地鐵車站蓋挖逆作法施工技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)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(shù)高、噪聲及振動(dòng)影響較小、占地時(shí)間少等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于城市地鐵車站施工，特別是在場(chǎng)地狹窄、交通疏解難等復(fù)雜周邊環(huán)境的條件下應(yīng)用較多。本文結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)蓋挖逆作法施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，并就施工中的注意事項(xiàng)展開(kāi)探究，以供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；蓋挖逆作法；施工技術(shù)

蓋挖法是指用鋪蓋板鋪設(shè)施工臨時(shí)路面，用鉆孔灌注樁和混凝土支撐、鋼支撐作為基坑支護(hù)體系承擔(dān)基坑周圍土側(cè)壓力和路面荷載，維持地面交通暢通，用各種臨時(shí)支撐及支護(hù)來(lái)保證基坑穩(wěn)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(duì)象，結(jié)合工程實(shí)際，主要從施工技術(shù)要點(diǎn)、注意事項(xiàng)等方面展開(kāi)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(fù)雜，車流量較大，為地下二層島式車站。車站總長(zhǎng)度235.76m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.4m；站臺(tái)長(zhǎng)140m，寬12m，車站覆土厚度4.1～4.7m；車站共設(shè)置3個(gè)出入口，1 個(gè)疏散口，2組風(fēng)亭。車站東北側(cè)設(shè)置通道與現(xiàn)有地鐵線路連接，主體采用雙柱三跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，車站主要采用蓋挖逆作法施工，基坑采用坑內(nèi)管井降水方案，總體平面圖如圖1所示。

車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻、咬合樁支護(hù)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(hù)形式，鉆孔灌注樁樁間旋噴樁止水。其中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)南側(cè)、東側(cè)、北側(cè)東半段主要采用1000mm厚地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻共59幅；咬合樁采用φ1000@750鉆孔灌注樁，咬合樁共272根，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水下混凝土均采用C35 P10；鋼管柱樁基礎(chǔ)采用φ1800鉆孔灌注樁，水下混凝土均采用C35 P10，蓋挖主體結(jié)構(gòu)設(shè)置56根永臨結(jié)合鋼管柱（19根永久鋼管柱，31根臨時(shí)型鋼格構(gòu)柱，6根抗拔樁），基礎(chǔ)形式一柱一樁，基礎(chǔ)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(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

蓋挖逆作法是地鐵車站建設(shè)中常見(jiàn)的施工工法，由車站結(jié)構(gòu)頂板、永臨結(jié)合鋼管柱和圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成承重體系，分段分層向下放坡開(kāi)挖，自上而下進(jìn)行車站主體結(jié)構(gòu)施工。施工流程（圖2）如下：圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工→永臨鋼管柱施工→頂板施工、土方回填、恢復(fù)路面→開(kāi)挖地下一層土方→地下一層底板和邊墻施工→ 開(kāi)挖地下二層土方→地下二層底板和邊墻施工。

（一） 施工前準(zhǔn)備工作

在施工前，首先做好施工場(chǎng)地布置，以合理、文明、安全、經(jīng)濟(jì)、滿足業(yè)主的總體規(guī)劃為原則，根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合設(shè)計(jì)提供的總平面圖合理布置施工場(chǎng)地，確保正常施工，達(dá)到文明施工要求。其次，做好技術(shù)準(zhǔn)備工作，認(rèn)真審閱地質(zhì)勘察報(bào)告和施工圖紙，編制切實(shí)可行的施工方案及施工組織設(shè)計(jì)，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，并做好相關(guān)人員的安全技術(shù)交底和培訓(xùn)工作。最后，配備主要施工機(jī)械（雙輪銑槽機(jī)、旋挖鉆機(jī)全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、流動(dòng)式起重機(jī)械等），確保機(jī)械設(shè)備性能質(zhì)量良好，無(wú)質(zhì)量與安全隱患。施工前期應(yīng)做好施工測(cè)量，以設(shè)計(jì)圖為依據(jù)，確保位置無(wú)偏差。

（二）圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要施工技術(shù)

1.地下連續(xù)墻

連續(xù)墻成槽施工采用雙輪銑槽機(jī)或旋挖鉆機(jī)配合液壓抓斗成槽機(jī)成槽，成槽過(guò)程中采用泥漿護(hù)壁，先抓后銑，即先用旋挖鉆配合液壓成槽機(jī)挖槽，至巖層成槽機(jī)無(wú)法開(kāi)挖時(shí)改用雙輪銑槽機(jī)成槽。在地下連續(xù)墻成槽施工時(shí)，采用優(yōu)質(zhì)的膨潤(rùn)土拌制泥漿護(hù)壁，需要注意的是，泥漿拌制后儲(chǔ)放24h以上方可使用。地下連續(xù)墻開(kāi)挖前先做導(dǎo)墻，待導(dǎo)墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后方可開(kāi)展成槽作業(yè)。

地下連續(xù)墻采用跳槽法施工，相鄰槽段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70％以上方可開(kāi)挖。成槽后混凝土必須在24h內(nèi)澆筑完畢，且必須從底到頂一次澆筑完成。地下連續(xù)墻鋼筋籠整體吊放，1000mm厚度的地下連續(xù)墻鋼筋籠采用1臺(tái)150t履帶吊及1臺(tái)80t履帶起重機(jī)起吊。入槽后至混凝土澆筑時(shí)總停置時(shí)間不應(yīng)超過(guò)4h。地下連續(xù)墻應(yīng)采取鉆孔抽芯試驗(yàn)和超聲波檢測(cè)墻體混凝土強(qiáng)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(xiàng)目鉆孔咬合樁是采用“旋挖鉆機(jī)+全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+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(huán)交替，素樁混凝土施工宜加緩凝劑，緩凝時(shí)間根據(jù)地質(zhì)和樁長(zhǎng)及同類工程的類比經(jīng)驗(yàn)，得出樁的緩凝時(shí)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(kāi)始B樁施工，B樁施工時(shí)，切割掉相鄰A樁相交部分的混凝土，實(shí)現(xiàn)咬合。

3.鉆孔灌注樁

項(xiàng)目局部圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ600@900臨時(shí)鉆孔灌注+φ600@900二重管旋噴止水樁，分期導(dǎo)邊施工頂板時(shí)灌注樁（φ600）采用C30水下混凝土。鉆孔灌注樁采用旋挖鉆機(jī)成孔進(jìn)行泥漿護(hù)壁法施工，泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁是通過(guò)鉆機(jī)在地面樁基位置先成孔，在成孔過(guò)程中采用泥漿循環(huán)在孔壁周圍形成均勻一致的泥漿保護(hù)面，樁孔內(nèi)的泥漿具有一定的比重，阻止樁孔周圍的地下水向樁孔內(nèi)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(guò)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(shí)的樁身。

旋挖鉆施工順序：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→護(hù)筒埋設(shè)→鉆孔→成孔檢測(cè)→清孔→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→混凝土澆筑→破樁頭→成樁檢測(cè)。

（三）鋼管柱施工工藝流程

本項(xiàng)目鋼管樁基礎(chǔ)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(zhuǎn)鉆機(jī)+旋挖鉆機(jī)成樁工藝，臨時(shí)型鋼格構(gòu)柱樁采用旋挖鉆機(jī)施工。鋼管柱施工質(zhì)量的好壞直接影響蓋挖逆作法車站整體的施工質(zhì)量和安全。

鋼管柱插樁基礎(chǔ)主要利用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)設(shè)備作業(yè)，全回轉(zhuǎn)旋挖鉆機(jī)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(fù)測(cè)柱位中心點(diǎn)及標(biāo)高，全套管鉆機(jī)利用設(shè)備自帶的垂直和水平微調(diào)系統(tǒng)對(duì)中位置符合要求，通過(guò)十字交叉垂球法確保孔位與平臺(tái)中心對(duì)齊。在全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)抱緊鋼立柱后，根據(jù)柱身上的測(cè)斜儀數(shù)據(jù)校正柱身垂直度并復(fù)測(cè)柱中心位置，符合要求后，全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)抱緊插入鋼立柱時(shí)萬(wàn)能平臺(tái)松開(kāi)，插入一個(gè)行程后萬(wàn)能平臺(tái)抱緊，全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)松開(kāi)夾緊裝置并上升一個(gè)行程循環(huán)重復(fù)以上動(dòng)作直至柱插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（四）土石方開(kāi)挖

本項(xiàng)目車站頂板以上土石方開(kāi)挖由兩端向中間展開(kāi)，以分層、分段、對(duì)稱、均衡、適時(shí)的開(kāi)挖為原則，并遵循“開(kāi)槽支撐、隨挖隨撐、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”原則。在土方開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)先分層再分段，每段開(kāi)挖長(zhǎng)度為6m左右。開(kāi)挖臨道路側(cè)放坡坡比為1∶2，臺(tái)階長(zhǎng)度6m左右，第一開(kāi)挖平臺(tái)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(yù)加軸力，剩余土體開(kāi)挖至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高以上30cm時(shí)進(jìn)行人工清底，開(kāi)挖采用自西向東的順序分段、分層向下開(kāi)挖。標(biāo)準(zhǔn)段頂板以上土方開(kāi)挖如圖4所示。

本項(xiàng)目車站頂板以下土石方開(kāi)挖均在車站頂板以下施工（圖5），每層混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，方可開(kāi)挖下一層土方，土方蓋挖施工采用“挖掘機(jī)挖土＋抓斗提升+自卸車外運(yùn)”的方式開(kāi)挖，由臨時(shí)出土孔向周圍施工。采用小型反鏟開(kāi)挖、轉(zhuǎn)運(yùn)至出土孔處，用液壓抓斗從臨時(shí)出土孔處垂直提升至地面，自卸汽車外運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)，本工程在頂板以下土石方開(kāi)挖階段，在車站共設(shè)4個(gè)出土孔，另外利用南北端2個(gè)盾構(gòu)接收井預(yù)留孔，作為蓋挖期間出土、下料孔。

（五）主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻混凝土施工縫處施工技術(shù)

蓋挖逆作法車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)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(cè)墻時(shí)，為避免側(cè)墻上部因施工做法的限制而無(wú)法澆筑密實(shí)，需要在側(cè)墻上部施工縫位置設(shè)置注漿管和排氣管，側(cè)墻混凝土澆筑到第一止水鋼板下邊時(shí)，加強(qiáng)振搗使混凝土流入圍護(hù)結(jié)構(gòu)與第一止水鋼板之間的密閉空間，并通過(guò)排氣管將密閉空間內(nèi)的空氣向外排放，混凝土澆筑完成且初凝后，通過(guò)壓力注漿方法將注漿填充施工縫未填滿混凝土的區(qū)域，確保逆作法外墻施工縫的混凝土充分密實(shí)，避免出現(xiàn)施工縫滲漏現(xiàn)象（圖6）。

三、地鐵車站蓋挖逆作法施工注意事項(xiàng)

（一）加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理

施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹窄、交叉作業(yè)環(huán)節(jié)多，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，因此，施工單位要高度重視施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理：一是健全、落實(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理雙重預(yù)防工作機(jī)制，建立并及時(shí)完善安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)危險(xiǎn)源“一企一清單”和“一項(xiàng)目一清單”。二是按要求配齊質(zhì)量安全管理人員，每天認(rèn)真開(kāi)展安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理工作，日常巡查施工過(guò)程中的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)狀況，及時(shí)采取處置措施，消除安全隱患。三是編制施工監(jiān)測(cè)方案，監(jiān)控量測(cè)周邊建筑物、基坑支撐軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地下水位、地面沉降等。

（二）加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理

一是嚴(yán)格做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程質(zhì)量控制。在地連墻、圍護(hù)樁施工時(shí)，鋼筋籠在制作、運(yùn)輸、吊裝過(guò)程中應(yīng)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(shí)，鋼筋籠入槽后至澆筑混凝土?xí)r總停置時(shí)間不應(yīng)超過(guò)4h。導(dǎo)管埋入混凝土深度一般為2～6m；導(dǎo)管接頭連接嚴(yán)密并在使用前做水密性試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)合格后方可投入使用。地連墻各槽段必須按施工操作規(guī)程一次澆筑完成，不預(yù)留施工縫。地連墻、圍護(hù)樁施工完成后，應(yīng)采用聲波透射法、鉆芯法、低應(yīng)變法等方法對(duì)圍護(hù)樁、連續(xù)墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整性檢測(cè)。

二是嚴(yán)格做好鋼管柱施工過(guò)程質(zhì)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(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)鉆孔樁成形、鋼管柱就位固定、垂直度調(diào)整等環(huán)節(jié)的管理。

三是加強(qiáng)車站主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制。蓋挖逆作法施工，要重點(diǎn)做好中間鋼管柱與梁板接頭、主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻接頭等部位的施工處理。主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻水平施工縫位置可設(shè)置注漿管和排氣管，通過(guò)壓力注漿法將注漿填充未填滿混凝土的區(qū)域。

（三）創(chuàng)新施工技術(shù)與管理

蓋挖逆作法施工期間，可充分運(yùn)用信息化指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全管理。

一是利用BIM系列Navisworks軟件進(jìn)行施工模擬和碰撞檢查，檢查設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題并進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。還可以用該辦法對(duì)蓋挖逆作法專項(xiàng)施工方案中的實(shí)際凈高、檢測(cè)支承柱間的距離、主體結(jié)構(gòu)與構(gòu)配件間的碰撞進(jìn)行機(jī)械施工模擬分析，提早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工方案中的缺陷與不足并做出調(diào)整。

二是引入基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)支撐軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地下水位、地面沉降等指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

三是利用視頻監(jiān)控、無(wú)人機(jī)進(jìn)一步加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理。管理人員可通過(guò)視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)查看施工現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，并予以及時(shí)處置。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪測(cè)量，航拍工程的形象進(jìn)度、安全文明施工等情況。

四、結(jié)語(yǔ)

地鐵車站蓋挖逆作法可以有效解決地鐵基坑中常見(jiàn)的場(chǎng)地限制、工期短、周邊建構(gòu)筑物復(fù)雜等問(wèn)題。逆作法基坑穩(wěn)定性和周邊建構(gòu)筑物的沉降控制效果均比較好。本文結(jié)合工程實(shí)際，重點(diǎn)介紹蓋挖逆作法主要關(guān)鍵施工技術(shù)，包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)、永臨鋼管柱施工技術(shù)、土方開(kāi)挖施工技術(shù)、主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻混凝土施工縫處施工技術(shù)等，在工程實(shí)踐中證明可行，同時(shí)針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、安全管理提出相關(guān)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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