围护结构施工技术

车站围护结构施工技术学习

随着城市地下交通对地下空间的充分利用，促进了城市深基坑进程的发展，大深基坑的安全经济施工已经是一个值得关注的问题。

围护结构是保证地面以下建筑物基坑在岩土层开挖、地下结构安全施工、并使周围既有建筑物和地下管线不受损害的前提下，由人工所提供的一种可靠而使用的地下空间屏障。深基坑四周一般设置垂直的挡土围护结构，一般是在开挖面基底下有一定深度的板（桩）墙结构。深度较浅的亦可以采用放坡开挖的方式。

一、车站围护结构概念及比选

1、基坑围护结构体系

（1）基坑围护结构体系包括板（桩）墙、围檩（冠梁）及其他附属构件。板（桩）墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。

（2）地铁基坑所采用的围护结构形式很多，期施工方法、工艺和所用的施工机械也各异；因此，根据基坑深度、工程地质和水文地质、地面环境条件等（特别要考虑到城市施工特点）经技术经济综合比较后确定。

2、深基坑围护结构类型

（1）在我国应用比较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。

（2）不同类型围护结构的特点见表1

表1 不同类型围护结构的特点

目前地铁常用的几种围护结构简要介绍如下；1）SMW桩

SMW桩挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的挡墙，最后，在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。

这种围护结构的特点主要表现在止水性好，结构简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收、重复利用。

2）地下连续墙

地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类，通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下有点：施工时振动小、噪音低，墙体刚度大，对周边地层扰动小；可适用于多种土层，除遇夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时会影响成槽效率外，对粘性土、无粘性土、卵砾石等各种地层均能高效成槽。

3）钻孔灌注桩围护结构

钻孔灌注桩一般采用机械成孔。地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪音低，适于城区施工，在地铁基坑和高层建筑基坑中得到广泛应用。排桩宜采取间隔成桩的施工顺序；对混凝土灌注桩，应在混凝土终凝后，再进行相邻桩的成孔施工。

下面我们对地铁深基坑放坡开挖和垂直开挖常用的几中围护结构施工技术做一下详细的阐述。

二、地铁车站土钉墙施工作业

1概念及适用范围

土钉墙支护是通过土钉技术的加固使其成为一个复合挡土结构。50年代末通过土层锚杆的使用使用挡土结构有了新发展。10年后出现了锚杆构造墙。60

年代出现了加筋土墙。70年代出现了土钉墙，1972年法国承包商在法国凡尔赛市铁路边坡开挖进行了成功应用，1990年在美国召开的挡土墙国际学术会议上，土钉墙作为一个独立德尔专题与锚杆挡墙并列，使它成为一个独立的土体加固学科分支。适用于地铁车站明挖土钉墙施工。

2施工准备

对施工人员进行现场技术交底、岗前技术培训，经考核合格后方可上岗作业。

对施工所用原材料取样检验，检测指标必须符合规范要求；检查机具设备、人员配备是否满足施工要求、检查施工人员安全防护用品是否佩戴。

3技术要求

按照设计规范，了解设计孔深，孔径，孔位偏差大小，了解锚杆的倾斜角度和注浆压力，钢筋网片的尺寸规格及绑扎要求。

一般钢筋网片的搭接长度一般为15~20cm，锚固区锚固长度为5m范围之内，土钉长度一般在8~10m，具体应满足设计要求。

4施工程序与工艺流程

4.1施工程序及工艺流程

土钉墙施工首先清理边坡、布点、成孔后安设土钉，待检查合格后进行注浆及铺设钢筋网片，其具体的施工工艺如图1。

图1土钉墙施工工艺流程图

5施工工艺

(1)清理边坡

基坑开挖后，基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削清坡，以达到设计规定的坡度。

(2)孔位布点

土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并做出标记编号。

(3)成孔

根据经验及现场试验，一般采用人工洛阳铲成孔或机械成孔，孔径、孔深、孔距、倾角必须满足设计标准。

(4)安设土钉

在直径8～32mm的Ⅱ级或Ⅲ级钢筋上设置定位架，保证钢筋处于孔中心部位，支架沿钉长的间距为2～3m左右，支架的构造应不防碍注浆时浆液的自由流动。

(5)注浆成孔后应及时将土钉钢筋置入孔中，可采用重力低压（0.4～0.6MPa）或高压（1～2MPa）方法按配比将水泥（砂）浆注入孔内。

(6)铺设钢筋网片

钢筋网片可用直径6～8mm盘条钢筋焊接或绑扎而成，网格尺寸150～300mm，锚杆与钢筋网片采用专业的锚具进行连接。

(7)喷射砼面层

喷射砼强度采用C20。施工顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8～1.5m范围内，射流方向垂直指向喷射面，在钢筋部位应先喷钢筋后方，然后再喷填钢筋前方。

若喷射砼面层过厚则进行两层喷射，每层厚度约为50~70mm，为保证喷射砼的厚度，可用插入土内用以固定钢筋网片的钢筋作为标志加以控制。

喷射砼终凝后2h，应根据当地条件，采取连续喷水养护5～7d。

土钉墙支护最下一步的喷射砼面层宜插入基坑底部以下，深度不小于0.2m，在基坑顶部也宜设置宽为1～2m的喷射砼护顶。

(8) 坡面预留泄水孔

如基坑侧壁水压较大时，可采用泄水孔的方式，按照设计及规范要求在支护表面预留泄水孔。

6材料要求

6.1 钢筋水泥要求

水泥采用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐、矿渣硅酸盐水泥。

砂、石子采用细度模数不小于2.3的中砂和粒径不大于12mm的细石，砂含泥量不大于3%，石子含泥量不大于2%。

钢筋（或钢管）Ⅱ级或Ⅲ级钢筋，直径8～32mm；盘条钢筋6～8mm，若用钢管则采用直径为48mm的钢管。

6.2外加剂要求

外加剂采用符合有关规范要求的早强剂、膨胀剂和速凝剂，在冬季施工时喷射砼中应加入防冻剂。

7、质量控制及检验

7.1质量控制

注浆管在使用前应检查有无破裂和堵塞，接口处要牢固，防止注浆压力加大时开裂跑浆。

钢筋网片焊接而成，网格允许偏差为10 mm；钢筋网铺设时每边的搭接长度不小于一个网格的边长。

喷射混凝土的配合比应按设计要求通过试验确定，粗骨料最大粒径不宜大于12mm。

7.2 质量检查

7.2.1 原材料检验

土钉墙支护施工所用原材料（水泥、砂石、砼外加剂、钢筋等）的质量要求以及各种材料性能的测定，均应以现行国家标准为依据。

7.2.2 锚杆及土钉检验

的长度应控制在±30mm之内；锚杆的位置偏差应控制在±100mm之内；钻孔倾斜度控制在±1度之内；土钉强喷射厚度应控制在±10mm以内。

用于注浆时的水泥或水泥砂浆强度用100mm×100mm×100mm立方体试块进行测定，强度不低于C20，3d强度不低于10MPa。

7.2.3喷射砼厚度检验

可采用凿孔法作为检查依据，也可用砼厚度标志或其他方法检查，全部检查处厚度平均值应大于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的80%。

7.2.4土钉抗拔力试验

每一典型土层中至少留3根非工程土钉进行抗拔试验，其孔径注浆材料等参数及施工方法应与工程土钉完全相同，在注浆体强度不低于6MPa时检验土钉的抗拔力是否满足设计要求。

三、地铁车站锚索施工作业

1概念及适用范围

锚索是通过外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩（土）体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩（土）体的整体性，从而从根本上改善岩（土）体的力学性能，有效地控制岩（土）体的位移，促使其稳定。适用于地铁车站明挖锚索施工。

2施工准备

检查施工机具性能符合施工要求，机械性能良好。锚索原材质量符合要求。

3技术要求

3.1孔位允许偏差为垂直方向±100mm，锚索水平方向孔距误差不应大于±50mm，钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚索长度的3%，孔深允许偏差±50mm，孔径允许偏差±5mm。

3.2锚索的长度要根据钻孔的实际深度确定，允许误差±2cm。

3.3锚墩制作允许偏差各方向均为±3cm。

3.4一次注浆的水泥结石体强度达到5MPa后还需进行二次高压补浆，以确保注浆饱满。

4施工顺序与工艺流程

4.1施工顺序

土方挖至锚索下0.5m量测、布置孔位钻机就位钻孔锚索的制作与组装插入锚索注浆、补浆锚索张拉锁定封孔注浆外部保护。

4.2施工流程

图2 施工流程图

5施工工艺

5.1施工放样

根据高程控制点先定出锚索孔的竖向位置，先定两端孔位，然后通过拉线水平量距再按设计要求尺寸定出水平位置，并打入孔位标志。

5.2钻机就位

锚孔钻进施工，根据现场需要可搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，根据所测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整。

5. 3钻孔

为确保钻孔效率和保证钻孔质量，在粉土、粉质粘土地层钻孔采用带十字钻头和螺旋钻杆的回转钻机，在填土、砂层、砂砾层等易塌孔的地层中，采用套管

精选

护壁、跟管钻进。

5. 4锚索的制作与安装

锚索组成包括钢绞线及其附件。

锚索组装：锚索用钢绞线下料后，每隔要求尺寸设置一个扩张环，每隔要求尺寸设置一个箍筋环与扩张换交错布置，使锚索体处于钻孔中心位置。锚索体不同束钢绞线间相互张开无粘连，以保证锚索的抗拔效果。注浆管与锚索绑在一起一同放入钻孔中，注浆管底口距孔底宜为50cm左右。一次注浆管底口用胶布封口，二次注浆口封堵严密。杆体放入角度与钻孔角度保持一致，放送用力要均匀，不要左右摇摆。锚索体由钢绞线及其附件编组完毕后，在锚固段端头设置锥形头，保证顺利下锚。

5. 5插入锚索

安放锚索时，应防止扭曲压弯，注浆管随锚杆一同放入孔内，管端距孔底为50～100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，且插入孔内深度不应小于锚索长度的95％，安放好后杆体始终处于钻孔中心。

5. 6注浆（二次注浆）

锚索注浆采用二次注浆工艺，一次注浆压力0.5~0.8MPa，二次注浆压力控制在为2.5~5MPa，一次注浆初凝后进行二次压力注浆，具体时间现场试验确定。

5. 7锚索的张拉

待锚孔注浆体强度达到设计强度的70%以上后方可进行锚索的张拉，具体张拉时间依据现场试验而定，锚索张拉顺序应避免相近锚索互相影响。

5. 8封孔注浆

补偿张拉后，立即进行封孔注浆。对于下倾锚索，注浆管从预留孔插入，直