1 工程概況
北京地鐵四號線菜市口車站位于廣安大街與菜市口大街、宣武門外大街的交叉路口,呈南北走向,線路中心與道路中心基本一致,與規劃地鐵七號線形成“十”字換乘關系。
菜市口車站起訖里程K6+591.6~K6+764.8,全長173.2m,寬21.9m,三層車站結構高19.73m,結構頂板最小覆土3.5m。車站設計為北端47.8m、南端57.4m的三層車站蓋挖段,車站中段68m的暗挖結構及部分七號線結構,四號線與七號線形成島—島換乘關系,七號線在四號線之上,為明挖施工。車站設四個出入口,兩個風道和兩個安全出口。
2 施工原理及工藝流程
首先進行交通疏解,在圍擋區進行人工挖孔樁為底板以上的鋼管柱施工提供可操作的施工空間,在地面通過先進的自動對中BG-20旋挖鉆機進行鋼管柱下樁基的成孔施工,采用導管進行樁基水下混凝土灌注,進行鋼管柱定位器的安裝和鋼管柱的施工,為鋼管柱的承重提供傳力的基礎。
在施工過程中,利用鋼管柱和圍護樁作為主要承重結構,在結構頂板的保護下進行頂板以下土方開挖工作。每層土方開挖完成后自下向上逆作施工結構二襯,土方開挖完成后利用地膜施工技術及時完成開挖空間后的底板結構施工,保證開挖空間圍護結構的施工安全。
車站兩端的蓋挖逆作法的工藝流程:圍護結構→立設主體結構中間立柱→澆筑頂板混凝土→回填土、恢復路面→開挖中層土體→構筑上層主體結構→開挖下層土體→構筑下層主體結構。
3 施工方法
3.1 人工挖孔樁施工
鋼管柱施工有效部位采用人工挖孔樁,其下樁基采用機械成孔,為便于樁機下鉆、提鉆,人工挖孔部分的有效內徑定為1.9m。人工成孔段采用鋼筋混凝土護壁,護壁厚度200mm,混凝土強度標號C20,并且在混凝土中摻加適量高效早強減水劑。護壁鋼筋主筋采用12Ф16(Ⅱ級),箍筋Ф8@150(Ⅰ級),主筋上下層之間采用孔內焊接,焊接長度不小于10d(d為鋼筋直徑),以使上下兩節形成整體。護壁形式采用外齒式護壁,上下搭接5cm,作為施工用的襯體,增加抗塌孔的能力。
3.2 樁基鉆孔樁施工
鉆機就位前,先將鉆機底座調整水平,再用線垂將鉆塔調整垂直,護壁泥漿采用膨潤土來制備泥漿;施工選用德國寶峨WG-22C旋挖鉆機。在鉆進過程中,根據地層情況控制鉆進和鉆速。開孔時做到穩、準、慢,充分利用上部地層造漿,鉆進施工時泥漿沿著泥漿溝流向泥漿沉淀池,泥漿經沉淀循環,形成鉆孔施工的泥漿循環系統。施工中清孔采用二次清孔,一次清孔以孔內排渣為主,使用排渣筒排渣,排渣同時要及時補給泥漿,使孔內泥漿指標滿足規范規定,第二次清孔在初次清孔完畢至灌注水下混凝土前,應使用泥漿泵抽漿換漿保證樁底沉渣量滿足設計要求。清孔后,孔內泥漿要達規范規定標準,指標為:孔底500mm以內的泥漿比重小于1.25;含砂量不大于8%;粘度28%;孔底允許沉渣厚度為100mm;鋼筋籠在現場統一加工,鋼筋主筋焊接采用閃光對焊;鋼筋籠完成后吊裝要平穩,對準樁孔后緩慢放下,不得磕碰井壁;鋼筋籠下放就位后,及時進行成孔和清孔質量驗收,合格后,立即灌注水下混凝土。
3.3 鋼管柱施工
為便于定位器的安裝,用吊車將定位器及其配件吊入樁底,隨后施工人員下入樁底,通過調節螺栓調整定位器標高,推移定位器調節至樁心。精確校核其平面位置、標高、垂直度后,緊固定位器調節螺栓。
1)鋼管柱的安裝。
鋼管柱采用分節吊裝,準備工作完成后,采用25t吊機作業。鋼管柱下放時對準樁位,慢插入孔,至單節頂部時,用卡具卡住鋼管柱,重復施工其他單節,兩鋼管柱用螺栓連接好,最后吊車下放鋼管柱使底部直接嵌入定位器上,其管端穩固坐落于定位器環行定位板上,然后對柱上端精確定位。鋼管柱柱體上端定位通過調節4只花籃螺栓定位,由于鋼管柱下端平面位置、標高、垂直度已由定位器確定,鋼管柱上端空間位置校定后,即可認為鋼管柱位置已精確定位。
2)鋼管柱的穩定加固。
鋼管柱定位完成后,為了保證鋼管柱混凝土在灌注過程中鋼管柱柱體不產生位移,施工過程中,要從上至下進行加固,加固位置為鋼管柱頂部及鋼管柱兩個連接法蘭處,加固處采用四面對頂,加固采用頂絲杠。
3)灌注鋼管柱內混凝土。
根據CECS28:90鋼管混凝土結構設計與施工規程的規定,并結合蓋挖逆作鋼管柱的結構特點,選擇高位拋落無振搗法。其原理是利用混凝土自管口自由下落時所獲得的重力加速度沖擊能量,使混凝土擠密而無需振搗。對于拋落高度不足4m的,采用內部振搗器振實。施工中一次拋落的混凝土量不小于0.7立方,用料斗裝填,料斗的下口尺寸應比鋼管柱內徑小,以便混凝土下落時,鋼管柱管內空氣能夠排出。
4)鋼管柱與挖孔樁護壁之間回填砂。
為了保護鋼管柱柱體成品,防止施工時對其破壞,施工時需對柱體與挖孔樁孔壁之間進行回填處理,從孔口地面沿挖孔樁環形均勻填入砂。
