波纹钢板替代传统钢格栅混凝土施工在地铁竖井初期支护中的应用

2020-02-03贾喜涛赵克生孟学仲孙守元尹明阳

建筑施工 2020年10期

贾喜涛赵克生孟学仲孙守元刘森尹明阳

1. 中铁北京工程局集团有限公司北京 100089；

2. 北京市轨道交通建设管理有限公司北京 100068

1 概述

北京地区首次在地铁施工过程中，使用波纹钢板，以椭圆形的形式进行竖井初期支护。波纹钢板采用螺栓进行连接，施工过程无需喷射干拌混凝土、不使用电焊等，不对空气质量产生影响，采用螺栓连接的方式可方便施工任务完成后的波纹钢板拆除工作，对波纹钢板、槽钢、工字钢等原材料进行回收利用，同传统的竖井及横通道初期支护的方式相比，该支护方式大大节约了施工成本和施工工期，且能满足当下北京地区的环保要求[1-2]。

2 工程概况

北京某地铁车站为地下2层岛式站台，总长241 m，采用“桩-梁-拱”（PBA）工法施工，共设置4座施工竖井和横通道，两端接矿山法区间。1号施工竖井和横通道位于车站北端头，临时占用一块绿地，水平距离某4层平房14.86 m。竖井采用倒挂井壁法施工，井口净空尺寸为5.1 m×9.6 m（其中锁口圈梁尺寸为2.0 m×0.8 m）深约30.46 m；由厚7 mm的200 mm×55 mm波纹钢板、200 mm×200 mm的H型钢立柱、140 mm×140 mm方钢环腰梁、小导管组成支护体系，井内设置25a#工字钢临时支撑，井底采用型钢与模筑混凝土对其封底（图1）。

图1 波纹钢板支护体系示意

3 波纹钢板加工运输

波纹钢板加工之前由施工单位组织建设单位、监理单位、设计单位共同去加工厂家考察，考察合格之后进行波纹钢板的首件加工。首件加工完成后运输至施工场地进行拼装，根据《北京轨道交通建设工程首件验收管理办法》，由四方单位进行首件验收，验收过程总结加工存在的瑕疵以及下一步加工需要改正的地方。验收合格后陆续大批量的加工生产，在大批量加工生产过程中施工单位派专人驻厂把控质量，根据施工进展陆续发送至施工场地，并安排人员收货。

4 施工工艺

4.1 研究背景

我国最早应用波纹钢板是在20世纪50年代前后，从20世纪末开始对波纹钢板进行应用研究，主要集中在公路工程施工方案的优化方面，在轨道交通方面还没有形成系统的标准。目前我国城市地铁竖井初支体系建设仍然相对落后，钢筋、混凝土用料浪费严重，施工水平参差不齐，且现在环保问题非常突出，所以拼装式波纹钢板在地铁施工竖井和横通道衬砌的应用将是我国城市发展中必不可少的过程。

4.2 关键性技术研究

1）在竖井内使用装配式波纹钢板、环腰梁、H型钢进行初期支护，同时进行背后回填注浆，实现无粉尘施工。

2）对施工工效（土方开挖时间、波纹钢板吊装时间、波纹钢板安装时间、注浆量等）进行统计，并对数据进行分析，与传统工艺相比能减少施工时间。

3）通过试验数据对比分析，确定土体的稳定性及波纹钢板的收敛情况，进一步优化注浆配比和施作方法，确保地层沉降稳定可控。

4.3 波纹钢板安装

1）开挖竖井口圈梁基坑，地面小导管注浆加固锁口圈梁下地层，钢筋绑扎（预埋必要的预埋件）、支模（采用波纹钢板兼挡水墙）、浇筑锁口圈梁。

2）锁口圈梁达到设计强度后，向下开挖土体，每步向下开挖进尺同波纹钢板高度，拼装波纹钢板、立柱、纵向连接、打设锁脚锚管及架设型钢支撑，开挖至试验段底部临时封底（同永久封底做法），组织相应验收、专家咨询会及工作总结。

3）根据试验段总结优化后的参数，继续按要求向下开挖土方，循环工序施作。当开挖至每一层横通道下方1.5 m时进行临时封底，施作横通道超前措施，并施作横通道范围内加强环梁，接着开横通道马头门，错开步距开挖。

4）按设计要求步距继续向下开挖土方，并永久封底，循环施作同样工序，横通道范围内施作双拼加强环梁，采用波纹钢板＋方钢进行封堵；开挖第3层横通道。

4.4 现场质量控制要求

1）土方开挖：根据测量放线定位严格控制土方超欠挖，允许误差在±30 mm，每一段土方开挖完成后都根据测量定位进行校核。

2）波纹钢板：首先主抓生产质量，波纹钢板厚度下限允许偏差0 mm，波距允许偏差±3 mm，波深允许偏差±3 mm，内径允许偏差±5%，矢高允许偏差±10 mm，法兰盘端面对波纹钢板的垂直度允许偏差2%，螺栓孔中心距允许偏差±0.5 mm，对于不满足精度要求的波纹钢板，施工现场不允许使用；其次就是施工过程中安装质量的把控，具体要求为平面位置允许偏差±10 mm，高程允许偏差±10 mm，垂直度允许偏差3%。

3）每开挖2环就进行水泥砂浆背后回填，波纹钢板与背后土体之间的密实度是关键技术之一，其比例采用1∶1，根据现场实际情况可以按照比例添加速凝剂加快凝固时间，注浆压力采用0.1 MPa，多次注浆。