蓋挖逆作法在城市地鐵車站施工中的運用

呂高樂鄭州第二市政建設(shè)集團有限公司，河南鄭州 450002

1 蓋挖逆作法的施工特點

先沿車站周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護結(jié)構(gòu)，同時建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了條件，所以可以同時向上逐層進行地上結(jié)構(gòu)的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結(jié)束。

在基坑開挖面積過大、覆土較淺、周圍沿線建筑物較多，為避免引起臨近建筑物的沉陷，或需及早恢復(fù)路面交通，但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu)，常采用蓋挖逆作法施工。

1.1 優(yōu)點

1）圍護結(jié)構(gòu)變形小，能夠有效控制周圍土體的變形和地表沉降，有利于保護臨近建筑物和構(gòu)筑物；2）基坑底部土體穩(wěn)定，隆起小，施工安全；3）蓋挖逆作法施工一般不設(shè)內(nèi)部支撐或錨錠，施工空間大；4）蓋挖逆作法施工基坑暴露時間短，用于城市街區(qū)施工時，可盡快恢復(fù)路面，對道路交通影響較小。

1.2 缺點

1）蓋挖法施工時，混凝土結(jié)構(gòu)的水平施工縫的處理較為困難；2）蓋挖逆作法施工時，暗挖施工難度大、費用高。

1.3 該方法的主要施工技術(shù)措施

1）支撐樁采用以H 型鋼為柱芯的鋼管或鉆孔灌注樁，滿足了沉降的控制要求；2）采用地下連續(xù)墻低注漿的方法，增強基底持力層的剛性，使地下連續(xù)墻與臨時支撐柱共同承受上部荷載，以減小差異沉降；3）逆作法開挖支撐施工工藝中，利用混凝土板對地下連續(xù)墻的變形起約束作用，在暗挖過程中采用一撐兩用的合理方法，大大減少了工程量，加快了工程進度，控制了墻體位移。

2 蓋挖逆作法的施工步驟

構(gòu)筑圍護結(jié)構(gòu)→構(gòu)筑中間立柱→構(gòu)筑頂板→回填土，恢復(fù)路面→開挖上層土→構(gòu)筑上層主體結(jié)構(gòu)→開挖下層土→構(gòu)筑下層主體結(jié)構(gòu)。簡言之，其施工步驟為：一柱、二蓋、三板、四墻、五底，如圖3。

一柱：先施作邊柱（樁）護壁，（摩擦樁或條形基礎(chǔ)樁），同時施作結(jié)構(gòu)鋼管柱（或混凝土柱）；二蓋：將蓋板置于邊樁和中柱之上。為了使邊樁連成一體，邊樁上設(shè)冠梁。蓋板實際上是由周邊梁結(jié)構(gòu)和柱上縱橫梁結(jié)構(gòu)及蓋板結(jié)構(gòu)均置于地膜之上（此時結(jié)構(gòu)已倒掛于樁柱上）而組成的梁板結(jié)構(gòu)；三板：開挖負一層土方后，施作中隔板地膜，在地膜上綁扎中隔板鋼筋（梁板結(jié)構(gòu)），澆注中隔板混凝土；（注：利用出入口或風(fēng)道位置，緊貼車站結(jié)構(gòu)設(shè)置豎井，破樁開馬頭門進入車站負一層。）四墻：用不帶動力的移動式邊墻支架（專門設(shè)計）逐層澆筑邊墻混凝土； （注：此時，作用于邊樁上的部分荷載轉(zhuǎn)移至邊墻。）五底：在完成負一層土方、中板、邊墻后施作車站的負二層土方、底板及邊墻；

圖1 蓋挖逆做法施工步驟示意

3 蓋挖逆作法的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻防止不均勻沉降主要技術(shù)措施

主體結(jié)構(gòu)基坑均采用防水混凝土地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)，它即作為施工期間的基坑擋土止水圍護結(jié)構(gòu)，又與內(nèi)襯墻結(jié)合而成復(fù)合墻作為永久結(jié)構(gòu)的側(cè)墻使用。為克服連續(xù)墻墻體不均勻沉降對主體結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，采取了下列措施：首先，在設(shè)計階段調(diào)整連續(xù)墻墻深，使其墻趾穿越深層使墻趾坐落于穩(wěn)定可靠的基巖持力層上；第二，為提高墻底地基承載力，減小墻體的不均勻沉降，在連續(xù)墻的鋼筋籠內(nèi)預(yù)留兩根φ30 壓漿管，待墻體混凝土灌筑完畢且達到設(shè)計強度30%左右后，即向墻趾壓注1：2 水泥砂漿。實踐證明這種技術(shù)措施是行之有效的。壓注的水泥砂漿填充了墻趾的空隙并對墻趾沉積層進行有效的加固補強，從而減少了不均勻沉降發(fā)生的可能性；第三，為提高連續(xù)墻整體剛度，在連續(xù)墻墻頂設(shè)置了現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁，將連續(xù)墻連接為統(tǒng)—整體；第四，在連續(xù)墻施工階段各工序嚴格按照設(shè)計及操作規(guī)程進行，并特別強調(diào)在清槽階段的施工質(zhì)量，確保泥漿比重及沉渣厚度符合標準后方可轉(zhuǎn)入下道工序施工。通過上述各項技術(shù)措施，確保了地下墻整體施工質(zhì)量，有效控制了墻體的不均勻沉降。

3.2 車站中間樁柱主要施工工藝

鋼管柱支撐是蓋挖逆作法施工的重要的工程工序。影響鋼管柱施工質(zhì)量的主要因素包括鋼管柱的垂直度控制、鋼管柱焊接質(zhì)量及鋼管柱安裝定位質(zhì)量等。垂直度控制施工時，允許傾斜度是按樁長的1/100 來控制的，首先要確保場地密實、平整，打樁架也應(yīng)有精確、靈便的垂直度控制系統(tǒng)。施工中，則應(yīng)使第一節(jié)樁保持高度的垂直。插樁前，樁架的導(dǎo)桿調(diào)至垂直，樁進檔后，要徐徐放下。在接樁過程中，盡量做到對稱焊接，減少因不均勻收縮造成的上節(jié)樁傾斜。錘擊過程中，要確保樁錘盡量準確地擊在樁的中心部位。焊接質(zhì)量控制焊接質(zhì)量是評定鋼樁施工總體質(zhì)量的重要組成部分。施工時，應(yīng)選擇素質(zhì)良好、技術(shù)熟練、經(jīng)驗豐富的焊工，嚴格按焊接規(guī)范進行施工。焊接設(shè)備必須性能良好。焊接施工時，要加強質(zhì)量監(jiān)理。

鋼管柱的安裝定位主要采取上下兩點定位法。其下端的定位依靠自動定位器完成，上端的定位采用四根置于鋼套管和鋼管柱之間的位于同一平面上的四根可調(diào)絲桿定位。

3.3 土模施工技術(shù)

土?；翆拥氖┕ひc為：按設(shè)計標高、平面位置及主體結(jié)構(gòu)學(xué)前期向2‰的設(shè)計坡度測量放線，施工中加強控制，施工允許偏差要控制在允許范圍內(nèi)，并按土模及結(jié)構(gòu)形狀平基土平面。土方開挖過程中，加強對地表及地下水的處理，開挖前，對基坑內(nèi)地下水進行大口徑深井降水處理，并確保地下水在土模結(jié)構(gòu)以下1m 左右，在土方開挖過程中嚴禁超挖，并預(yù)留20cm～30cm 進行人工整平修葺，邊梁及中梁部位在保證開挖精度的前提下，采用機械開挖，并加強人工修邊。開挖至設(shè)計標高后機械夯實，夯實要求為無松動軟土層或隆起現(xiàn)象。加強對超挖部分或局部軟弱地段的換填處理，局部軟弱或超挖部位，采用人工換填水泥石粉墊層，并夯打密實?；梁粚嵳浇?jīng)檢驗合格后，鋪設(shè)三七灰土及素混凝土，嚴格控制其標高，并對其進行趕光壓漿處理。土模施作完畢，養(yǎng)護3d 后，涂刷脫模劑，避免采用油性脫模劑，以免其污染鋼筋降低混凝土與鋼筋的粘結(jié)力。

3.4 綜合防水施工技術(shù)

與明挖順作法比較，蓋挖逆作法施工的地鐵車站，其水平施工縫的數(shù)量較多。故防水質(zhì)量的保證顯得極為重要，防水施工要點包括：地下連續(xù)墻的滲漏水、邊墻混凝土接頭防水和頂板防水。連續(xù)墻接頭施工中的防水措施，由于地下連續(xù)墻是泥漿護壁成槽，接頭混凝土面上必然附著有一定厚度的泥皮（與泥漿指標、制漿材料有關(guān)），如不清除，澆筑混凝土?xí)r在槽段接頭面上就會形成一層夾泥帶，基坑開挖后，在水壓作用下可能從這些地方滲漏水及冒砂。為了減少這種隱患，保證連續(xù)墻的質(zhì)量，施工中采用在雌槽段兩側(cè)接頭樁背面坑槽內(nèi)放入粒徑3cm～5cm的石料至連續(xù)墻頂面，然后開始澆筑混凝土，澆筑完畢達一定強度后，用成槽機把石料取出，繼續(xù)挖出槽段，然后用制作好的楔形接頭刷洗刷接頭樁的背面。對于邊墻的防漏，采取環(huán)氧樹脂灌漿堵漏，在施工縫位置埋置注漿鋼嘴，灌注環(huán)氧樹脂漿液封堵，注漿鋼嘴首端插入裂縫，尾端與注漿管連接，沿水平施工縫方向縱向布置，其間距視裂縫情況而定。頂板防水除了防止?jié)沧⑦^程中產(chǎn)生過多的水化熱，還要加強養(yǎng)護，同時為了防止開裂，在頂板迎土面混凝土保護層內(nèi)設(shè)一層抗裂金屬網(wǎng)。

施工縫的防水技術(shù)要點是：橫向施工縫設(shè)中埋式止水帶，縱向設(shè)水膨脹橡膠止水帶，主體結(jié)構(gòu)分層分段施工。橫向止水帶用特制鋼架固定，確保止水帶平直。通過以上綜合性的防水技術(shù)措施，總體防水質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

4 實施過程容易被忽略的幾個問題

1）二襯導(dǎo)墻必須與地板同時施作；2）邊墻頂部剎尖（封頂）時在邊墻支架模板上預(yù)留漏斗，待混凝土初凝前及時修鑿補平；3）結(jié)構(gòu)保護問題：梁板結(jié)構(gòu)、邊墻的外露面和迎水面都必須確保規(guī)范要求的保護層厚度；4）地膜結(jié)構(gòu)組成：地膜表層結(jié)構(gòu)應(yīng)確保易于脫模和確保結(jié)構(gòu)表面光滑；5）工作縫預(yù)留注漿管；6）重視后澆帶的預(yù)留和澆筑；7）認真解決好蓋挖逆作出土較慢的問題；8）時間效應(yīng)、降水效應(yīng)、群洞效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不均勻沉降有較大影響，所以必須作好沉降縫，使之結(jié)構(gòu)在不均勻下沉?xí)r不致于使結(jié)構(gòu)受到內(nèi)傷。

5 結(jié)論

蓋挖逆作法及沒有太復(fù)雜技術(shù)，它是由若干簡單的，原始的技術(shù)，巧妙地、有機的組合，從而形成一套完整的甚至于是完美的施工工法。

在網(wǎng)狀城市中興建地鐵工程受制約因素較多，采用蓋挖蓋挖逆作法既克服了施工條件的限制，又緩解了局部交通壓力，并使得后續(xù)的主體基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工順利完成。