地铁车站主体结构明挖法施工技术分析

赵欠南，叶欣欣

1.中交（西安）铁道设计研究院有限公司，陕西 西安 710075

2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075

1 明挖法施工技术概述

1.1 技术优势

在应用传统的暗挖法时，受到工艺限制，需要采取地下挖洞方式，在工程现场挖设一定大小的地下空间，在地下空间开展衬砌修筑作业，整体施工周期较长，存在工作条件差、受地质水文条件严重影响、产生大量废土碎石的技术局限性。应用明挖法则可以直接将地面挖开，在露天条件下直接开展衬砌修筑与覆盖回填作业，突破了暗挖法的技术局限性，具有技术简单、经济适用、主体结构受力条件好等优势。

1.2 地铁车站主体结构明挖技术方式

根据实际施工情况，考虑到不同地铁工程的水文地质条件与现场情况存在明显差异，为保障施工安全，充分发挥技术优势，应合理选择边坡围护形式，并将明挖细分为放坡明挖、悬臂支护明挖以及围护结构加支撑明挖三种技术方式

（1）放坡明挖。首先，直接开挖施工场地上部土方，遵循从上至下的顺序放坡开挖至地铁主体结构基底高程；其次，在露天条件下从下往上修筑地铁车站衬砌结构与防水层；最后，开展地铁车站主体结构外填土作业，恢复地表原始状态。与其他明挖形式相比，放坡明挖具有施工效率高、工艺流程简单的优势，但是对边坡土体稳定性与地质水文条件有着严格要求，适用范围较窄，且土方开挖量较大。另外，针对局部稳定性较差的边坡，可采取喷射混凝土等防护措施进行加固。

（2）悬臂支护明挖。首先，悬壁支护明挖是在基底高程下方插入围护结构，在围护结构加持下开展基坑开挖作业至基底高程；其次，从下往上修建地铁车站主体结构和防水层；最后，回填基坑，恢复地表。与其他明挖形式相比，悬壁支护明挖适用于边坡稳定性较差以及埋深较浅的地铁工程。

（3）围护结构加支撑明挖。围护结构加支撑明挖法适用于深基坑地铁工程，在不改变围护结构插入深度和刚度的前提下，在围护结构中增设水平支撑件，连同围护结构共同抵挡外侧土压力。同时，从下往上顺作地铁车站主体结构，并按时序逐层分段拆除水平支撑，实现主体结构的体系转换，最终恢复地表状态。

2 地铁车站主体结构明挖法施工要点

2.1 钢筋施工

（1）钢筋切削。在钢筋切削环节，首先，对运输入场的钢筋材料规格尺寸与外观质量进行检查，核查生产许可证与质检报告等文件资料，随机抽取少量钢筋作为试样送检，确定钢筋质量达标后再将钢筋进行切削加工。其次，遵循相关规范要求，将钢筋切削加工至特定形状尺寸，对轻微弯曲的钢筋进行校直处理，清理钢筋表面附着的灰尘污渍。同时，在加工弯制钢筋时，必须使钢筋保持为常温状态，以钢筋中部为起始点，向两端逐步弯曲，要求一次性完成钢筋弯钩作业。最后，对切削加工后的钢筋质量进行检查，如果钢筋截面与表面存在裂纹等质量缺陷，则进行返工处理。

（2）钢筋连接。在钢筋连接环节，将钢筋直径作为依据，选择相应的连接方式。例如，对于直径超过25mm的钢筋，应采取直螺纹套筒连接管工艺；对于直径小于22mm的钢筋，则采取搭焊接工艺。在确定连接工艺后，对钢筋焊接口进行标准测试，切除存在扭曲与严重弯折等缺陷问题的钢筋端子。最后，对钢筋连接质量进行检查，在确定一切无误或是所存在质量问题得到妥善解决后，即可按照施工图纸将钢筋绑扎安装。

（3）钢筋安装。在钢筋安装环节，对钢筋绑扎质量进行重复检查，确定钢筋不存在松动与变形问题后，将钢筋网片与骨架进行固定安装，要将钢筋侧面和底面保护层厚度控制在35mm及以上，将相同截面内焊接接头数量控制在2根及以下。然后，在模板和钢筋间隔区域设置若干数量与适当强度的垫块，以提高钢筋保护层强度。

2.2 模板施工

（1）侧墙模板施工。在支设侧墙模板时，首先，施工人员要提前清除混凝土基面残留的灰尘泥浆，使用打磨机磨刷基面与剔除凸起部位，并使用防水砂浆对基面凹陷部位进行找平处理。同时，在混凝土基面存在局部渗水现象时，对基面渗水部位进行封堵处理。其次，支设侧墙模板与配套支架，在支撑体系顶端设置可调节支托，用于调节模板位置。再次，按施工图纸进行弹线定位，将防水卷材剪裁至适当尺寸，使用压条与钢钉等配件。在围护结构固定铺设防水卷材时，要求将卷材反应黏胶层向内与车站主体结构混凝土侧墙黏结，将长短边搭接宽度控制在100mm左右，检查防水卷材是否黏结牢固。最后，使用双面黏性胶条进行封缝处理，在侧墙混凝土面涂刷厚度约2mm的水泥浆，并沿侧墙纵向设置施工缝与加强层。

（2）梁模板。首先，在梁模板施工环节分别支设顶板翻梁底模板和中板翻梁底模板，并在模板下方铺设适当尺寸的方木作为纵梁，将纵梁间隔距离控制在300mm左右。其次，在支架顶托部位设置方木作为横梁，在梁下部位设置若干数量立杆，并在侧模板部位设置双钢管作为纵梁，使用对拉螺栓等配件对梁模板进行加固处理。最后，将顶板与中板翻梁底模板支架立杆进行加密处理，将其与整体支架体系相连接。

2.3 混凝土施工

在混凝土施工环节，应掌握以下技术要点：（1）混凝土制备。技术人员结合工程情况，科学制订混凝土配合比方案，明确混凝土性能指标与强度等级要求。同时，开展混凝土试拌作业，根据试拌情况来调整配合比方案。（2）考虑到地铁车站主体结构的混凝土浇筑量较大，为控制浇筑质量，应采取分层浇筑与分层振捣工艺，将分层高度区间设定为50～70cm。（3）混凝土浇筑。将混凝土倾落高度控制在2m以下，或是设置套筒等装置，避免混凝土倾落高度过大而出现离析现象。同时，严格把控上下层次混凝土的浇筑厚度与灌注时间，在前层混凝土初凝前，必须完成次层混凝土的灌注作业。（4）混凝土振捣。结合工程情况设置若干数量振点，将留振时间控制在10～30s，将振捣器插入深度控制在5cm以上，禁止振捣器与模板、止水带及预埋件接触。待混凝土表面无气泡持续冒出后，即可完成振捣作业，将混凝土表面压浆抹平。（5）预留施工缝。在必要情况下，为减小施工缝对混凝土结构性能造成的影响，需要人为在主体结构中预留施工缝，并做好施工缝部位的混凝土振捣作业。

2.4 结构外防水层施工

为改善地铁车站主体结构的防水性能，预防结构渗漏问题出现，需要围绕主体结构设置柔性全包防水层。首先，在附加防水层底板以及主体结构侧墙部位铺设沥青基聚氨脂防水卷材，在顶板均匀涂刷单组分聚氨脂涂料，设置适当厚度的PVC抗根系刺穿层，在侧墙设置水泥砂浆找平层，在顶底板防水层表面设置细石混凝土保护层。其次，针对地铁车站主体结构的水平施工缝，提前预埋注浆管并设置镀锌钢板止水带，在垂直施工缝部位粘贴防水层并设置钢边橡胶止水带。最后，针对地铁车站主体结构突变部位，可选择混凝土整环设置中埋式钢边橡胶止水带及配套衬垫板，并在侧墙与底板部位设置背贴式橡胶止水带，在迎水面铺贴冷自黏防水卷材。

3 地铁车站主体结构明挖法施工常见问题及解决措施

3.1 支撑失稳

如果地铁车站主体结构支撑体系失稳滑塌，将会造成严重的经济损失与人员伤亡，改变施工现场环境条件。因此，为了预防支撑失稳问题出现，在主体结构施工期间需要持续对支撑体系进行观测，如果支撑体系实时变形位移量超过额定值，应及时对支撑体系进行水平与纵向加固处理，并组织人员设备退场，提前设置安全防护隔离带，尽量避免造成人员伤亡与破坏施工成果。同时，针对已出现的支撑失稳问题，应及时对基坑坍塌部位开展土方回填作业，清理四周超载土方，并对围护结构背后土体流失部位填充适量混凝土。另外，对支撑体系复加预应力，重复检查支撑情况，避免支撑失稳问题反复出现。

3.2 沉降超限

施工期间观测建筑物沉降值，并在作业面架设钢支撑结构，根据设计要求向钢支撑施加轴力。当地铁车站主体结构沉降值超限时，应组织人员和设备退场，禁止无关人员、设备滞留现场，并根据结构沉降成因采取相应的加固处理措施。待车站主体结构沉降速度放缓，且沉降数据趋于平稳后，对主体结构沉降情况进行重复确认，确定问题得到妥善解决后方可恢复正常施工。

4 结束语

综上所述，为切实满足现代地铁工程的施工需求，要充分发挥明挖法的技术优势，实现工程预期建设目标。建筑企业必须全面掌握地铁车站主体结构明挖施工的工艺流程与注意事项，结合工程情况科学制订明挖施工方案，重点预防沉降超限等施工问题的出现。同时，推动明挖法技术体系的优化发展，突破技术应用局限性，为地铁车站主体结构施工活动的顺利开展提供技术支持。