土：黑灰～黑，软塑～可塑，高压缩性，有机质含量约12～40％，局部有机质含量大于60％，相变为泥炭。含云石母，分布较连续，层顶埋深2.20～2.60m，厚度0.50m。

第③1层圆砾：深灰～兰灰、褐黄，中密。圆形及亚圆形，级配较差，砾石成分为砂岩及灰岩，含云石母，中等风化。20～25m以上为粉土、粉砂为主要填充物，以下以粘性土为充填物。夹卵石、粘性土及粉土夹层，局部夹有胶结块。连续分布，且厚度大，均未揭穿，层顶埋深3.30～5.50m。

第③12层粘土：褐黄、兰灰、灰，硬塑，中压缩性。局部含5～15％砾石，砾石成分为砂岩及灰岩，含云石母，中等风化。分布不连续，厚度0.40～2.50m，平均厚度0.98m；层顶埋深8.10～37.60m。

第③12层粉土：褐灰、灰、深灰，中密，局部地段相变为粉砂层，含砾，含云石母，砾石含量3～15％，局部夹腐木。分布不连续，厚度0.30～2.60m，平均厚度1.33m。

3）地下水的腐蚀性评价

据在场地内取地下水样水质分析结果，场地地下水及地表水对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性，在Ⅱ类场地条件下对混凝土结构中钢筋无腐蚀性。

4）不良地质作用

拟建场地属中软场地土，场地类别为Ⅲ类。对已收集资料进行分析、整理、判别②4层粉土粉砂层为液化土层，其余各层粉土粉砂层属上更新统地层，判定为不液化土层。

5）工程地质总体评价

本站地下以圆砾层为主，含水量大，地基承载力高，浅层土为承压力较高的粘土层，因此适合修建地下结构，但深层的强透水层使得基坑降水困难较大。

水文地质概况

北京XX号站人工填土层（1）：顶部以杂填土为主，位于地面表层，分布广泛，大部分位于地下水位埋深以下，富水性一般。不同地段的填土成分，孔隙率差异较大，故透水性有明显的差异，属弱～中等透水层。粘土（2）3根据区域资料及室内渗透试验，属微透水层。富水性贫乏，可视为相对隔水层。粉土、粉砂（2）4、圆砾土（3）1，根据抽水试验，属中等透水。

勘察时间测得稳定水位埋深２０.20～２２.７０m，相应标高２２.９４～２４.０１m

上层滞水主要分布于第四系人工活动层中，水位变福大。水量较小，主要接受大气降水、灌溉水、盘龙江等河流流水、生活废水和自来水、雨水、污水等地下管线漏水垂直渗漏补给。第四系承压水补给以径流和越流为主，排泄以侧向径流和人工抽取地下水方式为主。径流总体方向指向冲洪积扇下游或人工抽取地下水形成的地下水漏斗中心。上层滞水的水位变化与赋存区域的环境关系密切，没明显的变化规律。潜水的动态与大气降水关系密切。

4．施工方法

4.1格构柱施工工艺流程

测量定位→钻机成孔→施工桩基（下部）→（杯口混凝土凿除）安装定位器→吊装及固定钢管柱→浇注钢管柱内混凝土→管外填砂。

中柱施工前，先施工两颗试验桩，试验完成后，再进行中柱施工。车站主体结构中柱采用φ800mm钢管砼柱，钢管混凝土柱采用壁厚20mm的无缝钢管，钢管柱采用C50微膨胀混凝土。钢管柱下做φ2000桩基础，桩基础需采用桩端和桩侧复合后注浆技术。

盖挖系统施工流程如图如下：

4.1.1格构柱施工程序

（1）施工前准备工作

○1、测量放线

桩位测放及标高测量所用仪器为全站仪、精密水准仪、塔尺。首先根据业主提供的水准、导线点建立测量控制网，桩位依据控制网采用全站仪测放。桩位可根据施工进展分批测放，桩位偏差小于20mm。为了确保钻孔桩由于施工误差而侵入衬砌内，实测桩位要在设计桩位基础上横向平移0.1m。

根据设计图纸，对每个桩位计算出桩中心点的平面坐标，同时标明每个钢管柱底面的绝对标高，然后通过事先布设好的导线控制网和高程网，用全站仪及激光测距仪将桩中心引测到地面，再由桩中心点向外引出4 个控制点，作为施工控制。

②、泥浆准备：护壁泥浆所用材料（造浆池、沉淀池、循环池、储水池、合格粘土或膨润土）。

③、接通水、电源。

④、桩位放样：技术人员准确定出桩位，并做好桩位标记及编号，施工人员应注意保护放样点位。

⑤、地下障碍物：地下会有一些管线路占据桩位，必须在钻孔桩施工前，查清地下管网情况，尽早采取措施，迁走桩位上的地下障碍物再施工。

⑥、埋设护筒：护筒采用0.8～1.0cm厚钢板卷制焊接而成，内径比桩径大100～150mm。护筒在探明地下无障碍物时用人工或机械方法埋设，护筒顶高出地面0.3m，顶部开设1～2个溢浆口，护筒与坑壁之间用黄沙填实，护筒中心位置与桩中心偏差不大于20mm，并保证护筒垂直，护筒埋设深度应超过淤泥层及其它流塑状土层，以防止塌孔、缩壁等现象发生。

⑦、钻机就位：旋挖钻机行走时应注意安全，尤其是地表电线路及架空线；就位后钻机机架要平直、机座稳固，钻孔过程中机架不能移位和不均匀沉陷。

⑧、泥浆配置：在粘性土中成孔时，循环泥浆比重控制在1.1～1.3；在砂土和较厚夹砂层中成孔时，泥浆比重控制在1.2～1.3，含砂率不得大于3%。控制泥浆选用膨润土或优质粘土，必要时掺入适量的增粘剂或分散剂，以改善泥浆性能。

（2）钻孔

①、钻具联结要牢固、铅直，初期钻进速度不要太快。桩身垂直度偏差不得大于0.5%。

②、整个钻进过程中，定时检测泥浆比重，根据检测结果适时调整泥浆比重，循环浆液要有泥浆洗砂设备，防止含砂率超标，起到护壁及排碴作用。泥浆顶面应超过地下水水面1.5～2m。

③、经常检查机具运转情况，发现异常情况立即查清原因并及时处理。钢丝绳和润滑部分必须每班检查一次。

④、小工具如扳手、榔头、撬棍用保险绳栓牢，防止掉入孔内。

⑤、经常注意观察钻孔内附近地面有无开裂或护筒、钻机是否倾斜。

⑥、严格遵守操作技术规程，做好钻孔记录。记录中要反映地质变化情况以便及时调整泥浆粘度进行护壁。

⑦、钻至设计深度时，要由监理工程师与现场技术人员共同判断并准确测定孔深，以此作为终孔标高的依据。

（3）清孔

①、钻孔到设计深度时孔深用测绳和钢尺丈量。采用超声波检测仪检测钻孔的垂直度，达到设计要求时，才允许钢筋笼和格构柱吊装。

②、清孔方法：用原浆换浆法清孔，清孔后泥浆指标比重1.15—1.20之间，含砂量小于3%，孔底沉渣不大于20cm。

③、清孔时应保持钻孔内泥浆面高于地下水位1.5—2.0m防止塌孔。

④、清孔达到要求，由监理工程师再次验收孔深，泥浆和沉渣厚度。经监理工程师签证同意后再进行下道工序施工。

（4）钢筋笼制作和安装

钢格构柱制作

采用整体制作，制作时采用缀板连接，具体制作步骤如下：

a、根据施工图纸及设计要求下料，格构柱立面图如下；

（5）制作成型：

①、基础桩钢筋笼采用HPB235、HRB335钢筋；HPB235钢筋用E43xx型焊条，HRB335钢筋用E50xx型焊条，焊接工艺及质量按国家现行标准《钢筋焊接及验收规

程》（JGJ18-2003）的有关规定执行。

②、加强筋与主筋点焊，螺旋筋与主筋点焊，焊接要牢固；

③、钢筋笼成型时，将主筋接头错开，同一截面接头数量不超过主筋总根数的50%，相邻接头纵向间距应大于35d，并不得小于50cm；

④、钢格构采用4根L200×24等边角钢与缀板焊接而成，格构柱基础桩以上缀板1规格580mm×300mm×12mm@500mm,缀板2规格580mm×150mm×10mm@500mm。

（6）钢筋笼和格构柱吊装

①格构柱和钢筋笼重量不超过6吨，根据计算采用50吨汽车吊符合要求。

②格构柱和钢筋笼整体吊装时，长度达42米，便于现场施工，先把钢筋笼吊下钻孔桩，地面上留3米，采用扁担固定，然后在吊装格构柱，与钢筋笼焊接整体放下。

（7）混凝土浇注

本工程采用商品混凝土，要求混凝土坍落度为18～22cm，坍落度损耗不大于2cm/h。混凝土采用罐车运输，运至施工地点后检查每车混凝土坍落度是否满足设计及规范要求，如果不满足灌注要求，将不合格料退回供应商。

导管壁厚不宜小于3mm，直径采用250，每节不大于2.0m。导管在使用前做水压试验检查密封性。导管下入孔内距离孔底0.3～0.5m左右，导管在使用后要冲洗干净。首次灌注量须保证埋管深度不少于1.0m。

灌注采用球胆隔水，直径大小能自由通过导管就可，在完成首次灌注后，灌注混凝土要从漏斗口边侧溜进入导管内，不可一次灌满，以避产生压力气体。导管埋深不得大于6m，也不得小于2m。

灌注桩身混凝土时，用泥浆泵把桩孔内排出的泥浆抽到循环池中进行净化处理，与此同时，使用罐车把废浆运走。

（8）钻孔灌注桩质量检验

钻孔灌注桩成桩质量采用小应变检测。钻孔灌注桩质量控制标准和钢筋笼允许偏差以及格构柱吊装允许偏差见表1、表2和表3。

表1 钻孔灌注桩质量控制标准

表2 钢筋笼允许偏差

表3 格构柱吊装允许偏差

在钻进过程中，如发现斜孔、缩颈、塌孔或断桩等情况，采取下列措施处理：1）当钻孔出现倾斜或缩颈时，用钻头起落反复扫孔修正，如纠正无效，在孔内回填土至偏孔处以上1m，待沉淀稳定后再重新钻进。

2）钻孔过程中如遇坍孔，立即停钻，并回填粘土，待孔壁稳定后再钻。

3）当出现断桩相象，采取调整桩间距，紧临断桩位置再补做一根桩，在开挖时，在断桩位置增设格栅钢架将相临两根桩连接起来。

4.1.2 钢管柱定位施工技术

4.1.2.1定位器锚固面以上混凝土的清除

桩基施工完成后，在桩基础上部加设刚护筒后，定位器锚固面以上混凝土的清除，在第一次灌注混凝土初凝后及时进行。此时混凝土强度较低，利于施工。

具体做法：○1在混凝土初凝而未终凝前使用￠600 的旋挖钻机进行钻孔取芯，取芯深度为桩基设计顶面标高下 2.0 m（这样可节省大部分人工凿除杯口混凝土的工作量）；○2然后用泥浆泵，将桩孔内的护壁泥浆抽走，底部潜水泵无法抽出部分

泥浆需人工排除；○3最后人工凿除取芯后的杯口混凝土。杯口混凝土底面比钢管柱设计底面要低700 mm，以便安装钢筋网、定位器及二次浇筑混凝土。

4.1.2.2孔内通风和照明

施工人员在孔内工作时，要保证作业区内具有良好的通风和照明，通风设备选用鼓风机，根据鼓风机的鼓风能力即钢护筒内的换气量进行布管。孔内施工时布设一根Φ200帆布通风管。照明用电采用≤36V安全电压照明，并设专业电工定期对低压线路进行检查。孔内施工时，要在地面设有“正在施工”的明显标志，并设专人负责安全工作，切实防止各种物件落入孔内。

4.1.2.3定位器的安装

安装定位器是钢管柱施工的关键工序，必须坚持做到安装前放线，安装后重新复核。

（1）自动定位器的原理及作用

钢管柱采用上下两端同时定位法固定。钢管柱下端定位主要依赖于自动定位器，上端用花篮螺栓调节定位。自动定位器是一种预先加工的装置，精确校正其平面位置、高程和垂直度后，固定于人工挖孔桩的护壁预埋钢板上，浇筑桩基混凝土后其下端锚固于桩基混凝土中。其构造特点决定了可实现对钢管柱的引渡、限定、精确定位的功能。

（2）自动定位器的设计

一般自动定位器呈十字锥形，由钢板组焊而成，然后由车床整体加工，精确的加工保证其中心位置误差在3mm以内，固定边与水平面所成的直角误差在1‰以内。其锥底宽度比钢管内径小6mm。定位器主要构件包括锥形引渡板、定位十字板、环形锚固脚及定位铁件等构件，其中锥形引渡板、定位十字板实现对钢管柱的引渡功能，并限定钢管柱的水平位移；环形锚固脚承托钢管柱，并控制钢管柱的水平位置及标高，锚固于圆形钢筋混凝土桩内，可防止自动定位器变形、移位；定位铁件承托上部构件，并提供准确的空间位置。定位器的制作质量必须严格控制，保证其具有足够的强度、刚度及精确度，以确保钢管柱安装时，定位器不发生破坏、变形、移位现象，并提供所要求的精度。