1、340地地铁铁车车站站桩桩间间模模筑筑混混凝凝土土逆逆作作施施工工工工法法1前前言言地铁车站防水是地铁建造质量的重要环节，防水的好坏关系到车站结构的使用性、耐久性、安全性，这就要求车站结构需具有良好的防水性能，而良好的防水基面则是防水保障的先决条件。地铁车站属狭长型结构，围护结构一般采用钻孔灌注桩形式，而桩与主体结构设计间隙很小，因此不具备先施工外墙后施工防水的条件。这种情况下，车站防水基面最常见的做法为喷射混凝土，但喷射混凝土存在喷射厚度不均、局部不密实、回弹量大、浪费材料多、表面相对不平整等问题，由于基面不平整，防水材料易被凹凸的混凝土挤破，进而导致地铁车站渗水漏水。模筑混凝土可有效解决上2、述问题，能够给铺设防水卷材提供一个平整的基面，有效防止地铁渗水漏水的发生。模筑混凝土一般采用顺作法施工，即基坑开挖至基底后由下往上分层进行施工，这使得基底以上桩间土暴露时间过长，容易发生桩间土体失稳。采用逆作法施工模筑混凝土，整体效果较好。长沙地铁 4 号线项目车站工程，采用桩间模筑混凝土逆作施工工法。施工中，对模筑混凝土施工工艺进一步优化，形成了 2 项国家专利，并已受理。模筑混凝土在长沙地铁 4 号线项目工程中的应用，不但保证了车站围护桩桩间土体的支护效果，更为车站防水施工质量提供了有力的保障。同时，进一步优化后使得模筑混凝土施工变的更加便捷高效、节约材料及成本，能够很好的保证工期履约，具3、有较好的社会及经济效益。在此基础上，经过进一步提炼，形成了本工法。2工工法法特特点点2.1 支护效果好：相对于顺作法施工模筑混凝土，逆作法可以减少桩间土暴露时间，对其及时进行支护，为车站结构施工提供安全保障。2.2 整体性好：一方面将膨胀螺栓预先植入桩内，另一方面将钢筋网片焊接于膨胀螺栓上，这都可保证模筑混凝土与围护结构的有效固接，使其整体性较好。2.3 表面平整度高：架设模板浇筑混凝土，有效保证了模筑混凝土的表面平整度，为车站防水施工提供了一个良好的工作基面。2.4 施工便捷高效：采用自行设计的模筑专用浇筑装置，操作简单、使用便捷，可节约工期、节省浇筑及劳动力成本，同时可保证模筑混凝土施工质4、量。3适适用用范范围围本工法适用于地铁车站狭小空间下围护桩桩间土体支护及车站防水基面工程。4工工艺艺原原理理模筑混凝土随主体基坑开挖分段分层进行施工，施工时先将模筑外边线放样出来，通过桩面修整并凿毛后，埋入膨胀螺栓，其次将钢筋网片固定在膨胀螺栓上，支设单侧模板，并用拉杆将模板固定好，待测量复核无误后再浇筑混凝土。利用模筑混凝土较好的整体性，来保证对桩间土体的支护效果。利用模筑混凝土较好的表面平整性，来为车站结构提供一个良好的防水基面。3415施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程模筑混凝土施工工艺流程如下图所示。冠梁砼支撑施工模筑混凝土施工围护桩施工表层土开挖基坑土开5、挖主体结构施工防水施工主体结构施工支撑底标高以上支撑底标高以下桩间及桩面修整模板安装加固准备工作外边线放样钢筋网制作安装测量复核混凝土浇筑拆模及养护埋入膨胀螺栓图 5.1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 准备工作1 设计准备模筑混凝土是随主体基坑分段分层、由上往下进行施工的。根据基坑深度及支撑结构设置位置，确定模筑混凝土的合理分层高度，同时考虑到单侧模板的稳定性，分层高度不宜过高。当主体基坑开挖至该层模筑作业面时，清理并平整作业面后即可施工模筑混凝土。施工每一层模筑时上部预留一定高度做为下料口，下料口在该层混凝土浇筑完并拆模后由人工进行填充。以本工程为例，模筑混凝土与基坑土方开挖配合6、施工示意图如下所示。浇筑高度2.9m，顶部预留0.4m作为下料口暂不浇筑混凝土支撑模筑砼第一层模筑混凝土施工3.3m-4.1m342混凝土支撑钢支撑第二层模筑混凝土，浇筑高度2.9m，顶部0.15m作为下料口暂不浇筑第二层模筑混凝土施工3.05m混凝土支撑钢支撑第三层模筑混凝土施工第三层模筑混凝土，浇筑高度约2.44m，顶部0.15m作为下料口暂不浇筑2.59m混凝土支撑钢支撑第四层模筑混凝土施工第四层模筑混凝土，浇筑高度约2.44m，顶部0.15m作为下料口暂不浇筑钢支撑2.59m343混凝土支撑钢支撑第五层模筑混凝土施工第五层模筑混凝土，浇筑高度约3.21m，顶部0.15m作为下料口暂不浇7、筑钢支撑3.36m下料口处的模筑混凝土待下层混凝土拆模后进行人工填充混凝土支撑下料口模筑混凝土施工图 5.2.1 桩间模筑混凝土与基坑土方开挖配合施工示意图2 施工准备在模筑混凝土施工之前，采用门式脚手架搭设操作平台，门式脚手架搭设高度依据每层模筑混凝土浇筑高度而定，为保证门式脚手架的安全和稳定，搭设前场地必须平整坚实，具备足够的承载力，对于开挖后的土地基，应整平夯实后铺设通长垫板。3 材料准备在模筑混凝土施工前，要将所需的膨胀螺栓、钢筋、模板、混凝土等材料列出详细的使用计划。所需材料必须符合相关的规范、规程和标准，对进场材料做妥善分类保存，须符合 ISO9001标准要求的标识，保证储存材料处8、于整洁有序和不会受到天气影响的状态。5.2.2 模筑外边线放样根据主体结构外轮廓线的复核结果，确定模筑混凝土的外边线位置，并将其标识在冠梁上，其次将冠梁外边缘线垂直放样到模筑作业面上，通过模筑外边线到冠梁边缘的距离来控制模筑混凝土的浇筑厚度。344图 5.2.2 模筑混凝土外边线放样5.2.3 桩间土及桩面修整主体基坑开挖至模筑作业面标高后，将桩间残留的松动土石及桩身附着的土石清理干净。为保证模筑混凝土与桩身混凝土紧密固接在一起，在桩身泥土清理完后须对桩面进行适当凿毛处理。图 5.2.3 桩间土清除及桩面凿毛5.2.4 埋入膨胀螺栓根据设计要求，在桩身上采用红油漆标出膨胀螺栓的埋入位置。在标识9、处进行钻孔，成孔角度须垂直桩壁，钻孔深度要满足计算要求。钻进过程中，若钻头遇到桩身钢筋钻进受阻时，将孔345位沿水平方向微调以避开钢筋，并用砂浆封堵废弃的孔洞。钻孔完毕后，用压缩空气吹出孔内浮尘，再埋入膨胀螺栓。图 5.2.4-1 安装膨胀螺栓膨胀螺栓埋入后，抽检总数的 1%且不少于三根进行抗拔力试验，要求在达到加载力时,膨胀螺栓不会被拔出。图 5.2.4-2 膨胀螺栓抗拔试验5.2.5 制作安装钢筋网片按设计要求将钢筋绑扎制作成一定规格尺寸的钢筋网片，钢筋网片的大小可根据现场要求进行调整，在钢筋网片竖向每隔一定间距设水平加强筋一根。最后将钢筋网片挂设桩壁并焊接固定在膨胀螺栓上。346图 5.10、2.5 挂设钢筋网片5.2.6 安装模板并加固模筑混凝土的单侧模板采用型钢枋木竹胶板体系，枋木与模板用自攻钉子固接形成整体。根据模筑外边线将定型模板架设到位，架设型钢主楞，采用拉杆将模板整体固定在膨胀螺栓上，拉杆与膨胀螺栓采用套筒连接。同时采用钢管斜撑辅助加固单侧模板。定型化单侧模板可预先根据开挖后具备的模筑作业面大小进行配置。图 5.2.6-1 定型化单侧模板制作图 5.2.6-2 单侧模板架设347在单侧模板固定方式上，经过优化设计，采用了可周转式拉杆体系，该体系由变径套筒、膨胀螺栓、模板拉杆、蝴蝶扣组成，其中变径套筒可靠连接于膨胀螺栓上，模板架设到位后，拉杆一端穿过模板体系与套筒连接，另11、一端采用蝴蝶扣与模板主楞或加强钢管连接。变径套筒变径套筒膨胀螺栓膨胀螺栓钢筋网钢筋网围护桩围护桩模板模板木枋木枋主楞主楞蝴蝶扣蝴蝶扣对拉螺杆对拉螺杆图 5.2.6-3 单侧模板拉杆体系示意图5.2.7 测量复核单侧模板架设完成并经复核无误后，方可进入下一步工序。5.2.8 浇筑混凝土采用自行设计的专用装置进行混凝土浇筑施工。模筑混凝土的每层浇筑高度控制在 0.5m 以下，浇筑过程中采用 30 型振捣棒从桩间空隙插入振捣，同时辅以橡胶锤在模板外侧轻轻敲击，保证混凝土密实均匀。待该层浇筑完成后，再进行上层混凝土浇筑及振捣，直至全部完成。浇筑应连续进行，在第一层混凝土凝结之前完成次层混凝土的浇筑。图12、 5.2.8-1 混凝土浇筑348关于混凝土浇筑方式，项目采用自行设计及制作的专用装置，该装置包括浇筑车、浇筑管及可调式固定支架。其中浇筑车包括料斗、架体、底盘及脚轮，料斗通过架体固定在底盘上，底盘上设置脚轮，浇筑管包括标准节及可旋转弯头，管顶可靠连接于料斗底端，浇筑管整体长度可调，可调式固定支架一端连接于浇筑车架体，另一端固定在挡土墙外侧，支架上设置脚轮，支架高度、宽度根据现场需要皆可调节。软管砼浇筑小车可伸缩支架冠梁挡土墙围护桩模板体系冠梁挡土墙模板体系滚轮砼浇筑小车图 5.2.8-2 混凝土专用浇筑装置示意图图 5.2.8-3 浇筑装置现场制作及安装图由于模板与桩壁间距很小，模筑混凝土只13、能从相邻两根桩间的空隙灌入，一个空隙内混凝土达到浇筑允许高度后再进行下一个空隙的浇筑，浇筑平面示意图如下：桩桩桩送料管桩间土模筑砼模板图 5.2.8-4 混凝土浇筑平面示意图5.2.9 拆模及养护349待混凝土达到强度要求后，拆开槽钢，取下模板并打磨干净，模板和槽钢转入下一段模筑混凝土重复利用。对振捣不充分的部位采用砂浆抹平，浇水养护，浇水次数应能保持混凝土有足够的润湿状态，养护期一般不少于 7 天。5.2.10 特殊部位的处理模筑混凝土施工时，上下分层之间预留一定的间隙用于混凝土的泵入口，待上下层浇筑完成拆模后，将桩壁、上下层混凝土界面凿毛，挂设钢筋网片，用微膨胀混凝土进行人工填充，并用水泥14、刀进行抹平修饰，使混凝土面平整一致。施工缝处需将混凝土表面凿毛，清除水泥薄膜、松动石子以及软弱混凝土层，充分湿润，并将钢筋调整修理、清理干净。6材料与设备材料与设备6.1 模筑混凝土需用的主要材料如下表所示：表 6.1 主要材料使用表序号序号材料名称材料名称规格规格主要技术指标主要技术指标备注备注1细石混凝土C20/模筑混凝土2钢筋8mmHPB300钢筋网片3钢筋20mmHRB400网片水平加强筋4膨胀螺栓M20/模板锚固5对拉螺杆M14/拉杆体系6变径套筒M20-M14/拉杆体系7砂浆M7.5/填充锚固孔8竹胶板1220244018mm/模板9槽钢6.3/模板支撑10枋木50mm100mm415、000mm/模板支撑11钢管48.33.6mm/模板支撑6.2 主要机具设备使用情况如下表所示：表 6.2 主要设备使用表序号序号设备名称设备名称型号型号数量数量用途用途1风镐/4桩面凿毛2手提式冲击钻/4钻孔3电焊机/2焊接钢筋4钢筋调直机/1加工钢筋5钢筋切断机/1加工钢筋6插入式振捣棒30mm2振捣7橡胶锤/2辅助振捣3507质量控制质量控制7.1 执行标准规范严格执行国家及相关规范要求,包括混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2015)、建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）、混凝土结构后锚固技术规程（JGJ145-2013）、建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范16、（JGJ128-2010）、城市轨道交通工程测量规范（GB50308-2008）相关规定。7.2 质量控制标准7.2.1 锚固工程埋入膨胀螺栓时钻孔的质量要求见下表所示。表 7.2.1 钻孔质量要求项目项目允许偏差允许偏差锚孔深度（mm）+5，0锚孔垂直度2%锚孔位置（mm）5钻孔直径（mm）+0.507.2.2 钢筋工程模筑混凝土中的钢筋网片制作与安装允许误差见下表所示。表 7.2.2 钢筋网片制作与安装允许误差项目项目允许偏差（允许偏差（mmmm）检验方法检验方法绑扎钢筋网长、宽10尺量检查网眼尺寸20钢尺量连续三档，取偏差绝对值最大处纵向受力钢筋间距10钢尺量两端、中间各一点，取偏差绝对17、值最大处排距5保护层厚度间距5尺量检查7.2.3 模板工程模筑混凝土中的单侧模板制作及安装允许误差见下表所示。表 7.2.3 单侧模板制作与安装允许误差项目项目允许偏差（允许偏差（mmmm）检查方法检查方法截面内部尺寸柱、墙、梁+4,-5钢尺检查垂直度不大于 5m6水准仪或拉线、钢尺检查大于 5m8水准仪或拉线、钢尺检查相邻两板表面高低差2钢尺检查表面平整度5拉线或 2m 靠尺和塞尺检查7.2.4 模筑结构位置及尺寸允许偏差模筑混凝土结构的位置及尺寸偏差见下表所示。表 7.2.4 结构位置及尺寸允许偏差项目项目允许偏差（允许偏差（mmmm）检验方法检验方法轴线位置8尺量垂直度10经纬仪或吊线、18、尺量标高10水准仪或拉线、尺量截面尺寸+10，-5尺量351表面平整度82m 靠尺和塞尺量测7.3 质量控制措施7.3.1 桩间及桩面修整质量控制措施1 在进行土石方开挖时，先用挖机初步清除桩身附土，要注意控制挖机力度，避免损坏桩身。2 在具备相应的工作面后，搭设脚手架采取人工进一步清除桩身附土与桩间泥土，用风镐凿毛桩身混凝土。3 通过测量复核，确定模筑混凝土外边线，对于侵限的桩身混凝土采取风镐凿除，确保施工完模筑混凝土后车站结构尺寸符合设计要求。7.3.2 膨胀螺栓植入质量控制措施1 钻孔采用电锤钻孔，钻孔时要保证孔的平直度。2 清孔工具采用塑料毛刷和气筒。毛刷的直径应比孔的直径大 5mm。19、用毛刷反复刷孔的侧壁后用气筒吹出孔内灰尘，重复以上程序直到孔内吹不出灰尘为止。3 植筋胶施工，植筋胶采用质量可靠品牌，用专用注射胶枪灌胶，前三枪胶水必须废弃不用，从孔内底部开始注胶，达孔深的 23 左右。4 安装膨胀螺栓时，将其表面杂物用钢丝刷清理干净后均匀用力转入孔内。5 按建议固化时间等待药剂固化，期间不要碰撞或敲击膨胀螺栓。7.3.3 钢筋网片制作质量控制措施1 严把材料进场关，三证齐全。严格把关钢筋原材外观质量，钢筋表面的油渍、漆污等均清除干净，筋体应平直，无局部折曲。2 将钢筋按照设计间距制作成钢筋网片，钢筋网片的大小根据分段分层尺寸确定，同时竖向每隔一定间距设水平加强筋一根，钢筋网20、采用绑扎方式连接。钢筋网片之间预留三个网格长度用于搭接，搭接接头应互相错开，保证同一截面内接头数目不大于主筋总数的 50%。7.3.4 模板安装质量控制措施1 模板安装必须正确控制轴线位置。施工中应加强对模板的维修、管理。2 模板安装必须平整、牢固、接缝严密不漏浆，以保证模筑混凝土的浇筑质量。3 模板拆除应根据设计和规范规定的强度要求统一进行，不得随意拆模。一般拆模标准为：混凝土强度等级不小于 2.5MPa，同时确保其表面及棱角不因拆模而受损坏，即可拆除侧模。7.3.5 混凝土质量控制措施1 模筑混凝土每层浇筑高度不得超过 0.5m，浇筑过程中用 30 型振捣棒振捣并辅以橡胶锤在模板外侧轻轻敲21、击，保证混凝土密实均匀。待每段一层浇筑完成后，再进行上层混凝土灌注和振捣，直至全部完成。浇筑应连续进行，在第一层混凝土凝结之前完成次层混凝土浇筑避免出现冷缝。2 由于模板与桩壁间距很近，模筑混凝土只能从相邻两根桩间的空隙灌入，一个空隙内混凝土达到浇灌高度后再进行下一个空隙的浇筑。3 在浇筑过程中，需安排专人对模板支架进行盯控，用橡胶锤对模板进行振动拍打时应注意不得用力过大。当模板支撑体系出现变形或松动时，应立即停止浇筑并采取加固措施，避免胀模、爆模。若出现模板拼缝间漏浆现象，立即采用土工布或止浆条进行封堵，防止浆液流失影响混凝土质量和外观。4 混凝土拆模后，要加强表面养护，养护时间不少于 7d22、，始终保持混凝土表面湿润。5 待混凝土终凝拆模后，对振捣不充分的部位采用砂浆抹平，对于胀模部位立即凿平，用砂浆抹平，浇水养护。8安全措施安全措施8.0.1 结合工程实际情况，成立以现场负责人为组长的安全施工领导小组，落实各小组成员施工现场安全责任区，制定相关规章制度，确保安全施工管理有章可循。3528.0.2 模筑混凝土施工中应设专人负责安全检查，发现问题应报告有关人员处理。当遇险情时，应立即停工和采取应急措施，待修复或排除险情后方可继续施工。8.0.3 模筑混凝土施工人员均需经过三级安全教育和交底，进入现场必须戴好安全帽，穿绝缘鞋，临边作业人员应系安全带。8.0.4 模筑混凝土机操工、架子工23、等特殊工种作业人员必须持证上岗。8.0.5 模筑混凝土施工与钢支撑、土石方开挖相互交叉施工，基坑内有多个作业面同时施工，要避免各机械设备的互相干扰，保证安全。8.0.6 模筑混凝土材料按平面布置图分类堆放，块料起堆交错叠放，杆料、立杆设栏堆放，散体材料砌池筑围堆放，并挂标识牌。8.0.7 模筑混凝土施工时，基坑上方的冠梁、钢围檩、钢支撑上不得堆砌物品，防止坠落击伤施工人员及设备，冠梁边设防护栏杆，并挂设密目网防护。8.0.8 在进行模筑混凝土单侧模板调运作业时，基坑内外需各配置一名指挥人员且配备指挥旗和对讲机。作业时基坑外指挥员应从上方时刻注意基坑内模板吊运情况，基坑内指挥员根据基坑内作业情况24、及时与外部指挥员联系，协调配合作业以保证基坑内模板吊运安装作业安全。8.0.9 模筑混凝土支模过程中如遇中途停歇，应将已就位模板或支架连接稳固，不得浮搁或悬空。拆模中途停歇时，应将已松扣或已拆松的模板、支架等拆下运走，防止构件坠落或作业人员扶空坠落伤人。8.0.10 模筑混凝土在夜间作业时，作业面要保证有足够的照明。9环保措施环保措施9.0.1 施工场地噪声控制符合建筑施工场界噪声限值（GB12523-90）要求。在模筑混凝土施工阶段尽量选用低噪声的机械设备，并且尽量将噪声较大的机械设备作业时间合理避开周边居民休息时间。9.0.2 模筑混凝土施工在进行桩面修整及凿除作业时，做好喷淋降尘工作，防25、止扬尘。9.0.3 制作模筑钢筋网片时产生的钢筋废料，不得随意抛弃，必须堆放在制定地点，并定期拖运至回收站。9.0.4 在安装固定模筑钢筋网片时，采用遮光布等措施防止电焊施工中强光外协，减少光污染。9.0.5 模筑混凝土采用单侧模板体系，所有构件均可回收利用，多次周转，减小施工材料的损耗。9.0.6 模筑混凝土在浇筑时，采用低噪声环保型振捣器，以降低噪声污染。9.0.7 清理模筑施工垃圾时，使用容器吊运并及时清运，严禁随意凌空抛散。10效益分析效益分析10.0.1 经济效益相对于传统的喷射混凝土施工方法，模筑混凝土具有厚度可控、密实、不易造成材料浪费、表面较平整等优势，为车站防水提供了良好的基26、面，有效防止了车站渗漏水的发生。同时，项目采用自行设计的模筑混凝土专用浇筑小车，较传统的浇筑方式，工效可提高 1.9 倍，每层每段可节省 0.5 个小时，两车站共计可节约人工、材料、机械、工期及其他措施成本 180 万元。10.0.2 社会效益模筑混凝土在长沙地铁 4 号线项目的成功运用，为其他地铁工程的应用打下了坚实的基础。优化后的模筑混凝土施工方法使其施工起来更加便携高效。模筑混凝土不但保证了车站围护桩桩间土体的支护效果，更为车站防水施工质量提供了有力的保障。本工程的模筑混凝土施工技术引起了广泛关注，局平台、期刊等都对模筑混凝土的成功运用353进行了报道，地铁 4 号线一标指挥部也组织了标27、段所有项目部进行观摩学习，其在施工过程中得到了业主及监理的一致好评，社会效益明显。10.0.3 节能及环保效益模筑混凝土所使用的模板体系与浇筑装置可重复周转使用，且模筑混凝土施工人员的作业环境相对于喷射混凝土要好很多，同时模筑混凝土施工方法也不易造成环境污染，环保效益良好。11应用实例应用实例11.0.1 本工法在长沙地铁 4 号线项目工程得到成功应用。11.0.2 长沙地铁 4 号线项目工程位于长沙市潇湘北路上，由两站两区间组成，分别为福元大桥西站、茶子山站、汉王陵公园站福元大桥西站区间、福元大桥西站茶子山站区间。其中车站总体建筑面积为 3.9 万，区间总长 2.7km。车站主体为地下两层岛28、式站台、双层双跨箱型框架结构。车站围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑形式。车站主体结构标准段宽 20.7m，开挖深度为16.3m-18.8m。11.0.3 长沙地铁 4 号线项目工程中福元大桥西站共需浇筑模筑混凝土 120 次，茶子山站共需浇筑模筑混凝土 290 次。截至目前，福元大桥西站模筑混凝土施工已完成 70%，茶子山站模筑混凝土施工已完成 30%，整体效果良好。通过对模筑混凝土施工工艺进行优化设计，提高了施工效率，加快了施工速度，共计可节约施工成本 190 万元。11.0.4 模筑混凝土施工工法现场应用效果见下表所示。安装膨胀螺栓挂设钢筋网片支设单侧模板浇筑混凝土354模筑混凝土拆模后效果