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并线地铁车站深基坑土方开挖技术研究
摘要:随着城市轨道交通的不断完善,很多车站存在交叉换乘或并线换乘的情况。并线换乘的地铁车站由于跨度比较大,与标准车站在施工工艺上有较大的区别。本项目要素大市场站为合肥地铁7、8号线并线换乘站,最大跨度达到53米。上部未冠梁+混凝土支撑,中间为腰梁+混凝土支撑支撑体系,与传统的标准车站混凝土支撑+钢支撑体系不同,在各项施工工艺工法上都有较大区别。土方开挖工作是地铁工程施工和重要的环节,针对土方如何开挖我项目进行多次研究探讨,不断进行优化,力求在保证安全质量的前提下优质高效的完成土方开挖工作。
关键词:并线车站;土方开挖;大跨度车站;深基坑。
1、工程简介
合肥地铁7号线要素大市场站为地下两层14m岛式站台双岛四线换乘车站,设两组风亭和四个出入口。1号、2号出入口位于车站东侧,1号、2号风亭位于车站西侧,3号、4号出入口位于车站上方顶板顶出。附属结构均为单层,底板埋深约为9~11m。车站起点里程为YSK28+928.376,终点里程为YSK29+262.276,有效站合中心里程为YSK29+096.276。车站外包总长335.5m,采用明挖顺作法施工。本车站为中间站,两端区间采用单圆盾构施工,按工程筹划,南北端头井均为接收井。
车站标准段主体结构宽度为最小44.7m,顶板覆土2.6~4.2m,中心里程处底板埋深约17.4m,采用地下二层五柱六跨钢筋混凝土框架结构。北端头井主体结构宽度为49.75m,顶板覆土约了3.8m,底板埋深约19.65m,采用地下两层五柱六跨钢筋混凝土框架结构。南端头井主体结构宽度为53.08m.项板覆土2.64m,底板埋深约18.49m,采用地下两层五柱六跨钢筋混凝土框架结构。
2、总体开挖方向及分层
鉴于要素大市场站跨度较大,中间有腰梁第二道砼支撑,在开挖到第二道砼支撑位置时,需要施作完成并等强。为减少混凝土等强时间对整体施工进度的影响,经过多次方案比选,最终决定要素大市场站总体开挖方向为基坑两端向中间开挖,竖向总体最多分6大层开挖,最大一层开挖高度为6.15m,开挖时考虑到两侧锚喷施工,故开挖时将土方分成每小层高度2~3m进行,两侧留置反压土,反压土放坡比例按照不超过1:0.5(雨季施工修修整成1:1坡度),马道两侧围护结构反压土放坡按照1:1,基坑纵向开挖放坡比例为1:1,分层原则为首层混凝土支撑底面以下100mm(施工支撑垫层)、钢支撑设计中心标高以下1000mm(施工钢围檩及钢托架)、二道混凝土支撑梁下100mm(马道位置为开挖至支撑梁上500mm,严禁车辆在支撑梁上行走)。
3、总体开挖方法
基坑开挖总体分为四个阶段,一阶段采用全断面开挖进行首道冠梁砼支撑施工;二阶段在基坑中间22轴位置开挖下坡点及马道(本次从首道支撑梁下100mm位置开挖至二道支撑梁上500mm),区域部位采用多断面分两阶台阶开挖,两侧留置1:1坡比两阶台阶的反压土方式开挖出马道,放坡比例控制在不大于1:1;三阶段为进行腰梁、砼支撑位置土方开挖(本次开挖从支撑梁上500mm开挖至支撑梁下100mm,同时挖除边侧反压土挖除分段施工),支撑梁分段长度为不大于36m,严格按照不大于1:1纵向放坡比例放坡;四阶段为二道支撑梁下100mm至基坑底土方开挖,本次为两阶台阶后退向上接力开挖,挖机翻土直至渣土车内,渣土车通过基坑内便道运出基坑,运输至指定弃土区,严禁车辆在支撑梁上行走。剩余下坡点附近的土方不能利用马道开挖的土方首先考虑挖机接力后退台阶方法开挖,开挖不到的地方,采用垂直吊装设备垂直吊装进行最后剩余土方运出基坑。
4、下坡点坡道施工
根据车站特点,在车站中间部位22轴附近预留首层两道混凝土支撑暂不施工(后期搭设支架进行施工),用做车辆下基坑通道,围护桩内侧采用反压土方式,坡面可视情况进行喷射混凝土罩面,下基坑坡道采用1:6(9°坡)放坡,坡道采用20cmC20混凝土钢筋混凝土硬化坡面,钢筋为A6@150*150双层双向布置,坡面利用钢筋C16螺纹钢筋间隔150mm压出10cm深防滑糙面。
5、后浇砼支撑施工
22轴预留2道混凝土支撑采用搭设支架后浇,待支撑强度满足要求后,拆除支架,采用后退台阶方式进行下部土体开挖施工,开挖至第二道支撑梁下100mm时,进行二道支撑梁垫层浇筑,强度达到设计值后,进行下部土体分层接力上翻开挖。
6、剩余土方开挖
最后预留的基坑中心土体在22轴附近位置(车辆无法直接装运)采用普通挖掘机配合液压抓斗分层分块进行开挖装运,送至场外指定弃土区。坑底预留的30cm土方采用人工清底,液压抓斗配合清出坑外,完成剩余土方开挖。
7、基坑分段
根据车站基坑长度和主体结构施工及围护结构支撑梁位置的要求,将基坑分为18个分段(按每段19m左右),保证每个开挖面提供主体结构施工段施工,分段时除了注意主体结构预留洞口及梁柱要求外,还应该考虑支撑梁米子撑位置,不得出现基坑无支撑情况。
8、基坑竖向分层
分层原则为首层混凝土支撑底面以下100mm(施工支撑垫层)、钢支撑设计中心标高以下1000mm(施工钢围檩及钢托架)、二道混凝土支撑梁下100mm(马道位置为开挖至支撑梁上500mm,严禁车辆在支撑梁上行走)。竖向总体最多分6大层开挖,由于锚喷需要,每小层土方开挖高度不超过3m进行,两侧留置反压土,反压土放坡比例按照不超过
9、工序转换
土方开挖施工时,同时在进行明水抽排、钢支撑、砼支撑、主体结构的施工,势必会存在工序衔接转换施工的问题,施工中需遵循以下原则:
(1)首层砼支撑在开挖前进行施工,在砼支撑达到设计强度(30MPa)之后进行下层土方开挖;
(2)土方开挖至第二道和第三道钢支撑中心标高以下1m时及时施作钢支撑,钢支撑架设间隔不得大于24小时;
(3)主体结构在土方开挖一段后进行施工,按16~25m为一段原则进行结构施工,形成流水作业;
(4)本工程首次土方开挖至支撑梁上500mm,分层开挖前方已施工完成并达到设计强度支撑以下土体,当前方土方开挖至此位置后,停止或采用吊斗都走剩余土方,后方施工支撑梁,为增加土方开挖功效及安全性,每段施工长度控制在5道支撑梁以内(36m长),开挖后及时施工腰梁及砼支撑,减少基坑内无支撑暴露时间,待强度达到设计值后,进行前方下部土体分层后退开挖,利用挖机将土体转移至后方渣土车内装车,通过马道外运出基坑。施工期间严禁车辆在已施工完成的支撑梁上行走。
(5)二道支撑拆除应待主体结构对应下面板体结构完成并达到设计要求强度80%后方可进行。首道支撑拆除待主体结构对应下面板体结构完成并达到设计要求强度后方可进行。
结束语
城市为了发展,发展地下轨道交通是必然趋势。伴随着轨道交通线路的完善,各种换乘站将越来越多,施工工艺也将越来越复杂。本文主要就并线地铁车站施工中的土方开挖分部工程主要施工方法进行探究,坚持先撑后挖的原则,采用分段分层的台阶法开挖及放坡开挖组合形式,细化各个节点要求,在充分保证基坑安全质量的情况下,让土方开挖工作更加顺畅,与现场施工进度能够匹配,供大家参考。
参考文献
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