地铁始发井非离壁侧墙锚入式施工工法

地铁车站非离壁侧墙模板锚入式施工工法随着城市人口不断增加，城市地面交通压力逐渐困扰城市发展，因此许多大中型城市陆续开始地铁建设。地铁车站分为扩大端和标准段两大部分，对于始发车站来说，扩大端亦称为始发井。始发井受盾构机尺寸影响，其侧墙净高普遍达7.6m，所以始发井车侧墙施工难度高，而且始发井的施工进度关系到盾构下井节点工期，所以优化始发井侧墙施工技术显得尤其重要。对于地铁工程而言，侧墙设计普遍为非离壁式（既侧墙迎土面紧贴围护结构），实际施工过程中，一般采用单侧三角背撑的组合钢模板，但是车站两端作为盾构的始发或接收井，由于受盾构机尺寸的影响，端头井的侧墙净高普遍达7.6m，普通的三角背撑模板设计仅能达到5m，且模板施工过程变形量普遍超限，同时受端头井侧墙阴阳角、结构内凸的暗柱、以及上翻梁的影响，组合钢模背撑不仅在拐角处存在交叉无法加固，且在内凸暗柱及上翻梁位置的模板加固可操作性极低，整体安全稳定性达不到要求，满足不了端头井侧墙施工的需要。针对厦门地铁2号线工程超宽超高（端头井宽度达到52米，墙身高达7.6m）的特点，采用传统支架对撑的工艺，施工难度大、工期长、风险性高，我部以缩短施工工期、提高安全性和降本增效的目标开展了技术攻关，大胆创新，采用植筋工艺，通过验算，提出利用锚入式支撑体系代替钢管支架对撑体系，将原有侧向支撑体系转化为简支受拉体系，使侧墙模板加固的“支撑”体系与支架彻底分离，极大优化了盘扣支架方案，减少材料投入加快施工进度，节约大量的施工成本，为地铁车站端头井施工技术提供了新的思路。图1-1对撑支架体系布置图(600mm×600mm)2.0.1通过采用锚入式施工工法，极大优化了端头井的支架体系，减少盘扣支架和对撑钢管的投入，同时节省支撑架体系搭设的工费，大大节省了施工成本。2.0.2锚入式支撑体系实现侧墙模板体系与板面支撑架的分离，独立于架体施工，节约该段的等待时间；同时盘扣支架立杆间距得到优化，且支撑架无需设置对撑杆，省去密密麻麻钢管扣件施工，节约施工工期。2.0.3主体结构浇筑过程的侧压力平衡依靠矮边墙预埋筋和墙体上口围护结构植筋，由原来支撑受压平衡体系转变为简支受拉体系，解决了端墙依靠盘扣架体受力的施工技术问题，同时避免了原设计方案架子工在支撑架狭小空间中作业的风险，提高施工的安全性能。2.0.4锚入式支撑体系，侧墙采用组合钢模，主楞采用25cm的双拼工字钢，在模板加固中，只设置上下两道拉杆，施工过程采用塔吊或汽车吊进行钢模及型钢主楞的吊装作业，辅于少数人工进行上下的拉杆加固即可。2.0.5锚入式支撑体系的组合钢模及工字钢构件可应用到离壁式侧墙双面模板，上口锚筋直接利用通长的精轧螺纹钢替代，故其通用性强、周转率高。3.适用范围本工法适用于支护结构为地下连续墙的非离壁墙体施工。图4-1锚入式支撑体系施工示意图采用组合钢模、25a工字型钢及精轧螺纹钢组成非离壁式侧墙的抗拉支撑体系，依靠简支梁的受力原理，在矮边墙预埋一道φ25精轧螺纹钢，同时在侧墙浇筑施工缝上口采用植筋工艺，设置一道满足一定抗拉要求的锚杆，上下拉杆与型钢锁定铰接后形成具有足够强度、刚度和稳定性的简支梁受力模板体系。侧墙混凝土的施工荷载通过组合面板传递至竖向的双拼工字钢主梁，通过型钢主梁传递至预埋在底板矮边墙及植筋于地下连续墙上口的精轧螺纹钢，精轧螺纹钢的拉力通过与混凝土的粘结力平衡。其中上口为通长拉杆，下口外露部分采用精轧螺纹钢专用连接器连接，实现拉杆重复利用。考虑型钢的简支体系挠度变形，需通过设置底板矮边墙及中板下边墙的形式，间接减少侧墙一次浇筑的高度，控制在4.8m左右，在侧墙施工完成后，进行中板及以下部分侧墙施工5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图5.1-1地铁车站端头井非离壁侧墙锚入式支撑体系施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1结构设计计算利用型钢及精轧螺纹钢组成锚入式支撑体系进行模板加固设计，首先对型钢及精轧螺纹钢进行结构计算，验算构件的受力是否满足安全要求，其次进行植筋拉拔验算，确保整个加固体系处于安全可靠状态。图5.2.1-1锚入式支撑体系成型图采用品茗软件进行结构设计计算，计算过程如下：主楞采用25cm的双拼工字钢，间距80cm；次楞采用8cm×8cm的槽钢间距30cm；面板采用5mm的钢板；拉杆采用25mm的精轧螺纹钢，同时配备专用的连接套筒、螺母及2cm厚的垫板。2型钢强度验算图5.2.1-2验算简图图5.2.1-3弯矩图Mmax＝51.923fkN·mσ=Mmax/W＝51.92×106/804000=64.58N/mm2[f]≤205N/mm2满足要求！3支座反力验算图5.2.1-4剪力图第1道支撑所受主梁反力Rmax(1)＝49.08/ζ=49.08/0.6=81.81kN第2道支撑所受主梁反力Rmax(2)＝37.27/ζ=37.27/0.6=62.11kN4型钢挠度验算图5.2.1-5验算简图图5.2.1-6变形图νmax＝4.579mm<[ν]=1/500=9.6mm满足要求！5拉拔力验算同主梁验算过程，可知对拉螺栓受力：N＝81.807kN≤Ntb＝176kN，满足要求！6钻孔深度确定f f ls—为植筋的基本锚固深度；ΨN—考虑各种因素对植筋受拉承载力影响而需加大锚固深度的修正系数ΨN=Ψbr∗αspt—为防止混凝土劈裂引用的计算系数，按规范表12.2.3取值1.02；d—植筋公称植筋，为25mm；fy—直径25mm钢筋的植筋抗拉强度设计值按取值为360Mpa，设计拉拔力176KN；fybd—植筋用胶粘剂的粘结强度设计值，按规范表12.2.4取5.0；故植筋钻孔深度按50cm施工。5.2.2模板加工设计离壁式侧墙采用钢模板，面板采用5mm厚钢板，横肋选用8＃槽钢，间距35cm，竖向主楞采的精轧螺纹钢进行加固。1侧墙采用钢模板，面板采用5mm厚钢板，横肋选用8＃槽钢，间距30cm，加工组合钢模，模板均采用平接口螺栓连接，每块面板上设置两个圆钢加工的吊耳，便于模板的吊装作业。2模板加固的竖向主楞采用双拼25a的工字钢，通过10mm厚的连接钢板组焊而成，竖向顶部设置吊耳，底部设置20cm的槽口，确保型钢能够通过吊装自由插入下部预埋的拉杆，主楞间距按80cm设置。图5.2.2-1模板加工设计5.2.3精轧螺纹钢预埋及植筋1矮边墙精轧螺纹钢预埋预埋拉杆采用直径为25cm的精轧螺纹钢，其抗拉值不小于650KN。其中，下口预埋在矮边墙，单根长70cm，外露10cm，通过精轧螺纹钢专用连接器进行加长连接，不仅实现外露部分的重复利用，而且便于矮边墙模板拆除。（1）底板根据设计方案设置1200mm的矮边墙，底板钢筋绑扎完毕后，模板安装时，技术员采用水准仪将拉杆的标高放出，通过墨斗线弹出拉杆的标高线，采用记号笔标记出拉杆的点位，然后进行取孔，安放拉杆就位。通过采用二氧化碳保护焊与侧墙的钢筋电焊固定。（2）模板加固后，要求对矮边墙模板的垂直度及线型进行复测，因侧墙利用刚度较大的组合钢模，矮边墙不顺直，会导致侧墙施工时模板与矮边墙存在缝隙，产生漏浆，形成蜂窝麻面。混凝土浇筑后，拆除模板，采用连接器接长预埋的拉杆。（3）拉杆预埋件如下图所示：图5.2.3-1拉杆预埋图5.2.3-2连接器连接2植筋施工植筋施工工艺流程图如下所示：不合格不合格 原材料进场二次复验 植筋位置确定 电钻成孔检测孔深检测孔深 吹灰清孔 配置结构胶 钢筋除锈擦洗 植入钢筋 质量检验图5.2.3-3植筋施工工艺流程图（1）钢筋位置的确定根据已经测量好的平面轴线及标高的位置，确定施工部位，用墨线弹出施工界限，并在地下连续墙上标出具体植筋位置。（2）锤钻成孔植筋位置确定后，用风炮进行钻孔。成孔施工操作不得损伤地下连续墙钢筋，钻孔直径不小于钢筋直径d。具体尺寸规格如下：钢筋直径（mm）2022252832孔径（mm）20222528313540实际钻孔孔径允许有+2mm，-1mm偏差。钻孔时如果植筋位置与钻孔桩钢筋发生冲突时应对植筋位置进行微调，以避免损伤地下连续墙钢筋，钻孔深度严格按照设计计算施工。（3）清孔钻孔深度经监理工程师检验合格后，先用钢丝刷和软毛刷清理孔洞内的软弱提，再用PVC管，配合空压机管吹净孔洞内的浮灰，使用前注意气管排湿，并用丙酮反复清洗孔洞，去除杂质及有机质，以保证植筋强度及质量。图5.2.3-4清孔示意图（4）注射植筋胶植筋胶购买由厂家按比例配好专用胶，进场后复验合格后可直接使用。配备专用的植筋胶注射器，通过软管，确保植筋胶由钻孔根部缓慢挤压出来，胶体密实。图5.2.3-5植筋胶注射（5）植筋钢筋加工按设计植筋深度增加10cm的外露长度切割钢筋，切割前必须核对钢筋种类、型号。钢筋切割采用无齿锯，切割完毕后，用角磨机磨除植筋所需长度上的钢筋外表面的浮锈，再用丙酮擦洗钢筋以清除钢筋外表的油脂及污物，并在植入端做好标记。（6）钢筋的植入植筋钢筋加工完毕后，向植筋孔内注入植筋胶，植筋胶注入量为钻孔体积的2/3为宜，并用结构胶涂抹钢筋表面。然后将钢筋轻轻送入孔内，用手锤敲击，直至孔内有胶体反出，钢筋进入长度不在变化为止。图5.2.3-6钢筋加工图5.2.3-7钢筋植入（7）养护钢筋植入后，不得受到任何扰动，现场需派专人看护，直到植筋胶固化为止。植筋胶的固化时间与温度有关，参照施工所选用植筋胶说明书，养护至相应的固化时间。（8）强度检测待植筋胶固化后，需对植好的钢筋进行拉拔试验检验其强度，强度满足要求方可进行下步工序施工同规格、同型号、基本相同部位的钢筋组成一个检验批。抽取数量按每批锚栓总数量的0.1%计算，且不少于5根。植筋强度在原位检查，确保拉拔强度满足以下要求：Φ25钢筋：0.9×π×25×25÷4×400=176kN图5.2.3-8钢筋加工5.2.4侧向施工要点1底板混凝土浇筑完成后，搭设满堂支架作为侧墙钢筋绑扎操作平台，进行钢筋安装。2在模板安装前进行模板打磨清理，喷涂脱模剂。清理干净后，通过吊车或塔吊将模板起吊，搁置在预埋的拉杆上，采用铁丝与绑扎号的钢筋骨架进行临时固定后，安装主楞型钢，将型钢的槽口对准拉杆，直接坐落在拉杆上方，安装垫片，紧固螺栓。3采用连接器接长上口植筋的拉杆，通过调整上口螺栓的松紧度，通过手持式千斤顶进行模板图图5.2.4-3锚入式支撑拉杆螺栓固定4在侧墙浇筑完毕后，需进行地下连续墙墙面植筋处理，并在拉杆处重新施工喷涂沥青，提高侧墙的防水能力。图5.2.4-1侧墙钢筋绑扎图5.2.4-2模板和型钢吊装就位5.3劳动力组织表5.3-1人员配备及任务分配表序号序号工种工种作业人数作业人数1钢筋工2防水工4324模板工85脚手架搭设工6混凝土浇筑工67杂工28塔吊司机19安全员1小计46采用的材料及机具设备见表6-1、6-2。表6-1机具设备表序号序号设备名称设备名称单位单位数量数量用途用途11塔吊6310模板倒运、吊装22汽车吊25t模板吊装33千斤顶2台调整线型、垂直度44二氧化碳保护焊机/1固定拉杆表6-2材料表序号序号材料名称材料名称单位单位数量数量1钢模板平方4952双拼工字钢米67525cm3精轧螺纹钢根22525mm4精轧螺纹钢专用连接器个2257.1工程质量控制标准非离壁侧墙锚入式支撑体系施工质量控制标准主要的规范、标准：7.1.1《钢结构设计规范》(GB50017—2003)；7.1.2《组合钢模板技术规范》(GB/T50214-2013)；；7.1.3《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)；7.1.4《建筑工程质量检验评定标准》（GB50300-2013）；7.1.5《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ80-2016)；7.1.6《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）；7.1.7《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013）7.2质量要求7.2.1侧墙施工质量符合表7.2.1-1要求：表7.2.1-1模板安装、预埋件允许偏差表允许偏差允许偏差(mm)检查方法检查方法轴线位置3尺量相邻两板表面高差2尺量截面模内尺寸尺量垂直度层高不大于6m8吊线、尺量大于6m吊线、尺量表面平整度5尺量预埋螺栓中心线位置2拉线、尺量外露长度拉线、尺量7.2.2为了保证结构尺寸、位置的正确性，支模前要放好模板线及检查线，模板安装完后，要复查位置、尺寸；模板支撑牢固、稳定、无松动、跑模、超标准的变形下沉等现象。7.2.3模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷界面剂，但不得采用影响结构性能或妨碍装饰工程施工的界面剂。7.2.4预埋在模板上的拉杆不得遗漏，且应安装牢固，尺寸正确。7.3质量保证措施7.3.1开工前，组织有关工程技术人员及工班长认真熟悉施工图纸及高大模板设计及施工组织方案，切实做好安全技术交底等施工前的准备工作，领会设计意图。7.3.2底板预埋精轧螺纹钢时，进行标高复核，底板预埋拉杆控制在同一标高，通过二氧化碳保护焊固定，避免振捣时拉杆偏位。7.3.3严格控制边墙的线型，确保侧墙施工时，钢模线型平顺，与矮边墙连接紧密，防水漏浆，产生蜂窝麻面及漏浆。7.3.4模板拼缝及下口需设置一道透明胶带，防止漏浆。同时做好模板打磨及脱模剂涂刷的施工准备工作。7.3.5严格控制植筋的施工质量，孔深和孔径要满足设计要求，植筋胶的规格要符合规范，达到设计龄期后进行拉拔试验，试验合格方可进行模板施工。7.3.6型钢主楞与拉杆的螺母之间设置1cm厚的垫片，加大拉杆与型钢的受力面，提高支撑体系的稳定性。7.3.7采用插入式振捣器对侧墙浇筑混凝土进行振捣，由于侧墙高度大，需在振动棒管上贴胶带进行深度标记，严格按分层分段浇筑进行振捣，控制振捣棒的间距和插入深度，避免工人随意振捣，导致先浇混凝土出现复振，影响混凝土的自稳性，增加侧压力。7.3.8混凝土浇筑后达到一定强度，拆除模板，对上口植筋及矮边墙拉杆外露部分，进行切除。矮边墙拉杆处理深度确保不小于3cm，采用与结构等强的防水砂浆进行修补，外表面采用水泥浆进行色差调整，确保墙体的外观质量。8.0.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.0.2做好施工场地平面布置，合理安排场内临时设施。施工场地采取全封闭模式，设置门卫24小时值班，严格限制非施工生产人员进入场地，施工人员挂牌上岗。加强夜间施工的工地照明及道路防滑措施。8.0.3根据工地情况，布置安全防护设施和统一的安全标志（牌）、安全色灯。在各显要位置设置大幅安全宣传标语。8.0.4各种吊运机具设备正式使用前必须组织试吊、试运行。吊装作业中严禁超载。起重作业人员要严格执行《起重作业安全操作规程》，确保施工作业人员的安全。8.0.5上岗作业必须持证上岗，无证人员严禁操作设备，实行合理的交接班制度，严禁违章作业及疲劳操作。8.0.6吊装作业时由现场信号工统一指挥吊装,信号工和吊车司机采用对讲机联络,指挥物体的移动及停放。吊着重物运行时，速度应均匀平稳，不得突然制动,重物提升时，速度应均匀平稳，落下时低速轻放，不得忽快忽慢或突然制动。8.0.7设备检修必须由修理人员负责，坚持日常检查，每天的检查内容按照<设备日常检查内容>表进行检查，作业前操作司机应检查设备的机械部分和电气部分、钢丝绳、吊钩、限位器等是否完好，确认完好后才能作业，否则必须由修理人员进行检修。8.0.8现场钢筋、模板和架子管吊装时应捆绑、吊挂牢固，捆绑、吊挂不牢或不平衡而可能滑动、跌落，重物棱角处与钢丝绳之间未加衬垫等，司机不应进行操作。8.0.9当风力达到5级时，不得露天进行迎风面或重量接近额定负荷的起重工作。当风力达到6级以上时，不得在露天进行起重作业。8.0.10现场吊装作业中，任何人不得在吊杆或重物下站立或通行，以防吊杆或重物跌落发生危8.0.11工地设置救护室，配备医务人员。8.0.12严格按照方案的要求，实行分层分段浇筑，每层浇筑高度控制在50cm左右，浇筑速度不能大于1.5m/h。8.0.13模板构件吊装过程中，必须保证有专业的指挥工指挥，安装人员必须配备好安全帽，安全带及防滑手套，严禁螺栓及垫片置于组合模板次楞的槽口内。8.0.14加强对侧墙模板吊装作业人员的技术交底及安全教育，确保侧墙模板的移动及吊装有序施工。8.0.15在墙模板就位时，由于加腋较长，要防止钢筋来回跳伤人。就位后，先把上口与主筋拴牢，再用100×100mm方木临时支顶，确保牢靠，以防倾倒伤人。8.0.16模板吊点必须设置在模板上方1/4跨，采用20mm的圆钢焊接作为吊耳。9.0.1认真学习环境保护法，成立施工环境保护领导小组，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，对脱模剂等液体污染物的处理严格执行当地环保部门的有关规定，废弃到制定的地点。9.0.2在进行模板打磨时，应有扬尘控制措施，可采用喷淋进行降尘，适当湿润模板面，带好防护口罩等措施。9.0.3对脱模剂及混凝土修补材料统一进行存放，做好材料标识标牌及覆盖工作。9.0.4定期清运废旧钢材，做好运输过程中的防散落与沿途污染措施，废水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。9.0.5将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.0.6优先考虑采用塔吊、龙门吊等用电的环保机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能避免夜间施工。9.0.7对施工现场的裸土要进行覆盖，配备晒水车、雾炮、喷淋等降尘设施，在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。10.1经济效益10.1.1本工法通过植筋工艺，采用锚入式支撑系统替代钢管支撑架进行非离壁侧墙施工，完全不需要设置对撑钢管和扣件，同时优化的盘扣支架的间距，直接成本节约66.1万元，两