轨道交通基坑支护体系以板代撑方案分析

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摘要：随着城市地下空间的大力开发与利用，基坑支护体系越发多样，主要有围护桩、地下连续墙等帷幕体系，配合钢支撑、混凝土支撑或锚索等，形成了一套挡土挡水的支撑体系。兰州轨道交通东方红广场站为1、2号线的平行换乘车站，在换乘曲线段基坑最大跨径达55m。由于混凝土支撑拆卸工效较低且浪费较大，钢支撑在大跨径曲线段易失稳。针对此困难，相关单位提出了以板代撑优化建议，即用钢筋混凝土中板板条代替围护结构的钢筋混凝土支撑，为同类车站设计提供了参考。

关键词：轨道交通；基坑支护；以板代撑；明挖车站；板条

1工程概况

兰州轨道交通一期工程东方红广场站为1、2号线的换乘车站，位于兰州市城关区东方红广场北侧庆阳路下，西起金昌路十字，东至平凉路十字。车站主体长度为683.1m，采用明挖法施工，主体为两层三柱四跨,局部采用单层结构形式，标准段宽41.30m、长683m。场地范围的地层主要由第四系全新统人工填土（Q4ml）、冲积（Q4al）卵石及第三系古-始新统（E1-2）砂岩组成。勘察期间测得地下水潜水位埋深3.6～5.0m，水位高程1512.49～1513.14m，根据勘察及区域地质资料，含水层主要为卵石层，潜水含水层厚度约为17m，卵石下的砂岩为相对隔水层，砂岩顶部可能存在局部裂隙水。围护结构采用直径钻孔灌注桩，咬合桩采用素混凝土桩，支撑体系为第一、二层混凝土支撑，第三层钢支撑。

2以板代撑方案设计

东方红广场站第64～71轴为1号线左线二级基坑（地表下17.5m）+1号线右线一级基坑（地表下10.5m）+2号线左、右线二级基坑（地表下22.7m）结构，基坑最大宽度为55m，南侧围护结构紧贴国芳百盛超市地下室，距离主体基础4.6m；第71～75轴为1号线左线二级基坑（地表下17.6m）+1号线右线一级基坑（地表下10.6m）结构，基坑最大宽度为38.4m，基坑原支撑方案为3道钢筋混凝土冠梁（腰梁）+钢筋混凝土支撑+连系梁。支撑体系为第一道（冠梁+混凝土支撑+连系梁）、第二道（腰梁+混凝土支撑+连系梁）、第三道（腰梁+混凝土支撑+连系梁）。考虑到底板施工缝防水处理难度，仅对第二道混凝土支撑进行以板代撑优化，用中板及中板条代替第二道支撑体系，即直接施工一级基坑底板和二级基坑板条，板条及部分侧墙宽2m，预留中板及侧墙钢筋，铺设侧墙防水，在侧墙上预留吊点与围护桩主筋焊接，直接作用于一级基坑围护桩。取消第二道混凝土支撑施工，用中板、中板条代替混凝土支撑，极大地提高了工作效率，不再进行混凝土支撑拆除，节约了钢筋混凝土工程量，同时避免了支撑拆除时的噪声污染，符合国家节能环保的号召及要求。

3以板代撑施工要点

3.1土方开挖施工

板条施工土方开挖至设计标高（中板板底向下15cm位置），向监理单位报验合格后方可施工垫层。垫层采用10cm厚的M10砂浆，浇筑完成的面层应无蜂窝、麻面和裂缝。中板中部下翻梁位置土方开挖时，基槽宽度应略宽于梁宽，梁底垫层浇筑后，基槽两侧砌12砖墙。垫层及砖墙施工完成后，钢筋绑扎前，在垫层顶铺5cm厚硬塑料板用作中板底模，在砖墙内侧亦设置5cm厚硬塑料板用作侧模，模板安装成型后应牢固稳定、拼缝严密。

3.2防水层施工

为方便施工，在中板及侧墙钢筋绑扎前应安装好侧墙外包防水层。需特别注意的是，侧墙位置施工垫层时，应提前施工围护结构砂浆找平层及相应的防水卷材和止水带，以防垫层施工后无法安装。中板条范围内注意安装侧墙防水加强层，并预留好长度与侧墙水平和竖直方向防水层搭接。中板板底层防水层也要预留加强层后期与1、2号线二级基坑侧墙防水搭接。安装防水卷材前，砂浆找平层应在阴角设置尺寸为5cm×5cm的倒角过渡。

3.3钢筋施工

钢筋在钢筋加工厂集中制作加工，运至施工现场进行绑扎作业，钢筋接头采用直螺纹机械连接。板条部位需要预留钢筋，板条之间的预留钢筋的连接为焊接。板条钢筋绑扎前应在板底设置垫块，确保板条钢筋有一定的保护层。钢筋网内应设置措施钢筋（马凳筋），防止钢筋网挠度过大。侧墙钢筋绑扎顺序为先绑扎临土面钢筋，再绑扎非临土面钢筋，钢筋绑扎完毕验收合格后进入下道工序施工，板墙细部节点连接如图1所示。

3.4模板工程

以板代撑模板工程主要分为两部分。（1）中板条底模。中板条底模的施工质量是后期结构中板外观质量的决定性因素，中板条底模的支撑体系为土体，为确保中板标高在铺设模板前需压实土体，并对模板中部起拱以抵抗板条中部挠度过大引起的下沉。（2）中板条堵头模板。此部分模板施工须加固密实，防止漏浆导致混凝土蜂窝麻面。

3.5混凝土施工

混凝土构件钢筋绑扎完毕并报监理验收合格后，采用商品混凝土泵送浇筑。浇筑前应清理构件底模及施工缝处的各种垃圾及杂物，确保混凝土的施工质量和外观质量。车站防水的关键是防水混凝土的施工，因为车站防水最根本的保障就是混凝土结构的自防水，所以浇筑时应加强技术人员的旁站和监督制度，仔细振捣，保证密实，初凝前二次振捣、二次收面，减少有害裂缝的产生，初凝后进行保湿保温养护直至达到混凝土设计强度。

4质量控制要点

（1）板条土方开挖时现场需用白灰画出控制线，为保证中板混凝土外观质量，沟槽的深度、宽度都要控制，严禁超挖。混凝土浇筑完成后待中板混凝土达到设计强度后挖机站在已浇筑的混凝土中板上进行二级基坑开挖，在开挖时挖机不能损坏板条预埋钢筋。（2）防水施工前咬合桩面的喷射混凝土平整度必须满足设计要求，防水铺贴与基层必须铺贴密实，止水钢板的位置在浇筑混凝土之前必须固定牢固以便于后续防水混凝土施工。（3）对预留钢筋需做防锈处理，用套管或者隔离包裹，防止钢筋与水和空气接触生锈，板条连接时少量的生锈可以用除锈剂去除。侧墙预留接驳器需要对接驳器进行固定和保护，并在侧墙钢筋中预埋吊筋，吊筋位置需要现场对围护桩进行放样。（4）模板必须支撑牢固、稳定，模板拼缝平整严密，模板拼缝处内贴双面胶带，浇筑前必须将模板内异物清理干净。拆模遵循后支先拆、先支后拆的原则。板条底部模板安装完后必须对其标高进行校核，检查符合要求后再浇筑混凝土。（5）板条施工缝处理要点。1个板条存在2条施工缝，施工缝位置应在浇筑完板条后拆除堵头模板待混凝土终凝后进行凿毛处理，新露混凝土面占施工缝截面75%以上，并清理附着在混凝土毛面上的碎渣及松动的混凝土。板条与板条连接混凝土浇筑时需对施工缝进行冲洗润湿，但在浇筑混凝土之前施工缝表面不能有明水。（6）板条连接处混凝土浇筑质量控制要点。在浇筑混凝土之前对已经洒水冲洗和湿润过的混凝土施工缝表面进行界面剂施工，涂刷水泥基渗透结晶，可以有效地使新旧混凝土面连接，显著降低混凝土施工缝处渗漏水的概率，因为水泥基渗透结晶遇水后会与水反应生成结晶填充渗漏水通道使混凝土达到防水的效果。由于混凝土热胀冷缩的特性，在连接处的混凝土选用微膨胀混凝土，防止因混凝土收缩使施工缝出现通缝，并且浇筑连接板时应在当时温度较低时浇筑，减少混凝土的收缩变形。（7）板条混凝土浇筑原则为由低到高，由四周向中间，分层分段浇筑。分层浇筑时每层浇筑时间必须小于该混凝土的初凝时间。振捣必须严格按照混凝土振捣技术交底工艺操作，各项指标必须达到工艺要求。（8）板条两侧的混凝土强度必须达到设计强度方可浇筑混凝土，此段板条施工类似于大体积混凝土的“跳仓法”施工，混凝土强度达到设计强度之后水化反应基本完成，混凝土变形也趋于稳定。（9）二级基坑1号线左线（64～71轴）在施工中板条的同时也要施工侧墙条，因为侧墙在迎水面，侧墙防水是重中之重。除了混凝土自防水，卷材防水和止水钢板也很重要，对于地下工程的防水必须多道设防采取冗余措施，卷材防水在施工时必须预留够搭接长度，并且卷材基面处理必须平整满足卷材铺贴要求。此外，止水钢板必须密闭成环。

5结束语

与发达国家相比，我国的地下空间利用率还较低，随着地下空间开发力度的加大势必会引起大量深基坑施工。目前以板代撑技术的主要控制难点为土方开挖时钢筋接头及板条的保护及施工缝防水处理，随着国家对建筑业“绿色、节能、环保”等主题的倡导，相信该技术将会迎来较大的发展。

参考文献：

[1]北京城建集团有限责任公司.地下铁道工程施工质量验收标准.GB/T50299—2018[S].北京:中国建筑工业出版社.2018.

[2]吴水根,季韬,张铭.上海国际金融中心基坑施工顺作区以板代撑对基坑变形影响的监测分析[J].建筑施工,2017,39(2):166-169.

[3]赵建华.深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用[J].工程技术研究,2020,5(7):56-57.

作者：王小生 单位：中铁二十局集团市政工程有限公司