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盖挖逆作法地铁车站的中间桩施工技术
摘要:盖挖逆作法的支撑体系是建设地下车站的基础,由于地下车站主要是由连续墙和地下室组成的,这个体系在地下车站中同时起到了承重、挡土和挡水的作用,并且可以很好地控制挖掘过程中基坑的变形和沉降。盖挖逆作法因为这些优点,被广泛应用于建设地铁车站,成为最基本的方法之一。
关键词:盖挖逆做法;地铁车站;中间桩;施工技术;分析
1导言
由于受到社会经济快速发展的影响,交通拥挤的情况越来越严重,地铁可以在一定程度上解决交通拥挤的问题,同时还可以使土地紧张的情况得到缓解,因此,合理修建地下交通建筑十分有必要。据资料显示,盖挖逆作法能够对地下和地上空间进行较为科学的使用,对地面的占用时间非常短且需要使用的成本低,且十分安全可靠,使该技术得到了十分广泛的应用。
2对盖挖逆作法的研究
2.1盖挖逆作法施的发展历程
1933年,日本首次提出逆作法的想法,1950年,意大利米兰ICOS公司研发了排桩式地下连续墙,之后又提出了“两钻一抓”的地下连续墙施工方法。盖挖逆作法真正被应用在地铁工程中是20世纪50年代末的意大利米兰地铁车站;之后,20世纪60年代中期到80年代末,在慕尼黑城市的57座地铁车站中,有20座采用了盖挖逆作法施工技术。1992年,盖挖逆作法首次被我国应用于地下车站的施工。
2.2中间支撑柱施工技术研究
应用盖挖逆作法对地下车站施工时,对中间支柱的高度和垂度要求非常严格,因此,在施工过程中,支柱的定位非常重要。一般的支柱的垂直定位常采用HPE液压垂直插曲法和导向套筒法,但是由于这些方法在地层深处的应用非常困难,因此,调垂法应运而生。而激光定位逆作法的原理是通过计算机控制垂度,从而实现了自动化,减少了人力,大大提高了工作效率。另外,还有法钢立柱间接调垂法,这种方法也是根据计算机的控制功能完成调垂,优点是简单易操作,并且精度高,效率高,已经在上海、武汉等大城市中广泛应用,解决了城市中因为修建地下车站带来的问题。
3盖挖法施工技术的优势
3.1占用道路空间较少
目前的地上道路交通已经不能满足人们的出行需求,要缓解交通压力,就要在节省空间的前提下,尽可能地提高交通资源的利用率,盖挖逆作法的操作是由地面向下开挖一段深度后,将顶部封闭,之后再封闭的地下进行施工,由于盖挖逆作法不是向下开挖到底,而是开挖到一定的深度,并且开挖口的面积较小,路面堆砌物占地空间较少,因次,占用道路空间少。这样就可以很好地解决因为施工而带来的大面积交通拥堵问题。
3.2施工工期较短
盖挖法技术能在狭窄的地方施工,不需要挖掘深坑,因此,可以省略一些防护措施,对周围环境的影响也比较小,减少了很多工作量,因此,工程的施工时间大大缩短,环境污染问题也得到了解决。
3.3影响程度较小
目前,地铁车站大多是浅埋地铁车站,而盖挖逆作施工技术主要针对浅埋地铁的施工,它的优势主要包括三个方面的内容:一是应用其自身特有的盖板给地下管道提供保护,避免了施工对地下管道的影响,并且可以节约资金,促进施工的顺利进行;二是盖挖逆作法可以在施工的同时保证地面交通的正常运行,从而不会造成交通恶性拥堵;三是对环境的影响较小,盖挖逆作法在复杂的施工环境中对环境的破坏较小,产生的环境污染也很少,可以促进环境与经济的可持续发展。
4分析盖挖逆作法地铁车站的中间桩施工技术
4.1测量定位
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相应的控制点,作为施工控制。
4.2人工挖孔
如果车站主体位于以砂卵石为主的土层,那么设计下部基桩直径较大,同时成孔非常困难及施工周期长,对环境的影响也很大,因此中间桩成孔分两部分进行,即:上部钢管柱部分的成孔采用人工挖孔的方法成孔;下部混凝土基桩部分采用乌卡斯冲击钻成孔。为便于桩机下钻、提钻,对人工挖控部分的内径进行合理控制,人工成孔段采用钢筋混凝土护壁。保证护壁的厚度,护壁形式采用外齿式。
4.3桩基施工
如果桩基处于砂卵石地层,无法再降低地下水位,人工挖孔不能继续进行,其他施工方法均不理想,故采用乌卡斯冲击钻成孔,人工搅拌泥浆护壁,效果较好,缺点是废弃的泥浆需沉淀后用罐车收集,在指定地点晾干后外弃,以免污染环境,整个处理过程比较麻烦。水下灌注混凝土工艺较成熟,为此不再赘述。但需要说明的是,为了消除桩底沉渣对桩基承载力的影响,采用了桩基底部后注浆措施,即在桩基下段钢筋笼加工同时,预埋桩基底部注浆管,合理的埋设单桩,并且注入水泥砂浆。
4.4定位器安装
一是定位器安装前的准备工作。桩基施工完成后,在混凝土初凝而未终凝前使用旋挖钻机进行钻孔取芯,,然后用泥浆泵,将桩孔内的护壁泥浆抽走,最后人工凿除杯口混凝土。杯口混凝土底面比钢管柱设计底面要低,以便安装钢筋网及二次浇筑混凝土。二是定位器的设计。自动定位器呈十字锥形,由型钢组焊而成,锥底宽度比钢管内径小。主要包括锥形引渡板、定位十字板等构件,其中锥形引渡板实现对钢管柱的引渡功能,并控制钢管柱的垂直度,限定钢管柱的水平位移;定位十字板承托钢管柱,并控制钢管柱的水平位置及标高。定位器的制作质量必须严格控制,并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。
4.5钢管柱的吊装及固定
钢管柱上口固定支架需设置工作台,在工作台上使用型钢焊接支架,支架通过预埋螺栓固定在工作台上,支架中间设可调丝杠,用来固定钢管柱上口。钢管柱吊装采用吊车相互配合作业。顶端采用型钢作井字固定,在型钢上焊微调器,然后对钢管柱上端精确定位,校正钢管柱顶纵轴线位置、垂直度后,用工字钢将钢管柱顶与预埋件焊接牢固。由于钢管柱下端平面位置、标高、垂直度已由定位器确定,钢管柱上端空间位置复核无误后,即可认为钢管柱顶与管底在垂直方向投影重合,钢管位置已精确定位。
4.6灌注钢管柱内混凝土
一般采用泵送顶升浇灌法、立式手工浇捣法及高位抛落无振捣法等三种灌注方法。实际施工中采用高位抛落无振捣法,在钢管柱精确定位后浇注杯口混凝土,与基桩连接为整体,使钢管柱固定,待杯口水泥浆液达到设计强度的75%后,开始浇注钢管柱内混凝土。
5结论
总而言之,采用盖挖逆作法施工地铁车站,对竖向承重构件钢管混凝土柱质量要求是非常高的。施工的钢管混凝土柱,无论是钢管柱安装与定位精度,还是柱内混凝土浇筑上,均满足设计及规范要求,为日后车站主体结构的良好受力提供了可靠基础。
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