蓋挖逆作法施工技術(shù)在地鐵車站建設(shè)中的應(yīng)用

馮松濤

（中鐵廣州工程局集團有限公司，廣州 510670）

1 工程概況

某地鐵車站總長154.60 m，標(biāo)準(zhǔn)段總寬21.7 m，有效站臺長118 m，有效站臺寬13.0 m。車站東側(cè)鄰近既有鐵路線，且建設(shè)期間需占用部分公交車線路，對現(xiàn)場交通秩序的干擾作用較強，應(yīng)高效施工，盡快恢復(fù)交通。考慮到施工安全、經(jīng)濟高效、干擾小等多重要求，項目采用多種方法綜合的方案，將車站劃分為東側(cè)32 m、中部80 m、西側(cè)42.6 m 3部分，分別應(yīng)用蓋挖逆作法、蓋挖順作法、明挖法施工。本文著重以蓋挖逆作法為對象加以分析。

2 蓋挖逆作法的原理及應(yīng)用優(yōu)勢

在城市土地資源緊缺的發(fā)展局面下，地下空間的開發(fā)成為重要思路。常規(guī)的明挖法在施工期間會阻礙正常的道路交通，尤其是在城市道路繁忙地段缺乏可行性。蓋挖逆作法是在明挖內(nèi)支撐基坑施工成型的基礎(chǔ)上，組織車站圍護(hù)樁以及主體樁體的施工，而后將尺寸合適、性能穩(wěn)定可靠的蓋板置于具有支撐作用的樁體以及鋼管柱上，再從上部開始逐步向下開挖，期間根據(jù)規(guī)劃適時施作邊墻、中隔板、底板襯砌等，最終完成整體建設(shè)工作[1]。

2.1 蓋挖逆作法原理

先從地面向下做基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱，再從地面開始組織開挖作業(yè)，直至推進(jìn)至主體結(jié)構(gòu)頂板地面標(biāo)高處為止。在此過程中，未開挖的土體可作為土模，經(jīng)過混凝土澆筑作業(yè)后，構(gòu)成穩(wěn)定性較好的永久頂板，作為地下結(jié)構(gòu)的重要組成部分。頂板在整個圍護(hù)結(jié)構(gòu)中可發(fā)揮支撐的作用，保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免頂板向基坑內(nèi)部變形。然后，于頂板處組織回填土作業(yè)，采用此方法使道路恢復(fù)原狀，此時可鋪設(shè)永久性路面，最終恢復(fù)正常交通。在前述基礎(chǔ)上，在頂板覆蓋下進(jìn)行開挖，從上方開始逐步向下方推進(jìn)，分層有序施工，澆筑底板和邊墻，逐層建設(shè)主體結(jié)構(gòu)。此時，以蓋挖的方法逆向建成主體結(jié)構(gòu)（采用自上而下的順序），因此稱之為蓋挖逆作法。

2.2 蓋挖逆作法的應(yīng)用優(yōu)勢

蓋挖逆作法的應(yīng)用優(yōu)勢主要包括：

1）占用地面時間短。頂板成型且強度滿足設(shè)計要求后即可進(jìn)入土方回填施工環(huán)節(jié)，而后恢復(fù)現(xiàn)場交通，整個過程雖然占用部分地面但時間較短，能夠減小對地面生產(chǎn)活動的制約性影響。

2）靈活性強。可立足于實際施工條件對蓋挖逆作法的具體施工方式加以調(diào)整，提高適應(yīng)性水平。例如，采用分段、左右分幅等方法施工，解決施工受限于現(xiàn)場環(huán)境的問題。

3）安全可靠。按自上而下的順序施工，依托于建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，有效保證開挖施工的安全性。并且，支撐結(jié)構(gòu)與硬化同步推進(jìn)，工序合理，支撐效果良好。從氣候條件的角度來看，由于施工位于地下封閉空間內(nèi)，因此，即便遇到高溫、降雨等天氣，也不會影響施工進(jìn)度。

4）環(huán)保效益突出。施工活動發(fā)生于地下空間，上方設(shè)置頂板封蓋，現(xiàn)場產(chǎn)生的粉塵難以傳播至外界，噪聲也將得到有效的抑制，隨之減小對周邊環(huán)境的污染，做到文明施工。

3 蓋挖逆作法的具體應(yīng)用

3.1 圍護(hù)樁

圍護(hù)樁采用φ1200 mm鉆孔樁，樁長38～41.5 m，按照150 mm的間距依次布設(shè)，局部特殊區(qū)域適當(dāng)加密至1400 mm，共用樁體255根。施工設(shè)備為旋挖鉆機，準(zhǔn)確就位并予以穩(wěn)固處理，沿既定姿態(tài)有序向下鉆進(jìn)成孔。鉆孔時加強檢測與控制，要求樁位中心線的縱橫向偏差≤50 mm，垂直度偏差≤3‰[2]。實際樁體高度比設(shè)計高300 mm，目的在于使混凝土樁體鑿毛后得到的尺寸、形態(tài)、強度等方面均符合要求。

3.2 中柱

基坑中柱共8根，沿橫向放置4排，縱向放置2排。底板下部為φ2200 mm的樁基，成孔深度21 m，澆筑施工材料選用C35水下混凝土。考慮到樁基可能有下沉的情況，提前在樁內(nèi)預(yù)留注漿管，先按照要求澆筑樁體，成樁后再安排樁底注漿，有效保證最終的樁體質(zhì)量。

4 HP E工法在鋼管柱施工中的應(yīng)用

鋼管柱施工采用液壓垂直插管法（Hydraulic Pipe Engineering，HPE），配套設(shè)備為液壓垂直插入機。隨樁基混凝土澆筑量的增加，待其達(dá)到基坑底部標(biāo)高時，及時利用機械設(shè)備將鋼管柱垂直放置在樁基內(nèi)，為使鋼管柱與混凝土有效結(jié)合為完整的整體，合理安排工序，確保在混凝土初凝前鋼管柱便插至指定位置，液壓垂直插入鋼管如圖1所示。

圖1 液壓垂直插入鋼管

4.1 鋼管柱的加工、吊裝

鋼管柱施工中，偏差控制較為關(guān)鍵，減小偏差是必行之舉。重點關(guān)注加工和吊裝環(huán)節(jié)，控制各項操作的最大誤差。以鋼管柱加工為例，采用卷制焊接管時，所選擇的鋼板材料必須具有足夠的平整性，表觀質(zhì)量良好，無腐蝕、無受損；以鋼板壓延方向為準(zhǔn)，順著該方向卷管，并采用坡口焊接措施。鋼管縱向拼接時，豎向焊縫相互錯開。加工后，按規(guī)范檢測鋼管，對其質(zhì)量做出判斷，要求管端不平度≤3mm，圓度≤1/500。鋼管柱加工成型后，運至現(xiàn)場用于吊裝，此環(huán)節(jié)依然加強檢查與控制，各細(xì)分檢查項目的內(nèi)容以及允許偏差見表1。

表1 鋼管柱吊裝最大允許偏差參照表

4.2 鋼管柱定位

混凝土澆筑后，根據(jù)設(shè)計圖的要求重新測放樁位，在護(hù)筒上標(biāo)記十字線，經(jīng)過檢查后若無誤，將HPE滲透防水液壓置于定位器的中央，垂直放入機器內(nèi)，保持對中。

4.3 鋼管柱的節(jié)點連接

鋼管柱是豎向支撐體系中的關(guān)鍵組成部分，該結(jié)構(gòu)的施工效果將直接對基坑的穩(wěn)定狀態(tài)造成影響。鋼管柱施工中，借助預(yù)留節(jié)點實現(xiàn)與基坑板、梁的穩(wěn)定連接，構(gòu)成完整性較好的結(jié)構(gòu)體，共同承受荷載，保證受力的可靠性。柱寬范圍內(nèi)的梁上部縱筋以焊接的方法穩(wěn)固在加強環(huán)上，由具有資質(zhì)的焊工操作，采用雙面焊的方法，焊縫長度＞5 d（d為鋼筋直徑，mm），搭接長度≥300 mm；對于柱寬范圍外、梁上部的縱筋材料采用通長放置的方法。

5 二襯結(jié)構(gòu)

5.1 地模施工

基坑分層開挖，每完成一層后及時測定承載力，并根據(jù)工程要求開挖縱梁基槽。中間底板處施工時，材料選擇C20混凝土，形成厚度為50 mm的墊層，在地模上鋪設(shè)竹膠板。底板應(yīng)具有平整性，對此采用C20混凝土找平，厚度按10 cm控制；而后鋪設(shè)防水層，以免水侵蝕至結(jié)構(gòu)內(nèi)部；防水層施工成型后，于上方施作C20細(xì)石混凝土層，厚50 cm，起到防護(hù)的作用[3]。

5.2 側(cè)墻模板施工

側(cè)墻模板采用面板厚15 mm的竹膠板，主肋、次肋材料分別為100 mm×100 mm方木、50 mm×50 mm方木，前者按400 mm的間距水平布置，后者按200 mm的間距豎向布置。支撐架采用單側(cè)三腳架，每0.3 m設(shè)1道地腳螺栓，利用該零部件將支撐架與橫梁穩(wěn)定連接。支撐架的結(jié)構(gòu)組成方面，以架體和埋件系統(tǒng)為主，前者是基礎(chǔ)框架，后者包含地腳螺栓、橫梁、螺母以及外連桿。

5.3 預(yù)埋接駁器的防護(hù)措施

邊墻和模板的連接承擔(dān)彎曲作用，為有效保證受力時的可靠性，邊墻、板兩部分同步施工，構(gòu)成完整的整體，不留施工縫。在使用接駁器前，先用防水膠帶對其做密封處理，而后將裝置置于塑料板內(nèi)，進(jìn)一步將整體穩(wěn)定在模板頂部，為后續(xù)施工打好基礎(chǔ)。根據(jù)進(jìn)度計劃，進(jìn)入下一步施工時，打開泡沫塑料板，露出接駁器，此方法可有效減少破除量，切實保證裝置的完整性（不受損），實現(xiàn)對接駁器的有效防護(hù)。

5.4 防水措施

由于地鐵車站建設(shè)以及使用環(huán)境的特殊性，地面雨水、地下水均容易對其造成影響，若結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量問題，易誘發(fā)滲漏水問題，因此，加強防水至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)頂板施工時，設(shè)置2.5 mm的單組分層聚氨酯涂膜防水層，分多道涂抹，增強防護(hù)效果。上下兩道涂層施工時，控制好各自的涂抹方向，以相互垂直為宜。經(jīng)過涂抹處理后，待涂膜干燥時，即可進(jìn)行下一道涂膜的涂抹施工。

底板及側(cè)墻選用的是厚4 mm的雙面黏合瀝青基聚酯胎預(yù)鋪防水卷材。根據(jù)結(jié)構(gòu)分布情況，多數(shù)區(qū)域的防水可采取搭接的施工方法（陰陽角處有必要采取機械固定的方法）。在側(cè)墻防水施工中，首先選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的防水材料，以機械固定的方法施工，保證防水材料的穩(wěn)定性。固定點所處位置與卷材邊緣相距2 cm，釘距≤50 cm，否則間距過大容易導(dǎo)致防水層缺乏穩(wěn)定性。施工縫處易發(fā)生滲漏，防水方法是設(shè)置2道遇水膨脹止水膠，布設(shè)全斷面注漿管，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步于施工縫處刷涂水泥基滲透結(jié)晶防水材料。

6 結(jié)語

綜上所述，蓋挖逆作法的支撐體系是建設(shè)地下車站的基礎(chǔ)，由于地下車站主要由連續(xù)墻和地下室組成，這個體系在地下車站中同時起到了承重、擋土和擋水的作用。蓋挖逆作法是地鐵車站建設(shè)中較為可行的方法，兼具安全可靠、經(jīng)濟高效、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)勢。本文通過對蓋挖逆作法的分析，提出一些具體的應(yīng)用要點，供類似地鐵車站工程參考。