地铁车站结构施工的质量问题及对策

・施工技术・　地铁车站结构施工的质量问题及对策　吴　卫，彭明玉，陈建华，王成云　（北京市市政四建设工程有限责任公司，北京　１０００８９）　摘要：针对地铁车站工程结构施工中易出现的质量问题，结　除京承高速公路外，周边地区均为未实现规划。　合北京地铁１Ｏ号线芍药居站施工，论述施作聚乙烯丙纶复合　该站为地下双层岛式车站，两层三跨矩形框架结　防水卷材、止水带等防水材料时容易出现的质量问题，分析其　构，设５个出入口（含１个预留口和残疾人出入口）、１　中的原因并对所出现的问题提出相应的预防措施；从模板采用　个换乘通道、４个换乘口和２座风亭。　的材质、水化热、混凝土的收缩变形等几个方面对混凝土产生　裂缝的原因进行分析，提出了自己的见解，为防止裂缝提供了　车站总长为１８８．４　ｍ，总宽为２０．７　ｍ，埋深为３．５５　一些有益的经验。　ｍ，车站中心里程为Ｋ１２＋５６３。总建筑面积１２　６７９　关键词：北京地铁１Ｏ号线；地铁车站；结构施工；质量；　ｍ　，其中主体建筑面积８　５５８　ｍ　，附属建筑面积　措施　４　１２１　ｒｎ　中图分类号：Ｕ２３ｌ　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—２９５４（２００８）１２—０１９２—０３　２　施工中遇到的质量问题及处理方法　２．１　防水　１　工程概况　车站主体结构防水设计原则是“以防为主，刚柔　结合，多道防线，因地制宜，综合治理”。　北京地铁１０号线芍药居站位于东西向太阳宫大　２．１．１　聚乙烯丙纶复合防水卷材　街（下穿路）和南北向的京承高速路交汇处的东北侧。　（１）施工中存在的问题　路口西北侧为芍药居小区，西南侧规划为小月河公园，　①芍药居站主体结构采用聚乙烯丙纶复合防水卷　东南侧规划为一企业用地，东北侧规划为居住小区。　材防水，该卷材材质相对于膨润毡及其他材料而言，材　收稿日期：２００８—０８—２８；修回日期：２００８—１０—０６　质较硬，尤其是在结构、阴角、阳角、相交、相连处，卷材　作者简介：吴卫（１９７０一），男，工程师，１９９２年毕业于北京工业大学。　铺贴易出现空鼓，且防水操作人员作业时不易施工。　②该卷材在铺设前，要求防水基面甚为严格，基面　　・’●ｉｌｌ●’●【¨●ＩＩＩ◆●　ｌｋＦ，●　不同部位上出现较大的变形，或变形速率明显增大。　度难以掌握，要使设计符合实际情况就太难了，至少在　支护结构和被支护土体的过大位移，将会引起邻近建　目前的技术发展水平上还难以达到。设计者只有两种　筑物的倾斜或开裂，以及邻近管道的渗漏，有时会引发　选择，一是设计得比较保守，以确保施工安全；二是冒　一连串灾难性的后果。如有周密的监测控制，将有利　较大风险，以节省投资。不论做何种选择，应该说对工　于采取应急措施，在很大程度上避免或减轻破坏的　程的安全与经济都难两全。较好的方法应该是根据施　后果。　工过程的信息反馈不断修正设计，以指导施工。　（３）总结工程经验，为完善设计分析提供依据　由以上分析可知，传统设计法的主要问题在于一　支护结构的土压力分布受支护方式、支护结构刚　个“静”字，以开挖的最终状态为对象，进行定值的设　度、施工过程和被支护土类的影响，并直接与侧向位移　计。然而，基坑开挖工程与其他工程的最大不同之处　有关，往往是非常复杂的。现行设计分析理论尚未达　又在于一个“动”字，在开挖过程中，包括某些土质参　到成熟的阶段，积累完整准确的基坑与支护监测结果，　数在内的各种参量，诸如侧土压力、结构内力、土体应　对于总结工程经验，完善设计分析理论都是十分宝　力及变形等都在变化。而其变化规律目前还未被充分　贵的。　掌握。这就产生了设计结果与实际情况的差别，从而　４．３深基坑施工过程中需引进动态设计　引发各种工程事故，或者可能造成浪费。　传统的施工是严格按图进行的，除非在出现事故　参考文献：　或确知结构处于危险状态时，才允许采取应急措施，改　［１］龚晓南主编．深基坑工程设计施工手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业　变设计方案。如果这样的施工过程对上部结构还可以　出版社，１９９８．　接受，那么对于深基坑开挖就不合适了。在目前深基　［２］朱良凯，左会军，周家俅．地铁车站围护结构施工及防水［Ｊ］．铁道　标准设计，２００７（１２）：６６—６９．　坑支护体系的设计中，不确定的因素太多，结构的安全　１９２　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（１２）　吴　卫，彭明玉，陈建华，等一地铁车站结构施工的质量问题及对策　平整度要求允许偏差为５　ｍｍ，且不得有疏松、起砂、起　皮现象；表面不得有明水流，允许潮湿，简易的检测方　法为：用干燥的手掌直接触摸找平层表面３～５　ｓ，手掌　表面无湿渍或水印即可。然而，在实际施工中，因降水　施工不能完全将上层滞水层中的滞水及地表渗水析　出，造成了防水基层表面局部点仍不断的有水渗出，且　带有一定的压力。即使在短时间内，基层表面处理后　无水，迅速将卷材铺设完毕后，约４～５　ｈ，基层表面开　始渗出水流，水流在基层与卷材之间囤积，水流囤积较　多后，形成一定的压力，将防水层与防水基层粘结处撕　裂，形成了一个较大的水囊。随着水囊的增大，将导致　局部成片的防水卷材完全与基面分离，且形成沿防水　卷材纵向粘接处渗漏，从而使防水卷材失去防水效果。　③地铁车站结构为地下２层结构，处于地表下２０　ｍ左右。在距地表约４—５　ｍ处，多为上层滞水层及地　表水渗漏聚集处。由于结构施工工序原因，先进行基　础及地下二层侧墙施工。当施作基础及地下二层结构　侧墙防水施工时，地下一层处的上层滞水层透过桩问　喷射混凝土面，沿地下二层的防水基面呈水帘状流淌，　使基础及地下二层侧墙防水卷材接口在未完全粘结前　就遭到水流的冲刷浸泡，粘结接口完全破坏失效。　（２）处理方法　①车站主体结构预留坑洞、梁及反梁与墙角相交　处的卷材，应与相关厂家协商，能否生产一些更为薄型　柔软的卷材，多层铺设，作为特殊角处理。若厂家生产　存在困难，那么只好在不影响结构尺寸的前提下，将阴　角、阳角及梁墙相交处，用水泥砂浆抹成＞９０。的圆滑　倒角，使其尽可能的平滑圆顺，不要出现三面相交且角　度≤９０。。这样就避免了夹角部位空鼓，接口粘结不牢　等现象，工人操作相对容易，不易返工，且防水质量有　了一定的保证。　②墙面防水基层，一定要按照《地下工程防水技　术规范》（ＧＢ５０１０８－－２００１）及《地下防水工程质量验　收规范》（ＧＢ５０２０８－－２００２）施工，使防水基层平顺，无　起砂、松动现象。对基层面出现的局部渗漏点，应在未　施作防水卷材前预埋　１０　ｍｍ左右的塑料软管，将水　流导出（导管长度必须大于墙体厚度１５０　ｍｍ左右），　并在渗漏水及其四周的滞水完全通过导水管导出后，　再施作防水卷材。卷材铺设到导流管处，将卷材切孔，　将导流管穿出。待钢筋绑扎及模板拼装完毕后、浇筑　混凝土前（模板打孔将导流管穿出），迅速将导管拨　出，用“金汤水不漏”堵死，并恢复防水卷材，卷材恢复　可按补丁做法处理。此做法保证了防水的施工质量，　且具有一定的经济效益，防止多次返工和材料浪费的　出现。　③因工序原因造成了地下一、二层结构施工之间，　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（１２）　・施工技术・　存在很长一段时间差。虽然桩间已喷射了混凝土，但　桩间网喷混凝土不具备防水功能，导致了从地下一层　桩间网喷面滞水层部位不断的有水流出，呈水帘状流　到地下二层的防水基层面上和基础面上，造成了基层　墙面无法施作防水，给工程进度造成很大的影响和困　难。经多方论证后采用以下解决办法。　ａ．在网喷面流水点下方，施作导流槽。此槽由砂　浆、水不漏及快干剂抹成（质量比２：１：１），高５０　ｉｆｌｍ、厚　３０　ｍｉｌｌ、宽５０　ｎｑｍ，有效的阻止住了大部分水流，将水流　导向容器处运走。　ｂ．在防水基层墙面上，埋设宽２０　ｍｍ、深ｌＯ　ｍｍ、　长３～４　ｍ的分隔条，分隔条呈放射状埋设，统一导入　一根宽３０　ｍｍ、深２０　ｎ＇ｌｍ的分隔条内，导入地下基础的　排水沟内。地下基础排水沟宽３００　ｍｉｌｌ，深约２００　ｍｍ，　沿基坑两侧设置，排水沟底部垫塑料布，沟内填满豆　石，压上塑料布，然后浇筑垫层混凝土。这样一个立体　的排水沟形成了，它有效地将冲刷侧墙的防水基层和　扰动地基土体的地表滞水和管网漏水排除掉，保障了　结构施工的进度和防水质量。侧墙浇筑完毕后，将分　隔条内灌人１：２水泥浆，将基层与防水层之间的空隙填　死。见图１。　钢支撑　／，。ｏ　ｏ　ｏ　ｏ　ｏ　ｏ　ｏ　Ｏ冠梁　水流方向　水导渗水点　泥流砂槽　浆　／　０　Ｕ　０　０　Ｕ　０一（］（）　　／　二锚钢层喷围侧面檩　墙　渗水点　一层侧墙　防水基层　埋设雨水　分隔条　基础　，　水流汇集后导入基础两侧排水沟／　图１导流示意　２．１．２止水带　（１）安装中存在的问题　该车站结构所采用的止水带分为３种，即施工缝　使用的钢边止水带，伸缩缝使用的中埋式注浆止水带　和背贴止水带。　钢边止水带一般使用在结构水平及环向施工缝部　位。由于钢边止水带两侧为６＝０．８　ｍｍ厚的钢板，因　此在安装过程中止水带的固定和拉直非常困难。在浇　筑过程中泵送混凝土不断的冲击止水带，造成了止水　带偏移和扭曲。偏移和扭曲出现后，调整相当困难，为　下步施工和止水效果造成不良影响。　中埋式止水带和背贴注浆止水带用在结构伸缩缝　部位。伸缩缝是结构防水中至关重要而又相当薄弱的　环节．因此，中埋式注浆止水带和背贴式止水带在结构　１９３　施工技术・　・吴卫，彭明玉，陈建华，等一地铁车站结构施工的质量问题及对策　不可见的裂缝，只有通过专用的裂缝观测仪才能看到；　宏观裂缝指宽度大于０．０５　ｍｍ，肉眼可见的裂缝，它是　微观裂缝扩展的结果。　中的重要意义是不言而喻的。中埋式注浆止水带和背　贴止水带安装过程中，接头处理和注浆管、注浆花管的　安装牢固度，极易被操作人员忽视，为结构防水安全造　成永久性不可弥补的缺陷。　（２）处理办法及相关经验　２．２．１　裂缝产生的原因　混凝土裂缝产生的原因具有复杂多样性。但在地　铁结构施工中又有其自身的特点，根据目前所掌握的　情况看，大致可以分为３种原因。　①钢边止水带安装时，为了保证其顺直度及防止　泵送混凝土过程中止水带扭曲变形，将止水带上下两　侧钢板分别用２根４）１２　ｍｍ钢筋夹住，捆绑笔直，然后　用细铅丝按４５。角固定在两侧钢筋上（图２）。待混凝　（１）木质模板对裂缝产生的影响　在建的明挖车站结构中，很多单位都采用了木质　土浇筑至钢边止水带下部５０～６０　ｍｍ时，将固定在止　水带下端钢板两侧的钢筋拆除，而后浇筑混凝土至止　水带中部（下次混凝土浇筑前，将止水带上端钢板两　侧钢筋拆除）。为保证止水带的最终安装质量，待混　凝土浇筑完毕后，迅速再次调整止水带位置。　＼／　图２　钢边止水带安装示葸　②在中埋式注浆止水带和背贴式止水带安装过程　中，接头部位要严格按照厂家指导的做法粘接。中埋　式注浆止水带为齐茬平接，使用厂家的专用焊刀焊接，　焊接时必须保证接茬的平整度。焊接后应由４人以上　抻拉止水带接头部位，对接头部位的焊接效果进行检　验，以保证焊接的牢固。若发现接头透光或拉力不够　时，必须裁掉一截重新焊接。中埋式注浆止水带的注　浆导管必须深人止水带注浆管内１００　ｍｍ以上，用胶　水粘接牢固，注浆管的长度必须穿出混凝土模板外　１５０　ｍｍ以上，以备将来注浆使用。　背贴止水带接头切成４５。角平接，采用冷粘法粘　接，粘接约３０　ｍｉｎ后采用撕裂法对其牢固度进行检　测。注浆花管与止水带凹槽部位，也用冷粘法粘接牢　固并穿出混凝土模板外１５０　ｍｍ以上。　③需要特别注意的是以上两种止水带位置必须准　确，并固定牢固，防止在混凝土浇筑过程中，止水带发　生位移。应该提醒和教育基层作业人员认识止水带在　结构安全中的重要性，注意保护止水带，确保止水带达　到应有的防水效果。　２．２　裂缝　据了解地铁车站主体结构，一般均存在不同程度　的墙体裂缝现象，该车站也存在类似的问题。裂缝可　分为微观裂缝和宏观裂缝两种。微观裂缝指那些肉眼　１９４　模板。木质模板固然有其经济优势，但不容忽视的问　题是木模板的导热性差，不易使混凝土产生的水化热　散失，造成混凝土内部温度增高，与大气温度差增大，　产生裂缝。　（２）水化热对裂缝产生的影响　由于地铁结构墙体厚度均为６００～８００　ｍｍ，墙体　较厚，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部　温度升高，而混凝土表面相对于内部而言，散热条件较　好，内外温差过大时，就会产生裂缝。　（３）混凝土的收缩变形的影响　混凝土的拌和水中，只有约２０％的水分是水泥所　必须的，其余８０％的水分要被蒸发掉。混凝土的失水　引起混凝土体积的收缩，从而导致混凝土产生裂缝。　２．２．２裂缝的控制经验与建议　（１）近几年在建筑业中，有木质模板取代钢模板　的趋势。木质模板相对钢模板而言，对降低经济成本　有其优势存在，但通过木模板在地铁车站的应用发现，　随季节的变化木模板对裂缝产生的影响是很大的，冬　季木模板保温性能好，热传递系数小，使混凝土内外温　差较小，而混凝土迎土面有柔性防水层作保温，外侧是　混凝土围护桩，可以说完全将混凝土包围起来，热量极　不易损失，极大限度的保证了内外温差均衡。因此，冬　季使用木模板是最佳的，不易产生裂缝。而春、夏、秋　季节最好选用钢模板，钢模板的导热系数大，混凝土的　内部热量可以较快的散失，使内外温差减小，亦有利于　减小温度裂缝的出现。　（２）水泥的水化热对裂缝产生的影响是很大的，　应在实际施工当中与监理、设计、甲方和搅拌站及时沟　通，对材料和配比进行及时适当的调整，这也是控制裂　缝产生的重要手段之一。　选用低热矿渣硅酸盐水泥或掺用混合材料较多的　普通硅酸盐水泥，要保证水泥材料中有较高的Ｃ　Ｓ和　Ｃ，Ａ，同时细度不要太高（３　０００—３　２００　ｃｍ　／ｇ）。适当　调减水泥用量，合理掺加粉煤灰。粉煤灰增加可以降　低混凝土中水泥水化热。掺加具有减水、增塑、缓凝引　气的泵送剂，可以改善混凝土拌和物的流动性、黏聚　性、保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低水量　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（Ｊ２）　・施工技术・　北京地铁１０号线三元桥站结构工程冬期施工技术　王忠诚　（中铁二十局集团有限公司，西安　７１００１６）　摘要：北京地铁ｌ０号线三元桥站施工工期紧，主体结构钢筋　率，保证工期，经过方案比选，采取以下保温措施：基坑　混凝土施工跨过整个冬期，冬期施工如果不采取特殊的控制措　外全部采用大棚覆盖保温措施，钢筋制作、安装，模板　施，钢筋混凝土质量将难以保证。施工现场通过认真研究分　加工、安装均在棚内进行；棚内加热措施，主要采用空　析，从混凝土原材料控制，混凝土拌和温度，混凝土运输，并采　调、电暖气综合加热，以提高施工温度；混凝土工程的　用大棚把基坑全部覆盖，在基坑内设保温设施等辅助措施，不　仅提高了工作效率，确保了施工质量，而且最终提前完成了整　施工保温措施。　个车站主体结构的施工，确保了１０号线一期工程的节点工期。　由于车站施工工期紧，为提高工作效率，确保钢筋　关键词：北京地铁ｌＯ号线；明挖车站；钢筋混凝土；冬期　混凝土施工质量，采用大棚覆盖进行整体保温，具体施　施工　工如下：　中图分类号：Ｕ２３１　文献标识码：Ｂ　（１）大棚安装在基坑顶面，在冠梁上打孔埋设膨　文章编号：１００４—２９５４（２００８）１２—０１９５—０２　胀螺栓，间隔６　ｍ对拉２道钢丝绳，钢丝绳采用紧线器　拉紧，在棚布上间隔０．３　ｍ安装拉环，并穿入钢丝绳　１　工程概况　内，以窗帘开启方式启闭，棚布宽７　ｍ，纵、横向均搭接　５０　ｃｍ；　三元桥车站全长１４９．５　ｍ，宽２３．４～３７．１　ｍ，地下　（２）钢丝绳安装在钢支撑正上方，避免影响吊装　双层岛式结构，车站共设４个出人口、１个与机场线三　作业，棚布采用龙门吊安装，棚布安装后为防止大风，　元桥站的换乘通道、１个紧急疏散口及２个风道。除　在棚布上拉设１道钢丝绳使棚布在两道钢丝绳间拉　换乘通道以外其余均采用明挖顺作法施工。　动，并用布索斜角固定，确保不被大风掀起；　三元桥车站为变更车站，原车站位于麦子店西路。　（３）吊装材料时根据需要分块拉开棚布，为了保　由于位置更改，车站施工与设计及站位原盾构区间施　证棚布整体移动效果，在棚布两端头设置布杆，布杆一　工造成矛盾，比同期车站施工晚２０个月开工，为确保　端固定在冠梁上，一端通过交叉钢丝绳牵引收缩移动。　１０号线奥运工程顺利交付使用，车站施工周期仅为６　个月，且施工处于整个冬期，施工难度大、工期紧，冬期　３　热工计算　施工质量控制是施工的重点。　查《冬期施工手册》北京冬天平均气温＞一１０　２冬期施工措施　℃，故本工程采用综合蓄热法施工，本工程混凝土采　用商品混凝土，运输结束后温度Ｔ３＝１１　ｃＩ＝左右，保温　三元桥站主体于２００６年ｌ２月开工，主体结构共　材料：墙体采用外挂草帘被和１层土工布；楼板采用　计约１２　０００　ｍ　混凝土，其中９　６００　Ｉｎ　处于冬期施工，　４０　ｍｍ的草帘被及１层土工布，计算时按只有草帘被　冬期施工钢筋３　０００　ｔ，为保证施工质量，提高工作效　考虑。　收稿日期：２００８—０８—２８；修回日期：２００８—１０—０６　本工程冬期采用蓄热法施工，施工早期３　ｄ平均　作者简介：王忠诚（１９７５一），男，工程师，１９９６年毕业于渭南铁路工程　学校桥梁隧道专业。　气温Ｔ…＝一５℃，结构表面系数Ｍ＝１／０．４＝２．５　ｍ一，保温层拟采用１层塑料布，上面再铺１６　ｍｍ厚草　和提高强度的同时，可以降低水化热，推迟热峰出现的　速度，对混凝土的收缩应力变形和强度的增加是很有　时间和消减峰值。　益的。因此，及时的养护对混凝土裂缝控制是不可忽　对混凝土集料的控制也是很有必要的，尽量选用　视的。　颗粒较大，级配较好的粗集料。细集料选用级配良好　参考文献：　的中砂为宜，细度模数应控制在２．４～２．８为宜。　［１］　陈明．地铁科学馆站顶板混凝士裂缝简析［Ｊ］．铁道标准设计，　（３）混凝土及时养护是非常重要的。及时的养护　２００４（３）．　不仅可以降低混凝土的温度，对混凝土的失水也可以　［２］　张成满，马昕，贺颖．北京地铁５号线工程现浇钢筋混凝土结　构早期裂缝控制［Ｊ］．铁道标准设计，２００７（３）：７７—８０．　给与及时的补充。及时补充水分减缓了混凝土的收缩　铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００８（１２）　１９５