蓋挖法在淺埋地鐵車站施工中的應(yīng)用

潘傳虎，田春玲

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

對于現(xiàn)代城市而言，軌道交通發(fā)展是一條必然之路，通過地下空間的充分利用，保障城市居民的快捷出行。但是，地下施工具有一定的特殊性，尤其是地鐵修建多數(shù)處于城市繁華區(qū)域，周邊建筑密集、管線復(fù)雜，而車站施工往往開挖范圍大、施工工序多，必須合理選擇施工方法，有效控制沉降等問題，最大限度地減小施工對周邊環(huán)境的影響，保證項(xiàng)目圓滿完工。

1 城市地鐵車站施工方法選擇

城市地鐵車站修建中，合理選擇工法十分重要，其對土體的擾動、地表與車站主體的沉降以及車站主體受力的穩(wěn)定情況均有所差異。我國地鐵車站常用施工方法包括：明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖、礦山法、盾構(gòu)法等。各種施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 各種施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)

文章主要圍繞城市地鐵車站施工作業(yè)展開論述，針對地鐵車站周邊人口集中、交通繁忙、建筑密集的情況，蓋挖法的應(yīng)用具有一定優(yōu)勢。國內(nèi)地鐵車站蓋挖法施工實(shí)例如表2所示。

表2 國內(nèi)地鐵車站蓋挖法施工實(shí)例

2 地鐵車站施工中蓋挖法的應(yīng)用

地鐵車站施工中，蓋挖法的應(yīng)用較多，其可適應(yīng)交通復(fù)雜、場地狹窄等環(huán)境，在使用蓋挖法施工時，根據(jù)施工順序的不同，可分為3種工法，具體可根據(jù)項(xiàng)目情況選用。

2.1 蓋挖順作法

此方法適用于路面交通無法長期中斷的道路，施工順序：圍護(hù)結(jié)構(gòu)→地面開挖、臨時頂蓋施工→多步開挖，設(shè)臨時支撐→自下而上逐層修筑→拆除臨時頂蓋，恢復(fù)道路。

蓋挖順作法施工中的幾個關(guān)鍵問題：（1）合理選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式，包括鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、密排咬合樁等。鉆孔灌注樁的優(yōu)勢主要在于設(shè)備簡單、工藝成熟、造價低，而地下連續(xù)墻、密排咬合樁的止水效果好，適用于軟弱土層。（2）支撐設(shè)置與地面沉降控制。常見地鐵車站結(jié)構(gòu)為地下2～3層，地下空間凈高20～25m，在數(shù)月作業(yè)中，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全、地面沉降滿足要求十分關(guān)鍵，必須加強(qiáng)多道臨時橫向支撐施工。當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)較寬時，需設(shè)置中間柱支撐橫撐，為增加其承載力，可適當(dāng)選用底部擴(kuò)孔樁、擠擴(kuò)樁等。（3）降、排水施工。蓋挖順作法施工要求地下水位必須低于底板，方可確保施工順利實(shí)施。

2.2 蓋挖逆作法

此方法適用于地鐵車站開挖面大、埋深淺、周邊建筑物密集的情況，可及早恢復(fù)路面交通，施工順序：圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間樁柱→地下結(jié)構(gòu)頂板→自上而下開挖，逐層施工層間板→底板施工。

蓋挖逆作法受力特殊，施工階段臨時、永久結(jié)構(gòu)合一，荷載效應(yīng)存在繼承性；地層不僅對結(jié)構(gòu)施加荷載，也參與結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形分配；邊墻成為擋土結(jié)構(gòu)、頂板與樓板取代橫撐，同時由于采用此方法的車站埋深淺，地面荷載對結(jié)構(gòu)受力影響大；在基坑開挖與澆筑時，垂直荷載增加、土地卸載也會導(dǎo)致邊墻與中間樁出現(xiàn)相對升沉，這也是必須解決的問題。

2.3 蓋挖半逆作法

此方法在上述兩種方法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，集中了兩者的優(yōu)點(diǎn)，可有效避免二次開挖、減小對交通的影響，適用于結(jié)構(gòu)寬度大、中間樁柱并存的結(jié)構(gòu)。蓋挖半逆作法施工順序：圍護(hù)結(jié)構(gòu)→地面開挖、施工結(jié)構(gòu)頂蓋→逐步開挖、加臨時支撐→自下而上、逐層修筑地下結(jié)構(gòu)。

此方法與逆作法類似，但完成頂板施工后，需向下挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，由下向上施工，以下是實(shí)際作業(yè)中需關(guān)注的幾大關(guān)鍵問題：（1）控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)與中間樁柱沉降；（2）針對不同施工時期的構(gòu)件需要連接的情況，需有效控制施工誤差，確保其滿足設(shè)計(jì)要求；（3）遇到軟弱地層，需設(shè)置臨時橫撐，其他情況可不加橫撐，有效節(jié)省鋼材的使用。

根據(jù)上述分析可知，蓋挖法在地鐵車站施工中的應(yīng)用方式眾多，具體需根據(jù)車站結(jié)構(gòu)型式、地層條件、周邊環(huán)境等進(jìn)行綜合分析，選擇最合理的施工方法，并根據(jù)現(xiàn)場情況合理確定施工參數(shù)，在保證施工安全的同時，最大限度地減小對道路、鄰近建筑物的影響。

3 實(shí)例探析蓋挖法在淺埋地鐵車站施工中的應(yīng)用

3.1 工程概況

文章以某淺埋地鐵車站為例展開分析，線路途徑中心商務(wù)區(qū)、住宅區(qū)與高科技園區(qū)，此站為換乘點(diǎn)，雙島四線雙層車站，長、寬分別為206.2m、40.9m，頂板覆土厚3.5m、基坑深度17.3m，車站周邊交通繁忙，采用分幅蓋挖逆作法，同時由于車站結(jié)構(gòu)大，鋼管柱下基礎(chǔ)荷載大，最終選用導(dǎo)洞條基施工方法。

3.2 施工方案比選

根據(jù)項(xiàng)目調(diào)查顯示，主路交通繁忙，道路總寬度60m，存在眾多地下管線，必須對車站主體施工方法進(jìn)行全面比選，合理安排管線改移，最大限度的減少施工對交通的影響。

車站施工初步考慮以下3種方法，如表3所示。

表3 施工方案比選

根據(jù)分析可得，在上述3種方法中，蓋挖逆作法難度大，但是在施工影響、經(jīng)濟(jì)性方面具有優(yōu)勢，對周邊環(huán)境的影響最小，可保證道路交通基本正常，推薦采用。

3.3 蓋挖逆作法施工應(yīng)用

（1）蓋挖逆作結(jié)構(gòu)橫斷面。本項(xiàng)目選用蓋挖逆作法施工，車站主體結(jié)構(gòu)橫斷面如圖1所示。

圖1 車站主體結(jié)構(gòu)橫斷面

（2）施工工序。該項(xiàng)目分兩期圍擋施工，具體施工工序如下。①第一期圍擋：東半幅鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，進(jìn)行柱下條形基礎(chǔ)小導(dǎo)孔洞施工，澆筑條形基礎(chǔ)，具體如圖2所示；地面鉆孔，安裝鋼管柱；開挖基坑至頂板底面標(biāo)高，施工東半幅頂板、西半幅開挖擋土墻。②第二期圍擋：回填東半幅頂板淺基坑，施作西半幅條形基礎(chǔ)小導(dǎo)孔，兩幅鉆孔灌注樁，澆注條形基礎(chǔ)，由地面鉆孔，安裝鋼管柱；開挖西半幅頂板淺基坑，施工頂板；回填、恢復(fù)路面，在頂板下開挖、施作地下一層樓板、縱梁、側(cè)墻；開挖、施工底板墊層、防水層、底板、地下二層側(cè)墻，主體結(jié)構(gòu)施工完畢。

圖2 條形基礎(chǔ)施工示意圖

（3）施工效果分析。①最大位移：經(jīng)計(jì)算，支護(hù)樁、頂板內(nèi)力與變形最大值滿足控制要求。②梁柱節(jié)點(diǎn)受力：該項(xiàng)目中柱采用D700mm鋼管混凝土柱，ANSYS分析顯示，梁柱節(jié)點(diǎn)受力滿足安全性要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，地鐵建設(shè)是現(xiàn)代城市發(fā)展的大趨勢，文章著重就車站施工方面展開論述。地鐵車站主要特點(diǎn)在于功能多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化發(fā)展，相應(yīng)的是施工難度也較大，尤其是當(dāng)周邊建筑密集、交通繁忙時，必須合理選擇施工方法。蓋挖法具有對周邊環(huán)境影響小、施工精度高等優(yōu)勢，具體還需根據(jù)工程情況合理選用順作法、逆作法或是半逆作法，規(guī)范落實(shí)每道工序，切實(shí)保證工程項(xiàng)目安全、快速完成。