4、盖挖逆作法施工工艺工法

盖挖逆作法施工工艺工法1 前言1.1 工艺工法概述盖挖逆作法是当今世界在交通繁忙的城市中心地区修建浅埋地铁车站,尤共是修建具有综合功能要求的地铁车站的一种有效方法。在修建地铁车站的多种工法中，盖挖法是一种常用的施工方法，而其中的盖挖逆作法是一种技术含量较高、施工较为复杂的施工技术。其路面敞口作业时间较短，对工程周边的商业及交通环境影响较小；其立柱结构本身作为围护结构的支撑体系分为钢管桩（柱）、H钢桩（柱），刚度较高，可显著减小围护结构及周边环境的变形；施工方法分为打入法（精度低）、湿作业钻孔安装法（有地下水时，精度居中）、干作业钻孔安装法（精度高）。盖挖逆作法造价介于明挖与暗挖之间，较为低廉。本工法采用钢管柱作为支撑，湿作业钻孔安装法进行阐述。1.2 工艺原理盖挖逆作法工艺的原理是先施工围护体系（桩、墙）和顶板的承重体系（中间柱），开挖土方至顶板结构底高程后，施做顶板并恢复周边环境，在顶板的防护下，依次开挖土方和自上而下施做结构，最终形成完整的永久结构。当顶部支护体系形成后，暗挖和盖挖二者施工工艺基本相同。2工艺工法特点2.1优点2.1.1 围护结构变形量小，对邻近建筑的影响小。2.1.2 临时支撑少，不必另外架设开挖工作平台与内撑，大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施。2.1.3 主要施工作业均位于地下，对地面和地下环境的影响很小。2.1.4 在稳定的支撑体系下作业，安全风险较低。 2.2缺点 因工艺原因，盖挖逆作法亦具有局限性，主要表现在以下几个方面：施工过程中产生的不均匀沉降对结构体系的不利影响比顺做法严重；结构体由上向下施作，施工缝多。由于混凝土结构硬化过程中的收缩与下沉的影响，不可避免的出现裂缝，对结构的刚度、耐久性、防水性均产生不利影响；多数交汇于同一节点的工程构件非同步施工，其连接精度控制难度较大；层板一般采用土模施工，混凝土的表观质量控制难度较大。3 适用范围商业繁荣、建筑密集、交通繁忙的城市中心区域或交通枢纽地区、软弱地质地区、跨度比较大、无法用锚索施工的地铁车站。4 主要技术标准4.1建筑桩基技术规范（JGJ 94）4.2建筑工程施工质量验收统一标准（GB 50300）4.3建筑基坑支护技术规范（YB 9258）4.4建筑基坑支护技术规程（JGJ 120）4.5地下铁道工程施工及验收规范（GB50299） 4.6地下铁道、轻轨交通工程测量规范(GB50308) 4.7地下工程防水技术规范(GB50108) 4.8地下防水工程质量验收规范(GB50208)4.9建筑基坑支护技术规程（DB11/489）(北京市地方标准)4.10喷射混凝土加固技术规程（CECS 161）4.11地铁工程监控量测技术规程（DB11/490）（北京市地方标准）5 施工方法待围护结构施工完成后，顶板以上土方开挖至顶板底，顶板结构及顶板防水层及保护层施作。回填顶板以上土方后开始施工钢管柱。钢管柱与柱下桩基相连，上部钢管柱采用人工挖孔工艺进行施工，下部柱下桩基采用旋挖钻进行成孔施工,采用导管进行桩基混凝土灌注,然后进行钢管柱定位器的安装和钢管柱的施工, 钢管柱外圈细砂回填为钢管柱的承重提供传力的基础。最后进行开挖、楼板及边墙结构施做。6 工艺流程及操作要点6.1 施工工艺流程图1 盖挖逆作法施工工艺流程6.2 操作要点6.2.1施工准备-钢管柱定位施工1.钢管柱主要施工步序：人工挖孔至柱下桩基部分（或地下水位线）旋挖钻机施工柱下桩基，并浇筑混凝土钢管柱底部锚固、定位器定位钢管柱精确定位后的混凝土浇筑钢管柱外圈细砂回填。2.钢管柱施工时上部采用人工挖孔至地下水位线高程，孔壁采用钢筋混凝土护壁进行防护；水位线以下部分采用钻机钻孔后灌注钢筋混凝土桩基础，然后进行钢管柱的定位施工，钢管柱自身刚度大，其定位主要在于底部和顶部两点定位。6.2.2钢管柱底部定位1.安装定位器角钢基座桩顶浮浆破除后，先将桩头清理干净，然后将定位器（或角钢基座）高程导入孔内，然后把角钢基座高程上下的桩基箍筋各一圈与主筋点焊牢固，精确测出定位器高层后，将角钢基座焊接在桩基的主筋上，安装时严格控制角钢基座的平面高程。考虑作业空间狭小，角钢型号的选用以满足工人作业时踩踏不变形为原则，必要时在角钢的多个方向加焊支撑钢筋将基座顶紧在护壁上，防止角钢基座发生水平偏移。 图2 安装定位器角钢基座示意图2. 测放孔口部位定位器中心（钢管柱中心）用全站仪在孔口测放定位器中心(即钢管柱中心)，并用十字线标记于锁口圈上，然后先用细钢丝线吊5Kg铅锤至孔底，初步确定定位器的中心位置，将定位器临时固定在角钢基座上。图3 安装孔位定位器示意图3.自动定位器精确定位及安装用全站仪和激光垂准仪配套使用精确校准定位器的中心位置，定位误差小于2 mm。校准后将定位器的圆环形底盘焊接固定在角钢基座上。在孔内绑扎钢管柱和桩基的锚固钢筋笼后，浇筑混凝土至定位器底盘高度，钢管柱底部定位即告完成。当定位器部位的混凝土达到一定强度后即可安装钢管柱。当钢管柱即将到底时，注意缓慢下放，使钢管柱在定位器导向肢的引导下慢慢就位，避免撞击定位器造成定位失败。图4 安装钢管示意图6.2.3钢管柱加工制作安装及顶部定位1.钢管柱加工制作及验收1）材料选用Q235、t=20mm钢板；焊条：E43型；螺栓：M20×80mm(GB/T 5782)，强度等级：A级；锚栓：Q235B；钢管壁厚：20mm，800指外径，法兰盘板厚20mm。钢管采用钢板卷制。对卷管钢板，采用半自动直线切割机下料，成形尺寸长宽误差±0.5mm以内，对角线误差±1mm以内，各种法兰盘均采用仿形切割机下料，保证切边质量和成型尺寸。卷管钢板下料后，经检验合格，使用坡口铣床加工焊接坡口。焊接坡口、尺寸严格按照设计图。2）卷管根据钢管柱直径及壁厚，制作压边胎具，安装于400吨压力机，对全管钢板进行压边（预弯）。将经过预弯的钢板通过三轴卷板机进行卷制，达到要求后取出。将卷好的工件放入专用模具中，定位夹紧后将纵向接口点焊在一起，点焊前校正，确保两端面垂直于轴线。取出点焊好的管节，置于滚轮架上，先用二氧化碳保护焊打底，再用焊接操作机（上装自动埋弧焊机头）盖面成型。清除飞溅焊渣、药皮，用圆度检验样板（半径等于钢管外径，弧长等于内接四边形边长）检验圆度误差不大于规范要求数值：用3m检测尺按规范要求检验直线度，采用压力机进行校正。3）拼接在专用工装（可严格保证直线度）上将校正好的管节拼接成符合设计长度的管节。采用焊接操作机、滚轮架焊接内外环向拼缝。钢管柱尽量不要拼接接长，如必须拼接时，只可以拼接一次，并确保拼接钢管几何尺寸符合设计要求。4）焊接端部法兰盘法兰下料后，置于平台上校平，消除因受热引起的翘曲变形。检验方法：2mm塞尺检验。用分度头进行分度，然后钻孔。分度误差不大于30秒。制作对接模具，保证两端法兰的垂直度、同轴度。将钢管置于其中，点焊。然后按图纸将加强钢板均分后点焊，点焊牢固后从模具中取出。在平台上设于法兰孔对应的定位螺栓，直立钢管，用螺栓固定法兰盘后，用二氧化碳保护焊机焊接，这样可有效防止法兰盘周边翘曲变形。焊完冷却后方可取出。5）检验按照钢结构工程施工质量验收规范进行自检。图纸未注明高度的焊缝均为完全焊透的对接焊缝，焊缝等级为二级，焊缝技术要求详见建筑钢结构结构焊接技术规程（JGJ81）。6）防腐处理对钢构件喷砂除锈，按设计要求喷涂防腐涂料。除锈等级最低达到Sa2级，涂料必须具有与钢材附着力优良、耐腐蚀性强的性能。防锈涂层材料选择及涂刷遍数必须与除锈等级匹配。钢管柱底部与结构锚固段（锚栓部位）喷砂除锈后不做喷漆处理，其他各管节与结构锚固段经喷砂除锈后只喷涂一层底漆（锚栓部位）。7）钢管柱拼装钢管柱加工完成后，可在工厂进行试拼装，按规范及图纸要求检查确认无误后方可出厂。8）钢管加工及制作允许误差见表 表1 钢管加工及制作允许误差项目单根柱纵向弯曲柱径和椭圆度（偏差/柱径）管端不平度对口错边预拼装单元弯曲最大允许值柱长1/500，±5mm2/1000，±5mm1/1500t/10，3mm（t为钢管壁厚）柱长1/1500，10mm9）钢管柱运输吊装采用吊车进行装卸，选用25t汽车吊进行吊装，为了防止吊装时钢丝绳磨损钢管柱表面防锈漆及防止打滑，可在钢丝绳位置塞方木或废旧车胎，然后吊装，既能防止磨损防锈漆，又可防止打滑。钢管柱堆码时，要在最下一层铺上方木，向上堆码时，在每层间也要堆码方木，既要防止磨损防锈漆，还要防止在吊放时将栓钉碰撞损坏。图5 钢管柱堆放示意图 钢管柱吊装时，要有信号工现场指挥，技术人员现场监督，预防安全事故的发生，防止在吊装时因吊装不慎对钢管柱造成损害。10）将钢管柱在地面拼装后吊入孔内，钢管柱由于直立后重心较高，只需很小的水平力即可移动顶部，因此不需要采取过多措施，底部自动就位后，恢复孔口的定位十字线，在3个方向上用手动千斤顶一端顶住护壁，一端顶住钢管柱的顶托牛腿，微调至钢管柱轴线与十字线焦点重合后，在钢管柱牛腿托板上焊接5个角钢，角钢末端顶紧挖孔桩护壁，全部焊接完成后，取下千斤顶即完成钢管柱顶部定位，如下图所示：图6 钢管柱顶部定位示意图钢管柱顶部定位完成后，浇筑内部混凝土，然后将钢管柱与孔桩护壁之间的缝隙用沙土填满，填充过程中可洒水使之更为密实，防止钢管柱在后期施工楼板过程中发生倾斜。6.2.4逆作结构施工墙体混凝土振捣:逆作结构墙体较厚，墙顶浇筑口较小且钢筋密集，插入式振捣棒的棒体柔软，无法送到较远的背土侧，为保证振捣效果，在浇筑口架设一个简易的可旋转支架，将捣固棒送到迎土侧后下放至混凝土内进行振捣。支架由钢筋或钢管中部焊接开口式转轴而成，转轴悬挂在墙体的分布筋上，便于随时调整振捣位置和振捣角度，支架的末端设置封闭环箍，环箍内径略大于振捣棒外径，便于振捣棒上下调整高度。6.2.5墙顶施工缝处理1.上部先浇混凝土施工时，使墙、板施工缝部位迎土侧混凝土低于背土侧100mm，在墙体混凝土浇筑时既方便混凝土自动流入流入重填密实，也便于振捣过程中气泡能够顺利排出。2 .支设墙模时，为防止墙、板之间的施工缝混凝土无法密实，将墙模顶部由密贴方式调整为敞开方式，在大块钢模顶上支设400mm高的斜模，模板顶高于施工缝100mm，既方便混凝土入模，又能充分填充混凝土振捣过程中因塌落而产生的墙顶缝隙，保证施工缝充填密实。因支设倾斜模板造成多浇筑的楔形混凝土在初凝后立即凿除并修整表面。顶板上采用可以与结构密实粘贴的聚氨酯涂料，并且在拐角增设一层同材质的防水层；与各层板结构交接部位进行凿毛处理并涂刷一道水泥基渗透结晶型刚性防水层，利用其遇水逆向渗透作用提高混凝土的抗渗性能。3.为确保逆作结构缝密实，在浇筑至墙顶500mm时，改用同标号的微膨混凝土进行封顶。施工缝部位，在条件允许的情况下采用250mm钢板腻子止水带进行防水密封处理，在不能采用钢板腻子止水带部位，采用30mmx20mm遇水膨胀橡胶条进行防水密封处理。在层板与边墙间的水平施工缝部位，采用预埋30管注浆的方式进行强防水处理。在变形缝部位，结构内部采用300mm宽的中埋式PVC止水带进行防水处理，外侧采用背贴式橡胶止水带进行处理。6.2.6土方施