淺談蓋挖逆作法施工地鐵車站之關鍵技術

廣州地鐵設計研究院有限公司 廣州 510010

摘要：近年來，國內軌道交通發展迅速，由于工期、場地條件、環境保護等方面原因，蓋挖逆作法在地鐵建設中的應用越來越普遍。本文結合工程實例，對蓋挖逆作法施工所需解決的關鍵技術進行了論述，其中涉及鋼管混凝土柱、立柱樁選型及施工，關鍵（特殊）部位防水解決方案，纖維抗裂防水劑在蓋挖頂板中的應用等。本文所論述內容，對于今后地鐵車站設計和施工，尤其是蓋挖逆作法車站的實施，具有較高的推廣價值。

關鍵詞：蓋挖逆作；鋼管混凝土柱；立柱樁；防水；纖維抗裂防水劑

1蓋挖逆作法在地鐵車站施工中的應用

隨著社會經濟的發展，現代城市交通擁擠問題日益突出，修建地下鐵道已成為解決該問題的有效途徑之一，而且越來越多地要求考慮對地面和地下空間的綜合開發利用。現代地鐵車站已不再是單純的地下交通建筑，而是集地鐵車站、地下商城、人行過街道、市政工程于一體的大型綜合性多功能建筑物。其體形龐大、結構復雜，深埋地下。地鐵車站是城市地鐵的重要組成部分，其修建技術尤為關鍵，特別是在建筑環境極其復雜的松散地層中，修建大型綜合性地鐵車站的施工技術問題越來越受到重視。

蓋挖逆作法的首次應用是在意大利米蘭的地鐵工程中，在我國大陸，地鐵施工中應用蓋挖逆作法起步較晚，但由于該工法在地下管線改移與保護、縮短道路封閉時間以減少對地面交通的干擾、文明施工等方面的卓越表現，目前已在我國的地鐵建設中得到了廣泛應用，且越來越扮演著更加重要的角色。

蓋挖逆作法應充分運用“設計-施工一體化”這一指導思想，并努力使結構設計與施工設計達到高度協調和統一，在采用蓋挖逆作法進行地鐵車站施工的過程中，積極貫徹這一思想尤其重要。本人總結了國內諸多蓋挖逆作法地鐵車站的設計、施工經驗，認為在蓋挖逆作法實施過程中需解決立柱選型與施工、關鍵部位防水、蓋挖頂板抗裂等關鍵技術問題。

2 立柱選型與施工

2.1 立柱選型

蓋挖逆作法，是先施工地下結構的頂蓋，在頂蓋的保護下進行開挖，按照從頂到底的順序進行施工。為此，必須在土方開挖前設置好頂蓋的中間支撐柱，如若將施工階段的臨時柱和結構的永久柱合二為一，則是最好的選擇。

將高強混凝土灌入鋼管中形成高強鋼管混凝土，由于受到鋼管的約束作用，混凝土處于三向受壓狀態，其延性將大為提高，而其構件的承載力也得到了相應的提高。因此，高強鋼管混凝土已成為蓋挖法地鐵車站中立柱的首選。

2.2 鋼管混凝土柱施工工藝

2.2.1傳統工法特點

國內比較傳統的逆作法鋼管柱施工方法是鋼套管護壁、人工定位法。臨時鋼套管的設計指導思想是滿足前期鋼管混凝土柱施工安全和后期起拔方便的要求。

立柱下支承樁一般采用鉆孔灌注樁。灌注樁澆筑至基坑底標高后，在支承樁頂安裝鋼管柱。等澆筑的支承樁混凝土達到70%強度后，抽除鋼套管內泥漿，采用人工下孔破除樁頂混凝土至永久性鋼管柱底標高，定位器安裝完畢再安裝鋼管柱。為吊裝安全及起拔方便，鋼管柱在地面分節進行加工制作，分節進行吊裝。該施工方法缺點較為明顯：施工周期長、工序復雜；起抗撥作用的鉆孔樁在底板以下將產生2條施工縫，對鉆孔樁抗撥受力極為不利；在抽排泥漿后，較大的水壓和軟弱的地層對鋼套管安全要求高，人員在地下操作安全風險大；單根鋼管柱施工周期長；安裝精度不高且不易保證。

2.2.2 HPE液壓垂直插入法

該施工方法根據二點定位的原理，通過HPE液壓垂直插入機機身上的兩個液壓垂直插入裝置，在支承樁混凝土澆筑后、混凝土初凝前將底端封閉的永久性鋼管柱垂直插入支承樁混凝土中，直到插入至設計標高。該工法與傳統工法相比，優勢明顯：

⑴該工法無需人工下孔作業，安全性高。

⑵施工精度高，垂直度可保證在1/500以內。施工過程中完全機械化作業，減少了人為因素。插入機將鋼管柱插至混凝土頂面后，通過鋼管柱下部安裝的位移傳感器反映到電腦上的信號來檢測鋼管柱的垂直度，如存在偏差可隨時調整。

⑶提高鋼管柱安裝施工效率，縮短施工工期。

考慮插入鋼管柱的需要，基礎樁的混凝土需要一定的緩凝時間，緩凝時間不應小于混凝土運輸時間、澆筑時間、機械設備就位時間、插入鋼管柱時間的總和。按常規情況考慮：混凝土運輸時間按1小時計算，混凝土灌注時間按3-4小時計算，HPE液壓垂直插入機就位時間按2小時計算，插入鋼管柱時間按5-6小時計算，合計混凝土緩凝時間不應少于13小時。在實際工程中，為考慮運輸時間的不確定性以及外部干擾等因素，一般要求混凝土緩凝時間不少于48小時。

圖1 HPE工法示意圖

3 關鍵節點防水處理

蓋挖逆作法施工地下各層邊墻混凝土，都存在邊墻頂部施工縫的處理難題。傳統的處理方式是在順做法的基礎上，增加了后注漿措施。雖然經過了加強處理，但從實際工程實施效果看，鋼板橡膠止水條外側混凝土澆筑質量往往無法保證，止水效果不明顯，仍大量出現滲漏水現象。

圖2 傳統逆作法施工縫側墻頂部節點大樣

本人結合實際項目實施經驗，對該節點進行了優化，雖只是基于傳統方案上的小小改動，但是由于確保了混凝土澆筑質量、增加了滲流路徑，止水效果可得到明顯加強。

圖3 優化逆作法施工縫側墻頂部節點大樣

4 纖維抗裂防水劑在蓋挖頂板中的應用

根據近年來的工程經驗，采用蓋挖逆作法施工的地鐵車站結構頂板往

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