地鐵始發(fā)井非離壁側(cè)墻錨入式施工工法

地鐵車站非離壁側(cè)墻模板錨入式施工工法隨著城市人口不斷增加，城市地面交通壓力逐漸困擾城市發(fā)展，因此許多大中型城市陸續(xù)開始地鐵建設。地鐵車站分為擴大端和標準段兩大部分，對于始發(fā)車站來說，擴大端亦稱為始發(fā)井。始發(fā)井受盾構(gòu)機尺寸影響，其側(cè)墻凈高普遍達7.6m，所以始發(fā)井車側(cè)墻施工難度高，而且始發(fā)井的施工進度關(guān)系到盾構(gòu)下井節(jié)點工期，所以優(yōu)化始發(fā)井側(cè)墻施工技術(shù)顯得尤其重要。對于地鐵工程而言，側(cè)墻設計普遍為非離壁式（既側(cè)墻迎土面緊貼圍護結(jié)構(gòu)），實際施工過程中，一般采用單側(cè)三角背撐的組合鋼模板，但是車站兩端作為盾構(gòu)的始發(fā)或接收井，由于受盾構(gòu)機尺寸的影響，端頭井的側(cè)墻凈高普遍達7.6m，普通的三角背撐模板設計僅能達到5m，且模板施工過程變形量普遍超限，同時受端頭井側(cè)墻陰陽角、結(jié)構(gòu)內(nèi)凸的暗柱、以及上翻梁的影響，組合鋼模背撐不僅在拐角處存在交叉無法加固，且在內(nèi)凸暗柱及上翻梁位置的模板加固可操作性極低，整體安全穩(wěn)定性達不到要求，滿足不了端頭井側(cè)墻施工的需要。針對廈門地鐵2號線工程超寬超高（端頭井寬度達到52米，墻身高達7.6m）的特點，采用傳統(tǒng)支架對撐的工藝，施工難度大、工期長、風險性高，我部以縮短施工工期、提高安全性和降本增效的目標開展了技術(shù)攻關(guān)，大膽創(chuàng)新，采用植筋工藝，通過驗算，提出利用錨入式支撐體系代替鋼管支架對撐體系，將原有側(cè)向支撐體系轉(zhuǎn)化為簡支受拉體系，使側(cè)墻模板加固的“支撐”體系與支架徹底分離，極大優(yōu)化了盤扣支架方案，減少材料投入加快施工進度，節(jié)約大量的施工成本，為地鐵車站端頭井施工技術(shù)提供了新的思路。圖1-1對撐支架體系布置圖(600mm×600mm)2.0.1通過采用錨入式施工工法，極大優(yōu)化了端頭井的支架體系，減少盤扣支架和對撐鋼管的投入，同時節(jié)省支撐架體系搭設的工費，大大節(jié)省了施工成本。2.0.2錨入式支撐體系實現(xiàn)側(cè)墻模板體系與板面支撐架的分離，獨立于架體施工，節(jié)約該段的等待時間；同時盤扣支架立桿間距得到優(yōu)化，且支撐架無需設置對撐桿，省去密密麻麻鋼管扣件施工，節(jié)約施工工期。2.0.3主體結(jié)構(gòu)澆筑過程的側(cè)壓力平衡依靠矮邊墻預埋筋和墻體上口圍護結(jié)構(gòu)植筋，由原來支撐受壓平衡體系轉(zhuǎn)變?yōu)楹喼芾w系，解決了端墻依靠盤扣架體受力的施工技術(shù)問題，同時避免了原設計方案架子工在支撐架狹小空間中作業(yè)的風險，提高施工的安全性能。2.0.4錨入式支撐體系，側(cè)墻采用組合鋼模，主楞采用25cm的雙拼工字鋼，在模板加固中，只設置上下兩道拉桿，施工過程采用塔吊或汽車吊進行鋼模及型鋼主楞的吊裝作業(yè)，輔于少數(shù)人工進行上下的拉桿加固即可。2.0.5錨入式支撐體系的組合鋼模及工字鋼構(gòu)件可應用到離壁式側(cè)墻雙面模板，上口錨筋直接利用通長的精軋螺紋鋼替代，故其通用性強、周轉(zhuǎn)率高。3.適用范圍本工法適用于支護結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻的非離壁墻體施工。圖4-1錨入式支撐體系施工示意圖采用組合鋼模、25a工字型鋼及精軋螺紋鋼組成非離壁式側(cè)墻的抗拉支撐體系，依靠簡支梁的受力原理，在矮邊墻預埋一道φ25精軋螺紋鋼，同時在側(cè)墻澆筑施工縫上口采用植筋工藝，設置一道滿足一定抗拉要求的錨桿，上下拉桿與型鋼鎖定鉸接后形成具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性的簡支梁受力模板體系。側(cè)墻混凝土的施工荷載通過組合面板傳遞至豎向的雙拼工字鋼主梁，通過型鋼主梁傳遞至預埋在底板矮邊墻及植筋于地下連續(xù)墻上口的精軋螺紋鋼，精軋螺紋鋼的拉力通過與混凝土的粘結(jié)力平衡。其中上口為通長拉桿，下口外露部分采用精軋螺紋鋼專用連接器連接，實現(xiàn)拉桿重復利用?？紤]型鋼的簡支體系撓度變形，需通過設置底板矮邊墻及中板下邊墻的形式，間接減少側(cè)墻一次澆筑的高度，控制在4.8m左右，在側(cè)墻施工完成后，進行中板及以下部分側(cè)墻施工5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程圖5.1-1地鐵車站端頭井非離壁側(cè)墻錨入式支撐體系施工工藝流程圖5.2操作要點5.2.1結(jié)構(gòu)設計計算利用型鋼及精軋螺紋鋼組成錨入式支撐體系進行模板加固設計，首先對型鋼及精軋螺紋鋼進行結(jié)構(gòu)計算，驗算構(gòu)件的受力是否滿足安全要求，其次進行植筋拉拔驗算，確保整個加固體系處于安全可靠狀態(tài)。圖5.2.1-1錨入式支撐體系成型圖采用品茗軟件進行結(jié)構(gòu)設計計算，計算過程如下：主楞采用25cm的雙拼工字鋼，間距80cm；次楞采用8cm×8cm的槽鋼間距30cm；面板采用5mm的鋼板；拉桿采用25mm的精軋螺紋鋼，同時配備專用的連接套筒、螺母及2cm厚的墊板。2型鋼強度驗算圖5.2.1-2驗算簡圖圖5.2.1-3彎矩圖Mmax＝51.923fkN·mσ=Mmax/W＝51.92×106/804000=64.58N/mm2[f]≤205N/mm2滿足要求！3支座反力驗算圖5.2.1-4剪力圖第1道支撐所受主梁反力Rmax(1)＝49.08/ζ=49.08/0.6=81.81kN第2道支撐所受主梁反力Rmax(2)＝37.27/ζ=37.27/0.6=62.11kN4型鋼撓度驗算圖5.2.1-5驗算簡圖圖5.2.1-6變形圖νmax＝4.579mm<[ν]=1/500=9.6mm滿足要求！5拉拔力驗算同主梁驗算過程，可知對拉螺栓受力：N＝81.807kN≤Ntb＝176kN，滿足要求！6鉆孔深度確定f f ls—為植筋的基本錨固深度；ΨN—考慮各種因素對植筋受拉承載力影響而需加大錨固深度的修正系數(shù)ΨN=Ψbr?αspt—為防止混凝土劈裂引用的計算系數(shù)，按規(guī)范表12.2.3取值1.02；d—植筋公稱植筋，為25mm；fy—直徑25mm鋼筋的植筋抗拉強度設計值按取值為360Mpa，設計拉拔力176KN；fybd—植筋用膠粘劑的粘結(jié)強度設計值，按規(guī)范表12.2.4取5.0；故植筋鉆孔深度按50cm施工。5.2.2模板加工設計離壁式側(cè)墻采用鋼模板，面板采用5mm厚鋼板，橫肋選用8＃槽鋼，間距35cm，豎向主楞采的精軋螺紋鋼進行加固。1側(cè)墻采用鋼模板，面板采用5mm厚鋼板，橫肋選用8＃槽鋼，間距30cm，加工組合鋼模，模板均采用平接口螺栓連接，每塊面板上設置兩個圓鋼加工的吊耳，便于模板的吊裝作業(yè)。2模板加固的豎向主楞采用雙拼25a的工字鋼，通過10mm厚的連接鋼板組焊而成，豎向頂部設置吊耳，底部設置20cm的槽口，確保型鋼能夠通過吊裝自由插入下部預埋的拉桿，主楞間距按80cm設置。圖5.2.2-1模板加工設計5.2.3精軋螺紋鋼預埋及植筋1矮邊墻精軋螺紋鋼預埋預埋拉桿采用直徑為25cm的精軋螺紋鋼，其抗拉值不小于650KN。其中，下口預埋在矮邊墻，單根長70cm，外露10cm，通過精軋螺紋鋼專用連接器進行加長連接，不僅實現(xiàn)外露部分的重復利用，而且便于矮邊墻模板拆除。（1）底板根據(jù)設計方案設置1200mm的矮邊墻，底板鋼筋綁扎完畢后，模板安裝時，技術(shù)員采用水準儀將拉桿的標高放出，通過墨斗線彈出拉桿的標高線，采用記號筆標記出拉桿的點位，然后進行取孔，安放拉桿就位。通過采用二氧化碳保護焊與側(cè)墻的鋼筋電焊固定。（2）模板加固后，要求對矮邊墻模板的垂直度及線型進行復測，因側(cè)墻利用剛度較大的組合鋼模，矮邊墻不順直，會導致側(cè)墻施工時模板與矮邊墻存在縫隙，產(chǎn)生漏漿，形成蜂窩麻面?；炷翝仓?，拆除模板，采用連接器接長預埋的拉桿。（3）拉桿預埋件如下圖所示：圖5.2.3-1拉桿預埋圖5.2.3-2連接器連接2植筋施工植筋施工工藝流程圖如下所示：不合格不合格 原材料進場二次復驗 植筋位置確定 電鉆成孔檢測孔深檢測孔深 吹灰清孔 配置結(jié)構(gòu)膠 鋼筋除銹擦洗 植入鋼筋 質(zhì)量檢驗圖5.2.3-3植筋施工工藝流程圖（1）鋼筋位置的確定根據(jù)已經(jīng)測量好的平面軸線及標高的位置，確定施工部位，用墨線彈出施工界限，并在地下連續(xù)墻上標出具體植筋位置。（2）錘鉆成孔植筋位置確定后，用風炮進行鉆孔。成孔施工操作不得損傷地下連續(xù)墻鋼筋，鉆孔直徑不小于鋼筋直徑d。具體尺寸規(guī)格如下：鋼筋直徑（mm）2022252832孔徑（mm）20222528313540實際鉆孔孔徑允許有+2mm，-1mm偏差。鉆孔時如果植筋位置與鉆孔樁鋼筋發(fā)生沖突時應對植筋位置進行微調(diào)，以避免損傷地下連續(xù)墻鋼筋，鉆孔深度嚴格按照設計計算施工。（3）清孔鉆孔深度經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗合格后，先用鋼絲刷和軟毛刷清理孔洞內(nèi)的軟弱提，再用PVC管，配合空壓機管吹凈孔洞內(nèi)的浮灰，使用前注意氣管排濕，并用丙酮反復清洗孔洞，去除雜質(zhì)及有機質(zhì)，以保證植筋強度及質(zhì)量。圖5.2.3-4清孔示意圖（4）注射植筋膠植筋膠購買由廠家按比例配好專用膠，進場后復驗合格后可直接使用。配備專用的植筋膠注射器，通過軟管，確保植筋膠由鉆孔根部緩慢擠壓出來，膠體密實。圖5.2.3-5植筋膠注射（5）植筋鋼筋加工按設計植筋深度增加10cm的外露長度切割鋼筋，切割前必須核對鋼筋種類、型號。鋼筋切割采用無齒鋸，切割完畢后，用角磨機磨除植筋所需長度上的鋼筋外表面的浮銹，再用丙酮擦洗鋼筋以清除鋼筋外表的油脂及污物，并在植入端做好標記。（6）鋼筋的植入植筋鋼筋加工完畢后，向植筋孔內(nèi)注入植筋膠，植筋膠注入量為鉆孔體積的2/3為宜，并用結(jié)構(gòu)膠涂抹鋼筋表面。然后將鋼筋輕輕送入孔內(nèi)，用手錘敲擊，直至孔內(nèi)有膠體反出，鋼筋進入長度不在變化為止。圖5.2.3-6鋼筋加工圖5.2.3-7鋼筋植入（7）養(yǎng)護鋼筋植入后，不得受到任何擾動，現(xiàn)場需派專人看護，直到植筋膠固化為止。植筋膠的固化時間與溫度有關(guān)，參照施工所選用植筋膠說明書，養(yǎng)護至相應的固化時間。（8）強度檢測待植筋膠固化后，需對植好的鋼筋進行拉拔試驗檢驗其強度，強度滿足要求方可進行下步工序施工同規(guī)格、同型號、基本相同部位的鋼筋組成一個檢驗批。抽取數(shù)量按每批錨栓總數(shù)量的0.1%計算，且不少于5根。植筋強度在原位檢查，確保拉拔強度滿足以下要求：Φ25鋼筋：0.9×π×25×25÷4×400=176kN圖5.2.3-8鋼筋加工5.2.4側(cè)向施工要點1底板混凝土澆筑完成后，搭設滿堂支架作為側(cè)墻鋼筋綁扎操作平臺，進行鋼筋安裝。2在模板安裝前進行模板打磨清理，噴涂脫模劑。清理干凈后，通過吊車或塔吊將模板起吊，擱置在預埋的拉桿上，采用鐵絲與綁扎號的鋼筋骨架進行臨時固定后，安裝主楞型鋼，將型鋼的槽口對準拉桿，直接坐落在拉桿上方，安裝墊片，緊固螺栓。3采用連接器接長上口植筋的拉桿，通過調(diào)整上口螺栓的松緊度，通過手持式千斤頂進行模板圖圖5.2.4-3錨入式支撐拉桿螺栓固定4在側(cè)墻澆筑完畢后，需進行地下連續(xù)墻墻面植筋處理，并在拉桿處重新施工噴涂瀝青，提高側(cè)墻的防水能力。圖5.2.4-1側(cè)墻鋼筋綁扎圖5.2.4-2模板和型鋼吊裝就位5.3勞動力組織表5.3-1人員配備及任務分配表序號序號工種工種作業(yè)人數(shù)作業(yè)人數(shù)1鋼筋工2防水工4324模板工85腳手架搭設工6混凝土澆筑工67雜工28塔吊司機19安全員1小計46采用的材料及機具設備見表6-1、6-2。表6-1機具設備表序號序號設備名稱設備名稱單位單位數(shù)量數(shù)量用途用途11塔吊6310模板倒運、吊裝22汽車吊25t模板吊裝33千斤頂2臺調(diào)整線型、垂直度44二氧化碳保護焊機/1固定拉桿表6-2材料表序號序號材料名稱材料名稱單位單位數(shù)量數(shù)量1鋼模板平方4952雙拼工字鋼米67525cm3精軋螺紋鋼根22525mm4精軋螺紋鋼專用連接器個2257.1工程質(zhì)量控制標準非離壁側(cè)墻錨入式支撐體系施工質(zhì)量控制標準主要的規(guī)范、標準：7.1.1《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50017—2003)；7.1.2《組合鋼模板技術(shù)規(guī)范》(GB/T50214-2013)；；7.1.3《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ162-2008)；7.1.4《建筑工程質(zhì)量檢驗評定標準》（GB50300-2013）；7.1.5《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ80-2016)；7.1.6《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2015）；7.1.7《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145-2013）7.2質(zhì)量要求7.2.1側(cè)墻施工質(zhì)量符合表7.2.1-1要求：表7.2.1-1模板安裝、預埋件允許偏差表允許偏差允許偏差(mm)檢查方法檢查方法軸線位置3尺量相鄰兩板表面高差2尺量截面模內(nèi)尺寸尺量垂直度層高不大于6m8吊線、尺量大于6m吊線、尺量表面平整度5尺量預埋螺栓中心線位置2拉線、尺量外露長度拉線、尺量7.2.2為了保證結(jié)構(gòu)尺寸、位置的正確性，支模前要放好模板線及檢查線，模板安裝完后，要復查位置、尺寸；模板支撐牢固、穩(wěn)定、無松動、跑模、超標準的變形下沉等現(xiàn)象。7.2.3模板與混凝土的接觸面應清理干凈并涂刷界面劑，但不得采用影響結(jié)構(gòu)性能或妨礙裝飾工程施工的界面劑。7.2.4預埋在模板上的拉桿不得遺漏，且應安裝牢固，尺寸正確。7.3質(zhì)量保證措施7.3.1開工前，組織有關(guān)工程技術(shù)人員及工班長認真熟悉施工圖紙及高大模板設計及施工組織方案，切實做好安全技術(shù)交底等施工前的準備工作，領(lǐng)會設計意圖。7.3.2底板預埋精軋螺紋鋼時，進行標高復核，底板預埋拉桿控制在同一標高，通過二氧化碳保護焊固定，避免振搗時拉桿偏位。7.3.3嚴格控制邊墻的線型，確保側(cè)墻施工時，鋼模線型平順，與矮邊墻連接緊密，防水漏漿，產(chǎn)生蜂窩麻面及漏漿。7.3.4模板拼縫及下口需設置一道透明膠帶，防止漏漿。同時做好模板打磨及脫模劑涂刷的施工準備工作。7.3.5嚴格控制植筋的施工質(zhì)量，孔深和孔徑要滿足設計要求，植筋膠的規(guī)格要符合規(guī)范，達到設計齡期后進行拉拔試驗，試驗合格方可進行模板施工。7.3.6型鋼主楞與拉桿的螺母之間設置1cm厚的墊片，加大拉桿與型鋼的受力面，提高支撐體系的穩(wěn)定性。7.3.7采用插入式振搗器對側(cè)墻澆筑混凝土進行振搗，由于側(cè)墻高度大，需在振動棒管上貼膠帶進行深度標記，嚴格按分層分段澆筑進行振搗，控制振搗棒的間距和插入深度，避免工人隨意振搗，導致先澆混凝土出現(xiàn)復振，影響混凝土的自穩(wěn)性，增加側(cè)壓力。7.3.8混凝土澆筑后達到一定強度，拆除模板，對上口植筋及矮邊墻拉桿外露部分，進行切除。矮邊墻拉桿處理深度確保不小于3cm，采用與結(jié)構(gòu)等強的防水砂漿進行修補，外表面采用水泥漿進行色差調(diào)整，確保墻體的外觀質(zhì)量。8.0.1認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定、條例，結(jié)合施工單位實際情況和工程的具體特點，組成專職安全員和班組兼職安全員以及工地安全用電負責人參加的安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡，執(zhí)行安全生產(chǎn)責任制，明確各級人員的職責，抓好工程的安全生產(chǎn)。8.0.2做好施工場地平面布置，合理安排場內(nèi)臨時設施。施工場地采取全封閉模式，設置門衛(wèi)24小時值班，嚴格限制非施工生產(chǎn)人員進入場地，施工人員掛牌上崗。加強夜間施工的工地照明及道路防滑措施。8.0.3根據(jù)工地情況，布置安全防護設施和統(tǒng)一的安全標志（牌）、安全色燈。在各顯要位置設置大幅安全宣傳標語。8.0.4各種吊運機具設備正式使用前必須組織試吊、試運行。吊裝作業(yè)中嚴禁超載。起重作業(yè)人員要嚴格執(zhí)行《起重作業(yè)安全操作規(guī)程》，確保施工作業(yè)人員的安全。8.0.5上崗作業(yè)必須持證上崗，無證人員嚴禁操作設備，實行合理的交接班制度，嚴禁違章作業(yè)及疲勞操作。8.0.6吊裝作業(yè)時由現(xiàn)場信號工統(tǒng)一指揮吊裝,信號工和吊車司機采用對講機聯(lián)絡,指揮物體的移動及停放。吊著重物運行時，速度應均勻平穩(wěn)，不得突然制動,重物提升時，速度應均勻平穩(wěn)，落下時低速輕放，不得忽快忽慢或突然制動。8.0.7設備檢修必須由修理人員負責，堅持日常檢查，每天的檢查內(nèi)容按照<設備日常檢查內(nèi)容>表進行檢查，作業(yè)前操作司機應檢查設備的機械部分和電氣部分、鋼絲繩、吊鉤、限位器等是否完好，確認完好后才能作業(yè)，否則必須由修理人員進行檢修。8.0.8現(xiàn)場鋼筋、模板和架子管吊裝時應捆綁、吊掛牢固，捆綁、吊掛不牢或不平衡而可能滑動、跌落，重物棱角處與鋼絲繩之間未加襯墊等，司機不應進行操作。8.0.9當風力達到5級時，不得露天進行迎風面或重量接近額定負荷的起重工作。當風力達到6級以上時，不得在露天進行起重作業(yè)。8.0.10現(xiàn)場吊裝作業(yè)中，任何人不得在吊桿或重物下站立或通行，以防吊桿或重物跌落發(fā)生危8.0.11工地設置救護室，配備醫(yī)務人員。8.0.12嚴格按照方案的要求，實行分層分段澆筑，每層澆筑高度控制在50cm左右，澆筑速度不能大于1.5m/h。8.0.13模板構(gòu)件吊裝過程中，必須保證有專業(yè)的指揮工指揮，安裝人員必須配備好安全帽，安全帶及防滑手套，嚴禁螺栓及墊片置于組合模板次楞的槽口內(nèi)。8.0.14加強對側(cè)墻模板吊裝作業(yè)人員的技術(shù)交底及安全教育，確保側(cè)墻模板的移動及吊裝有序施工。8.0.15在墻模板就位時，由于加腋較長，要防止鋼筋來回跳傷人。就位后，先把上口與主筋拴牢，再用100×100mm方木臨時支頂，確保牢靠，以防傾倒傷人。8.0.16模板吊點必須設置在模板上方1/4跨，采用20mm的圓鋼焊接作為吊耳。9.0.1認真學習環(huán)境保護法，成立施工環(huán)境保護領(lǐng)導小組，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，對脫模劑等液體污染物的處理嚴格執(zhí)行當?shù)丨h(huán)保部門的有關(guān)規(guī)定，廢棄到制定的地點。9.0.2在進行模板打磨時，應有揚塵控制措施，可采用噴淋進行降塵，適當濕潤模板面，帶好防護口罩等措施。9.0.3對脫模劑及混凝土修補材料統(tǒng)一進行存放，做好材料標識標牌及覆蓋工作。9.0.4定期清運廢舊鋼材，做好運輸過程中的防散落與沿途污染措施，廢水除按環(huán)境衛(wèi)生指標進行處理達標外，并按當?shù)丨h(huán)保要求的指定地點排放。工程廢棄物按工程建設指定的地點和方案進行合理堆放和處治。9.0.5將施工場地和作業(yè)限制在工程建設允許的范圍內(nèi)，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。9.0.6優(yōu)先考慮采用塔吊、龍門吊等用電的環(huán)保機械。采取設立隔音墻、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允許值以下，同時盡可能避免夜間施工。9.0.7對施工現(xiàn)場的裸土要進行覆蓋，配備曬水車、霧炮、噴淋等降塵設施，在晴天經(jīng)常對施工通行道路進行灑水，防止塵土飛揚，污染周圍環(huán)境。10.1經(jīng)濟效益10.1.1本工法通過植筋工藝，采用錨入式支撐系統(tǒng)替代鋼管支撐架進行非離壁側(cè)墻施工，完全不需要設置對撐鋼管和扣件，同時優(yōu)化的盤扣支架的間距，直接成本節(jié)約66.1萬元，兩