地鐵車站蓋挖逆作法施工技術要點及應用管理探討

彭海真

摘要：蓋挖逆作法因施工組織靈活、安全系數高、噪聲及振動影響較小、占地時間少等優點，被廣泛應用于城市地鐵車站施工，特別是在場地狹窄、交通疏解難等復雜周邊環境的條件下應用較多。本文結合工程實際，對蓋挖逆作法施工技術要點進行分析，并就施工中的注意事項展開探究，以供參考。

關鍵詞：地鐵車站；蓋挖逆作法；施工技術

蓋挖法是指用鋪蓋板鋪設施工臨時路面，用鉆孔灌注樁和混凝土支撐、鋼支撐作為基坑支護體系承擔基坑周圍土側壓力和路面荷載，維持地面交通暢通，用各種臨時支撐及支護來保證基坑穩定的施工方法，主要分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法。本文選取蓋挖逆作法作為研究對象，結合工程實際，主要從施工技術要點、注意事項等方面展開分析和研討。

一、工程概況

某深圳地鐵車站為既有地鐵線的換乘車站，地處城市中心地帶，周邊條件復雜，車流量較大，為地下二層島式車站。車站總長度235.76m，標準段寬21.4m；站臺長140m，寬12m，車站覆土厚度4.1～4.7m；車站共設置3個出入口，1 個疏散口，2組風亭。車站東北側設置通道與現有地鐵線路連接，主體采用雙柱三跨鋼筋混凝土框架結構，車站主要采用蓋挖逆作法施工，基坑采用坑內管井降水方案，總體平面圖如圖1所示。

車站基坑圍護結構采用地下連續墻、咬合樁支護形式，蓋板施工基坑采用地連墻、咬合樁、鉆孔灌注樁+鋼支撐支護形式，鉆孔灌注樁樁間旋噴樁止水。其中，圍護結構南側、東側、北側東半段主要采用1000mm厚地下連續墻，地下連續墻共59幅；咬合樁采用φ1000@750鉆孔灌注樁，咬合樁共272根，圍護結構水下混凝土均采用C35 P10；鋼管柱樁基礎采用φ1800鉆孔灌注樁，水下混凝土均采用C35 P10，蓋挖主體結構設置56根永臨結合鋼管柱（19根永久鋼管柱，31根臨時型鋼格構柱，6根抗拔樁），基礎形式一柱一樁，基礎采用φ1800鉆孔灌注樁；旋噴樁采用262根φ600@900 、24根φ600@450 二重管旋噴止水樁。

二、施工技術要點及注意事項

蓋挖逆作法是地鐵車站建設中常見的施工工法，由車站結構頂板、永臨結合鋼管柱和圍護結構組成承重體系，分段分層向下放坡開挖，自上而下進行車站主體結構施工。施工流程（圖2）如下：圍護結構施工→永臨鋼管柱施工→頂板施工、土方回填、恢復路面→開挖地下一層土方→地下一層底板和邊墻施工→ 開挖地下二層土方→地下二層底板和邊墻施工。

（一） 施工前準備工作

在施工前，首先做好施工場地布置，以合理、文明、安全、經濟、滿足業主的總體規劃為原則，根據實際情況，結合設計提供的總平面圖合理布置施工場地，確保正常施工，達到文明施工要求。其次，做好技術準備工作，認真審閱地質勘察報告和施工圖紙，編制切實可行的施工方案及施工組織設計，減少對周邊環境的影響，并做好相關人員的安全技術交底和培訓工作。最后，配備主要施工機械（雙輪銑槽機、旋挖鉆機全套管全回轉鉆機、流動式起重機械等），確保機械設備性能質量良好，無質量與安全隱患。施工前期應做好施工測量，以設計圖為依據，確保位置無偏差。

（二）圍護結構主要施工技術

1.地下連續墻

連續墻成槽施工采用雙輪銑槽機或旋挖鉆機配合液壓抓斗成槽機成槽，成槽過程中采用泥漿護壁，先抓后銑，即先用旋挖鉆配合液壓成槽機挖槽，至巖層成槽機無法開挖時改用雙輪銑槽機成槽。在地下連續墻成槽施工時，采用優質的膨潤土拌制泥漿護壁，需要注意的是，泥漿拌制后儲放24h以上方可使用。地下連續墻開挖前先做導墻，待導墻混凝土達到設計強度要求后方可開展成槽作業。

地下連續墻采用跳槽法施工，相鄰槽段混凝土強度達到設計強度70％以上方可開挖。成槽后混凝土必須在24h內澆筑完畢，且必須從底到頂一次澆筑完成。地下連續墻鋼筋籠整體吊放，1000mm厚度的地下連續墻鋼筋籠采用1臺150t履帶吊及1臺80t履帶起重機起吊。入槽后至混凝土澆筑時總停置時間不應超過4h。地下連續墻應采取鉆孔抽芯試驗和超聲波檢測墻體混凝土強度、墻底沉渣厚度、墻底巖土層性狀和墻身完整性。

2.咬合樁

本項目鉆孔咬合樁是采用“旋挖鉆機+全套管全回轉鉆機+超緩凝型混凝土”方案。采用硬咬合施工工藝，先施工A樁（素樁）再施工B樁（葷樁），循環交替，素樁混凝土施工宜加緩凝劑，緩凝時間根據地質和樁長及同類工程的類比經驗，得出樁的緩凝時間為60h，可滿足施工要求。套管咬合樁斷面如圖3所示。

在A樁混凝土初凝之后開始B樁施工，B樁施工時，切割掉相鄰A樁相交部分的混凝土，實現咬合。

3.鉆孔灌注樁

項目局部圍護結構采用φ600@900臨時鉆孔灌注+φ600@900二重管旋噴止水樁，分期導邊施工頂板時灌注樁（φ600）采用C30水下混凝土。鉆孔灌注樁采用旋挖鉆機成孔進行泥漿護壁法施工，泥漿護壁鉆孔灌注樁是通過鉆機在地面樁基位置先成孔，在成孔過程中采用泥漿循環在孔壁周圍形成均勻一致的泥漿保護面，樁孔內的泥漿具有一定的比重，阻止樁孔周圍的地下水向樁孔內滲透，防止孔壁土方坍塌，直至終孔下入灌注樁樁身鋼筋籠，用水下混凝土澆筑方法，通過混凝土從樁底均勻上升使泥漿全部排出樁孔最終形成密實的樁身。

旋挖鉆施工順序：施工準備→測量放線→護筒埋設→鉆孔→成孔檢測→清孔→下鋼筋籠→下導管→混凝土澆筑→破樁頭→成樁檢測。

（三）鋼管柱施工工藝流程

本項目鋼管樁基礎采用φ1800鉆孔灌注樁，施工階段承受豎向荷載，使用階段兼抗拔，永久鋼管柱樁采用全回轉鉆機+旋挖鉆機成樁工藝，臨時型鋼格構柱樁采用旋挖鉆機施工。鋼管柱施工質量的好壞直接影響蓋挖逆作法車站整體的施工質量和安全。

鋼管柱插樁基礎主要利用全回轉鉆機設備作業，全回轉旋挖鉆機具有雙層夾緊功能，可以抱緊鋼管柱下插交替操作 。基本流程如下：首先，復測柱位中心點及標高，全套管鉆機利用設備自帶的垂直和水平微調系統對中位置符合要求，通過十字交叉垂球法確保孔位與平臺中心對齊。在全回轉鉆機抱緊鋼立柱后，根據柱身上的測斜儀數據校正柱身垂直度并復測柱中心位置，符合要求后，全回轉鉆機抱緊插入鋼立柱時萬能平臺松開，插入一個行程后萬能平臺抱緊，全回轉鉆機松開夾緊裝置并上升一個行程循環重復以上動作直至柱插入至設計標高。

（四）土石方開挖

本項目車站頂板以上土石方開挖由兩端向中間展開，以分層、分段、對稱、均衡、適時的開挖為原則，并遵循“開槽支撐、隨挖隨撐、分層開挖、嚴禁超挖”原則。在土方開挖時，應先分層再分段，每段開挖長度為6m左右。開挖臨道路側放坡坡比為1∶2，臺階長度6m左右，第一開挖平臺位于冠梁頂面以下1.5m，至鋼支撐底以下50mm，安裝鋼支撐并預加軸力，剩余土體開挖至設計基底標高以上30cm時進行人工清底，開挖采用自西向東的順序分段、分層向下開挖。標準段頂板以上土方開挖如圖4所示。

本項目車站頂板以下土石方開挖均在車站頂板以下施工（圖5），每層混凝土結構達到設計要求的強度后，方可開挖下一層土方，土方蓋挖施工采用“挖掘機挖土＋抓斗提升+自卸車外運”的方式開挖，由臨時出土孔向周圍施工。采用小型反鏟開挖、轉運至出土孔處，用液壓抓斗從臨時出土孔處垂直提升至地面，自卸汽車外運至指定棄渣場，本工程在頂板以下土石方開挖階段，在車站共設4個出土孔，另外利用南北端2個盾構接收井預留孔，作為蓋挖期間出土、下料孔。

（五）主體結構側墻混凝土施工縫處施工技術

蓋挖逆作法車站主體結構側墻混凝土施工，存在頂部水平施工縫易滲漏水的難題。在澆筑側墻時，為避免側墻上部因施工做法的限制而無法澆筑密實，需要在側墻上部施工縫位置設置注漿管和排氣管，側墻混凝土澆筑到第一止水鋼板下邊時，加強振搗使混凝土流入圍護結構與第一止水鋼板之間的密閉空間，并通過排氣管將密閉空間內的空氣向外排放，混凝土澆筑完成且初凝后，通過壓力注漿方法將注漿填充施工縫未填滿混凝土的區域，確保逆作法外墻施工縫的混凝土充分密實，避免出現施工縫滲漏現象（圖6）。

三、地鐵車站蓋挖逆作法施工注意事項

（一）加強施工現場安全管理

施工現場場地狹窄、交叉作業環節多，施工風險較大，因此，施工單位要高度重視施工現場安全管理：一是健全、落實安全風險分級管控和隱患排查治理雙重預防工作機制，建立并及時完善安全風險點危險源“一企一清單”和“一項目一清單”。二是按要求配齊質量安全管理人員，每天認真開展安全風險分級管控和隱患排查治理工作，日常巡查施工過程中的地質風險，評估現場風險狀況，及時采取處置措施，消除安全隱患。三是編制施工監測方案，監控量測周邊建筑物、基坑支撐軸力、圍護結構變形、地下水位、地面沉降等。

（二）加強施工現場質量管理

一是嚴格做好圍護結構施工過程質量控制。在地連墻、圍護樁施工時，鋼筋籠在制作、運輸、吊裝過程中應采用有效措施防止鋼筋籠變形。水下混凝土灌注前，做二次清孔。在水下混凝土灌注時，鋼筋籠入槽后至澆筑混凝土時總停置時間不應超過4h。導管埋入混凝土深度一般為2～6m；導管接頭連接嚴密并在使用前做水密性試驗，經試驗合格后方可投入使用。地連墻各槽段必須按施工操作規程一次澆筑完成，不預留施工縫。地連墻、圍護樁施工完成后，應采用聲波透射法、鉆芯法、低應變法等方法對圍護樁、連續墻等圍護結構進行完整性檢測。

二是嚴格做好鋼管柱施工過程質量控制。車站采用蓋挖逆作法施工，部分中間鋼管立柱作為永久立柱，故鋼管柱施工要求非常高。在施工過程中應重點加強鉆孔樁成形、鋼管柱就位固定、垂直度調整等環節的管理。

三是加強車站主體結構施工質量控制。蓋挖逆作法施工，要重點做好中間鋼管柱與梁板接頭、主體結構側墻接頭等部位的施工處理。主體結構側墻水平施工縫位置可設置注漿管和排氣管，通過壓力注漿法將注漿填充未填滿混凝土的區域。

（三）創新施工技術與管理

蓋挖逆作法施工期間，可充分運用信息化指導施工現場質量安全管理。

一是利用BIM系列Navisworks軟件進行施工模擬和碰撞檢查，檢查設計存在的問題并進行調整優化。還可以用該辦法對蓋挖逆作法專項施工方案中的實際凈高、檢測支承柱間的距離、主體結構與構配件間的碰撞進行機械施工模擬分析，提早發現設計、施工方案中的缺陷與不足并做出調整。

二是引入基坑自動化監測系統、鋼支撐軸力伺服系統，實時對支撐軸力、圍護結構變形、地下水位、地面沉降等指標進行自動化監測。

三是利用視頻監控、無人機進一步加強施工現場安全管理。管理人員可通過視頻監控實時查看施工現場，及時發現安全隱患，并予以及時處置。利用無人機進行測繪測量，航拍工程的形象進度、安全文明施工等情況。

四、結語

地鐵車站蓋挖逆作法可以有效解決地鐵基坑中常見的場地限制、工期短、周邊建構筑物復雜等問題。逆作法基坑穩定性和周邊建構筑物的沉降控制效果均比較好。本文結合工程實際，重點介紹蓋挖逆作法主要關鍵施工技術，包括圍護結構施工技術、永臨鋼管柱施工技術、土方開挖施工技術、主體結構側墻混凝土施工縫處施工技術等，在工程實踐中證明可行，同時針對施工現場質量、安全管理提出相關建議，以期能為今后類似蓋挖逆作法地鐵車站施工提供參考。

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