明挖法装配式地铁车站施工技术研究

李红成

北京铁城建设监理有限责任公司

1 明挖法概述

明挖法属于一种应用广泛的传统式地面框架结构施工法，具体是在地面做基坑围护桩，进而自上而下开挖基坑土方，并加支撑以防基坑发生变形，在开挖到底之后自下而上装配框架结构[1]。明挖法的特点有经济、快速、简单，目前在地铁车站施工中属于首选方案。长春市地铁2号线西延线工程捷达大路站设计为预制装配段车站，车站修建期间采用的是装配式明挖法，施工中运用此技术获得了较好的施工效果。

2 工程概况

长春市地铁2号线西延线工程捷达大路站位于凯达北街与捷达大路站交叉口的环岛内，车站范围内现状标高为208.510～209.910m，车站主体覆土高度为3.9m~4.9m左右，本车站为地下岛式车站，有效站台宽度11m，有效站台长度118m，有效站台中心线处轨顶标高为191.21m，车站长度总共187.6m，设计车站两端为现浇段，长度总共61.6m，同时车站主体部位现浇段宽度保持在21.1m~24.5m。设计车站中部为预制装配段，长度一共是126m，此段主体宽度保持在20.5m，环宽控制在2m，顺着车站的纵向方向分布63环，有55环属于标准环，位于车站中部，总长度126m。预制装配段车站主体宽度为20.5m，宽度为17.45m，环宽2m，沿车站纵向共布置63环，其中标准环为55环，出入口环为8环，预制装配式段涉及附属结构有4个出入口，分别为1、2、3和4号出入口。

车站周边规划为工业用地，现状多为厂房，现状未完全实现规划，明挖车站场地范围内影响施工的管线有天然气管线两根（DN300、DN400），电缆管线18根，目前已经改迁完成。通过地质资料分析，可发现场区地层包含有泥岩、粉质黏土、杂填土，首层分布的是杂填土①层厚度0.4m~3.0m，第二层为粉质黏土②2层厚度1.4m~5.8m，粉质黏土②3层厚度0.6m~3.54m，第三层为全风化泥岩③1层厚度3.1m~7.36m，第四层为强风化泥岩③2层厚度11.1m~19.5m；水位埋深1.9m~4.0m，主要赋存于空隙潜水。

3 施工关键技术

装配段结构采用空腔肋板结构型式，标准衬砌环包含的预制块数量是7，即图1中的A块（37.6t）、B块（39.5t）、C块（31t）、D块（48.3t）、E块（54.3t）；出入口环采用预制洞口环梁的结构形式，由环梁块（图纸编号为F1、F2，重量为55.0t）和下侧墙块（图纸编号为C3、C4，重量为17.4t）组成；楼板设备孔洞多且不规则，采用现浇结构。

图1 装配段结构设计形式图

3.1 起重设备选择

根据设计参数及现场条件、设备储备情况，起重设备选择龙门吊，起重最大吨位为160t（80t+80t），单钩吊重80t＞55t（装配构建最重块），满足起吊要求。该龙门支腿高度为15m，跨度为24m，满足现场预制构件卸车要求。基坑范围内轨道设置在冠梁顶部，预制件存放及卸车场地采用地槽内设置地梁的方式与冠梁部分相连，地槽内设置挡土墙封闭。

3.2 设置反力架

首环定位精确及安装牢固是本拼装方案的关键，所以首环与北端现浇段之间要设置反力架。底板块设置反力架钢筋混凝土梁，反力架基础梁尺寸为22.5m×1.5m×1m，强度等级为C30，钢板预埋件尺寸为1200mm×500mm×20mm；B块顶部及侧墙C块反力架，由侧墙预埋型钢固定；顶板块由拼装台车调整精确定位，不设置反力架。反力架主要设置在A、B、C块，D、E块采用拼装台车精确就位，底板反力架设置在现浇混凝土梁上，侧墙块反力架在现浇结构期间预埋型钢，拼装前进行焊接安装。反力架与首环预制块间预留≥5mm间隙。

3.3 精平垫层施工

在施工期间，具体流程为：（1）挖掘机配合人工方式清底找平；（2）对标高控制角钢实现预埋；（3）对精平条带展开施工；（4）对剩余垫层进行施工；（5）保证条带标高与相关要求符合；（6）展开机械打磨。精平条带沿基坑横向设置5道，每道带宽1.2m，条带高程通过预埋角钢控制。在条带间进行混凝土浇筑，所填充混凝土面要低于条带标高1cm，并埋设φ3cm的铁质注浆管，底板块拼装完成后，拼装块与垫层间缝隙采用注浆无收缩水泥灌浆料实现填充。施工中要对精平条带加强精度控制，一般在±1mm范围内，若局部不合格需通过磨石机加以处理。

3.4 拼装施工

在A块拼装施工中，首环A块拼装要先测量放样，全程做好标记，吊装首环A块需要保证初步对中。A块下落期间，使用龙门吊同步配合人工方式实现构件的初步对中，预制件相应横轴线中心需要和反力架侧保持较远距离。初步对中后精确定位并锁紧，进而卸载千斤顶并安装连接器，拼装第二环A块。吊装第二环A块前，先将两侧首环B块均初步安放到位，避免首环B块跨越第二环A块吊放产生磕碰，导致预制件因磕碰损伤及首环A块位移的现象发生。首环B块吊放原则同首环A块，且B块就位前将B块环向精轧螺纹放置到构件内部。第二环A块拼装顺序：吊装第二环A块及初步对中；千斤顶第一次张拉及轴线偏差调整；千斤顶第二次张拉。

在B块拼装施工中，首环B块拼装要先沿车站横断面准确定位，接着B块与A块张拉就位，最后将B块与反力架锁紧，严格复核A、B端面保持的误差，保证无误基础上进行第二环B块安装工作。拼装之前要准确吊装、初步对中，落到第三环空挡部位，之后放B块当中的环向精轧螺纹，进而再吊起龙门吊，在人工辅助操作下使B块完成初步就位，再进行三次张拉，复核A、B端面误差，无误则安装下一环底板块。

台车安装完并调试完成后拼装C块，在完成吊装、对中之后开始拼装首环C块，且C块在下落期间要注意通过龙门吊联合人工方式实现对中就位，准确落到B块顶端。将台车固定好后，对横向垂直度实现准确校正，紧接着连接反力架并锁紧，最后连接牛腿，即对称安装C块并复核内宽，确保符合要求，之后在气动扳手使用下对B块、C块牛腿两者实现连接的高强螺栓进行拧紧操作。拼装第二环C块前依旧要先完成吊装和对中，而后步骤同首块。

为保证第一环的D快和E块高度稳定，需要对C块进行3环的完整拼装之后在对首环顶板块实现拼装操作。首先把台车二层及三层平台均调至合适部位，之后对C块顶端的定位销实现安装作业，同步分别把D块和E块以吊装方式装在台车三层拼装架当中；接着利用顶部拼装平台对D块与E块实现三维调整，使两者以横向方向完全合拢，进而对连接口上端与下端所分布的环向精轧螺纹钢进行张拉，各孔的锁定值为25t；然后严格复核轴线，通过测量明确D块、E块连接体是否和C块保持对中，若存在误差需及时调整。进而要对横断面进行复核，明确D块、E块连接体是否和C块端面保持对齐，若存在误差需及时调整，在全面对齐之后对千斤顶进行回落调整，使其落在C块顶端，实现C块、D块、E块的全面合拢；再次穿纵向精轧螺纹钢，并以25t的锁定力对D块和E块实现自锁；最后在气动扳手利用下，拧紧对D块、E块、C块牛腿实现连接的精轧螺纹钢，进而对D块、E块的外侧丝杆实现安装操作。

在对第二环的D块、E块进行拼装操作期间，具体步骤为：首先移动小车至和首环保持130mm间距的部位，之后升起千斤顶32cm，进而横向移动千斤顶，分别往两侧实现13cm的横移，对定位销进行安装，吊装D块、E块到设计位置；接着基于顶部拼装平台对D块、E块实现三维调整，并横向使该两者合拢，待就位之后对连接口上端和下端所分布精轧环向螺纹钢进行张拉操作，各孔保持25t的锁定值；然后复核轴线，通过测量明确D块、E块连接体是否和C块保持对中，若存在误差需及时调整。将千斤顶落到C块顶端，使D块、E块、最后在气动扳手利用下，拧紧对D块、E块、C块牛腿实现连接的精轧螺纹钢，进而对D块、E块的外侧丝杆实现安装操作。

拼装施工中有三点注意事项：（1）垫层施工完成，局部位置比设计高导致预制构件不能就位，采用磨石机打磨；（2）垫层施工结束，如表面不平影响拼装，可采用磨石机局部打磨或用软木垫及薄钢板垫平；（3）防止雨水淋湿防水密封垫，需涂刷缓膨剂并将预制块覆盖五彩布。

3.5 肥槽回填

预制衬砌背后回填材料选用C15素混凝土，严格按照要求安排回填时机及步序。预制块B背后可一次性回填2.5m高，预制块C及以上背后回填采取1m一级回填的形式，每级回填混凝土凝固硬化至对衬砌环基本无侧向压力时方可回填下一级混凝土，拼装成环后可进行预制块C及以上背后回填。

3.6 注浆

理论上预制构件、预制构件接头、基地要紧密连接为一个完整的整体，而基于拼装形式以及结构特点，必须选用填充方法实现这一要求。在基地注浆操作当中，垫层主要通过精平条带实现施工，双侧条带要高出后浇带10mm，同步进行铁质注浆管的埋设，埋设深度控制在30mm。埋设期间，每8m就要埋设一道注浆管，并通过水泥砂浆将端头封堵住，在完成B块的后肥槽混凝土浇筑作业之后实现注浆。垫层、构件两者间要通过高强度材料实现密实的填充。榫槽注浆作业中，每4环就要在台车使用下实现榫槽注浆。

3.7 预制构件定位及监测

针对预制构件要设置十字线定位标识，用来控制和调整轴线。同步配合全站仪控制，一般每3环复核一次，同步校正误差。控制垂直度中，着重测量侧墙环向和纵向垂直度。控制构件端面时关注拐尺检测，调整缝宽，消除累积误差，保证缝宽≤7mm。控制接缝宽度和张拉力期间对两者同步控制，并且缝宽要满足防水要求。

4 结束语

长春市地铁2号线西延线工程捷达大路站在施工修建期间运用了装配式明挖法，施工简单且高效，经济性突出。在装配式明挖法运用期间需要作业人员充分把握好技术要点，施工管理者也要采取一系列安全保障措施，最大程度消除安全隐患，避免出现工艺缺陷、质量问题。拼装作业是此技术应用中的关键环节，要关注在垫层施工结束后，若局部位置高出设计造成预制构件无法就位可选择磨石机打磨，另外防水密封垫要做好保护措施，以防雨水淋湿。