地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)探析

摘要：隨著我國城市化進程的不斷推進，城市軌道交通工程建設(shè)進入了新的發(fā)展階段，軌道工程覆蓋范圍與通車里程不斷增加，有效推動了城市交通運輸建設(shè)水平的提升。地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)是城市軌道交通工程建設(shè)領(lǐng)域中的重要技術(shù)形式。文章以某地鐵工程為例，分析了地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；蓋挖逆作法；施工技術(shù)；城市軌道；交通工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：U231 文章編號：1009-2374（2017）01-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.047

1 工程概況

某地鐵車站總建筑面積48620.91m2，地下三層疊錯式站臺車站，總建筑面積32743.71m2，主體建筑面積226899.18m2，附屬建筑面積11234.43m2，站臺重合段寬度15.9m，底板埋深27.42m。對于車站結(jié)構(gòu)應根據(jù)混凝土收縮、溫度變化和地基不均勻沉降等因素引起的縱向應力，每隔12～18m設(shè)施工縫，車站主體與出入口通道、風道之間應設(shè)置變形縫。本地鐵車站地下部分設(shè)計年限為100年，整體結(jié)構(gòu)安全等級Ⅰ級，防火等級Ⅰ級，抗震烈度為6度，乙類建筑。

2 蓋挖逆作法施工主要特點

地鐵車站蓋挖逆作法施工與明挖法在整體施工流程上相反，蓋挖逆作施工環(huán)節(jié)首先完成地鐵施工區(qū)域結(jié)構(gòu)頂板的構(gòu)筑與豎向支撐，然后在底板下方區(qū)域自上而下進行挖方施工，地鐵車站地下結(jié)構(gòu)分層修筑。蓋挖逆作法的路面系統(tǒng)由車站頂板、中間支承、圍護結(jié)構(gòu)組成，一般均為永久結(jié)構(gòu)。

蓋挖逆作法作業(yè)程序為：部分或全部封閉道路交通，做好中間支承柱及邊墻圍護結(jié)構(gòu)；明挖至頂板底面標高處，澆筑頂板，回填覆土并恢復交通；在上部頂蓋結(jié)構(gòu)的保護下，繼續(xù)向下開挖基坑，并施工剩余車站結(jié)構(gòu)。

蓋挖逆筑法優(yōu)點包括：施工過程對地面區(qū)域影響較小，平板結(jié)構(gòu)施工完成后可完成地面恢復，能夠有效防止地鐵地下結(jié)構(gòu)施工對地面沉降及周邊建筑物和管線的干擾，具有突出的保護效果。蓋挖逆作施工保護體系由臨時結(jié)構(gòu)和永久結(jié)構(gòu)同構(gòu)筑，蓋挖逆作法需設(shè)置中間豎向臨時支承系統(tǒng)，與側(cè)墻共同承受結(jié)構(gòu)封底前的豎向載荷。對地下連續(xù)墻、中間支承柱與底板、樓蓋的連接節(jié)點需進行處理。

3 地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)探析

3.1 臨時路面結(jié)構(gòu)

本工程臨時路面結(jié)構(gòu)的施工根據(jù)交通疏解情況分幅倒邊施工，承重梁置于圍護結(jié)構(gòu)上，視圍護結(jié)構(gòu)跨度，一般采用貝雷梁、軍用梁、鋼梁、混凝土梁等作承重結(jié)構(gòu)，其上按要求施作臨時路面。

3.2 鋼支撐施工

3.2.1 鋼支撐體系?；觾?nèi)支撐根據(jù)開挖深度一般沿豎向挖掘方向設(shè)置3～4層支撐體系，臨時路面支撐結(jié)構(gòu)作為地下部分施工圍護的第一道支撐，端部與風道位置斜撐。鋼支撐體系鋼管型號通常為Φ600～800、δ=12、14、16mm，支撐體系內(nèi)部加設(shè)工字鋼腰梁作為加固連接。

鋼支撐體系通過法蘭盤連接，鋼管一端固定另一端活動，相鄰法蘭盤間的鋼管長度根據(jù)地鐵車站實際施工條件確定，較長的鋼管應配合部分較短的鋼管共同支撐，以提供更為理想的應力載荷條件，并且能夠有效適應地鐵車站施工基坑寬度與斜撐長度。

3.2.2 提升系統(tǒng)。鋼支撐體系施工需要相應的提升系統(tǒng)輔助完成，以保證架設(shè)和拆除過程中的效率與安全性。本地鐵車站施工的提升系統(tǒng)架設(shè)在鋼牛腿支架上，支架通過螺栓固定在基坑圍護樁冠梁上，后腿間距根據(jù)圍護樁設(shè)置參數(shù)選擇，使用I30a作為體系施工運行軌道，提升動力來自電動葫蘆。

3.2.3 鋼支撐架設(shè)。地鐵車站鋼支撐系統(tǒng)架設(shè)與挖方施工協(xié)同進行，鋼支撐架設(shè)應考慮其自身載荷性能條件，對架設(shè)時間、位置以及與應力水平進行合理的選擇，以保證地鐵車站基坑施工的整體穩(wěn)定性。在實際操作過程中，鋼支撐體系架設(shè)應在挖方至支撐位置下50cm左右時進行，同時結(jié)合基坑穩(wěn)定性要求是施加相應的預應力，以達到提前支護的效果，對圍護結(jié)構(gòu)形變進行有效的控制。

在鋼支撐架設(shè)環(huán)節(jié)，應首先進行預埋件安裝，在預埋安裝穩(wěn)定后焊接牛腿并安裝圍檁。借助提升系統(tǒng)將相應的鋼管支撐體系吊裝到設(shè)計位置并完成固定。固定完成后，使用液壓設(shè)備在支撐體系活動端進行預應力操作，預應力水平應為支撐軸力的0.85倍，預應力達到標準后鋼楔鎖定支撐。

3.2.4 鋼支撐拆除。鋼支撐拆除環(huán)節(jié)的操作應以板層結(jié)構(gòu)混凝土強度水平為依據(jù)，混凝土強度達到設(shè)計標準時方可進行拆除施工。拆除過程中，首先通過鏈條葫蘆將支撐結(jié)構(gòu)吊起，體系活動端使用液壓設(shè)備時施加軸力，鋼楔塊松動后取出，體系卸載逐級完成，最后進行支撐下吊。體系預應力釋放環(huán)節(jié)應緩慢進行，避免瞬間釋放導致的結(jié)構(gòu)形變與安全問題，整個鋼支撐拆除環(huán)節(jié)應對圍護體系形變進行全面的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常情況，應及時采取措施進行解決。

3.3 蓋挖土方施工

3.3.1 開挖方法。地鐵車站蓋挖土方施工環(huán)節(jié)通常使用風道進行挖方運輸，挖掘過程使用小型機械與車輛輔助施工。開挖過程中隨時進行護壁清除施工，噴射混凝土填充樁間空隙并架設(shè)鋼支撐。

3.3.2 放坡開挖段施工。施工時從兩端引入臨時施工便道至開挖層底部，再從兩端向中部掏槽開挖至鋼支撐高度，然后利用大型挖掘機開挖兩側(cè)土方至分層底部，架設(shè)鋼管支撐，再挖除兩側(cè)預留土體，如此層層循環(huán)至基底。

3.3.3 臺階法開挖段施工。臺階法施工過程中，挖方機械設(shè)備在施工區(qū)域按照方向分臺階后退挖掘，邊挖邊支護。臺階開挖段施工土方使用機械傳遞，下臺階土方運送至上臺階后裝車運走。

3.4 主體結(jié)構(gòu)施工

3.4.1 模板及支撐體系。車站側(cè)墻、中板層和頂板結(jié)構(gòu)施工一般采用滿堂腳手架支模澆筑混凝土。車站的中間立柱采用定型鋼模，板墻腋角采用特制異形鋼模，各層側(cè)墻模型采用組合鋼模型，模板支撐應選擇可調(diào)式體系，從而對磨板的平整度與垂直度進行準確的控制，保證主體結(jié)構(gòu)施工定位的準確性與成型質(zhì)量。

擋頭模板采用木模形式，結(jié)合施工縫、變形縫條件選擇相應的止水材料，模板體系應保證混凝土澆筑過程中不出現(xiàn)形變與漏漿問題。選擇親水性的脫模劑，不使用油性脫模劑，以保證結(jié)構(gòu)體系混凝土的整體粘結(jié)性能。

側(cè)墻模板使用混凝土短撐加固，避免使用穿墻螺栓以維持整體性，提高結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能。因為穿墻拉桿緊固于模板上，混凝土在澆筑過程中，下部混凝土已處于初凝及終凝狀態(tài)，上部混凝土振搗使穿墻拉桿產(chǎn)生震動，易在結(jié)構(gòu)混凝土中產(chǎn)生微小裂隙，造成混凝土墻面局部滲漏，滲漏處理難度大。

為防止墻體混凝土在澆搗過程中產(chǎn)生“爬模”現(xiàn)象，采用緊線器連接模板與底層板上的預留鋼筋，使之產(chǎn)生垂直向下的分力，有效地杜絕“爬?！碑a(chǎn)生。

預埋件和預留孔按放線座標定位，準確在模板上固定，采用鋼筋固定等措施將預埋件和孔洞模板加固牢固，確保位置準確。

3.4.2 鋼筋工程。鋼筋施工環(huán)節(jié)應首先保證各連接與埋件的固定有效性，結(jié)合地鐵車站整體施工要求進行，鋼筋分層保綁扎，接頭位置不應交叉相互影響，按照規(guī)范錯開。多層鋼筋應在層間位置設(shè)有效保證體系穩(wěn)定性與安全性要求的撐筋，以此限制澆筑環(huán)節(jié)鋼筋工程錯位形變問題。在鋼筋工程完成后應對地鐵車站結(jié)構(gòu)面預留相應的保護層厚度空間，保證結(jié)構(gòu)應力載荷水平控制與防水工程施工效果，鋼筋綁扎環(huán)節(jié)就應做好相應的柔性防水層。

3.4.3 結(jié)構(gòu)混凝土澆筑。為了保證地鐵車站混凝土施工的整體質(zhì)量水平，砼材料應選擇抗?jié)B混凝土，并按照分層、分幅澆筑的方法開展施工，結(jié)構(gòu)混凝土澆筑幅寬控制在1.0～2.0m之間，側(cè)墻分層對稱澆筑。澆筑環(huán)節(jié)應對操作時間進行嚴格的控制，適當加快澆筑速度、縮短時間以限制混凝土施工冷縫的形成，從而提升地鐵車站地下結(jié)構(gòu)部分的防裂抗?jié)B性。

嚴格控制混凝土的入模溫度，防止混凝土中心與表面溫差過大，混凝土表面產(chǎn)生有害裂紋。板體混凝土施工過程中進行溫升監(jiān)測，以便及時準確地采取措施，確保大體積混凝土施工質(zhì)量。施工縫可以采用涂抹混凝土界面處理劑處理，以提高混凝土接縫處的粘接力?；炷翝仓^程中，定人、定位采用插入式搗固器振搗。

混凝土養(yǎng)護過程中為確保混凝土不產(chǎn)生有害裂縫，設(shè)專人按照規(guī)定進行養(yǎng)護。頂板混凝土澆筑后終凝前進行“提漿、壓實、抹光”工藝，消滅混凝土凝固初期產(chǎn)生的收縮裂紋，保證結(jié)構(gòu)外防水層粘結(jié)牢固。

3.4.4 預埋件及預留孔。預埋件及預留孔的設(shè)置是保證地鐵車站工程整體安裝施工正常進行的基礎(chǔ)部分，同時也是保證各結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行準確定位與加固的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在預埋件及預留孔施工環(huán)節(jié)，應首先對相應施工圖紙進行全面的審查，會審與土建結(jié)構(gòu)圖相關(guān)的設(shè)備安裝、建筑裝飾、裝修圖紙，全面了解各類預留孔洞和預埋件的位置、數(shù)量、規(guī)格及其功能，繪制詳細的預埋件、預留孔的布置圖紙。根據(jù)設(shè)計尺寸進行測量放線并在基礎(chǔ)墊層或模板上用明顯標記準確放樣。預留孔洞、預埋件精確固定在模板上，并采用鋼筋固定，確保安放預留孔洞及預埋件的模型不發(fā)生位移及形變。拆模后應立即對預留孔洞及預埋件位置進行復測，確保其位置準確，否則立即進行必要的修復。

4 結(jié)語

綜上所述，地鐵車站蓋挖逆作法施工是一項科學而系統(tǒng)的工作，整個施工操作中涉及的分部分項工程較多，行業(yè)工作者應從工程實際情況出發(fā)，準確把握蓋挖逆作施工的各重點環(huán)節(jié)，嚴格按照施工規(guī)范與設(shè)計標準執(zhí)行操作，全面提升地鐵車站的施工質(zhì)量水平。本文以某地鐵工程為例，介紹了地鐵車站蓋挖逆作法施工的主要特點，同時詳細研究闡述了蓋挖逆作施工的技術(shù)要點，具有一定的參考意義。

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作者簡介：田保?。?983-），男，河北深縣人，中國水利水電第十三工程局有限公司工程師，研究方向：市政工程、工程經(jīng)濟。

（責任編輯：王 波）