中心城區(qū)地下綜合管廊與商業(yè)結(jié)合體蓋挖逆作法施工技術(shù)

趙躍進(jìn) 顧衛(wèi)東 郭玉橋 董有奎

摘要：地下綜合管廊是指在城市地下用于集中鋪設(shè)電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃?xì)獾仁姓芫€的公共隧道。通過綜合管廊的建設(shè)可以有效解決城市各類管線錯綜復(fù)雜、檢修困難、占用過多城市道路空間等相關(guān)問題。而地下商業(yè)步行街的建設(shè)，在緩解地面交通壓力，增強(qiáng)城市防災(zāi)能力的同時，也給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)帶來了強(qiáng)勁發(fā)展。本項目位于某市中心城區(qū)，交通繁忙，周邊商業(yè)眾多，現(xiàn)場需在滿足施工的前提下最大限度減小對交通的影響，而蓋挖逆作法是由地面向下開挖至一定深度后，將頂部封閉，回填后即可恢復(fù)交通，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)行施工。該做法具有封路時間短、交通影響時間小等特點，故蓋挖逆作法對本項目有較好的適用性。本文結(jié)合項目的實施要求，對該施工技術(shù)做簡要的論述。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；蓋挖逆作法；地下商業(yè)

一、項目概況

本項目為某市中心城區(qū)地下綜合管廊工程與商業(yè)區(qū)項目，位于該市最繁華商業(yè)中心城區(qū)。該項目整體設(shè)計為地下三層，其中地下一層為商業(yè)步行街；地下二層為管廊出線層；地下三層為管廊層，管廊層設(shè)計有電力倉、綜合倉及雨水倉。整體設(shè)計埋深-16.4m，基坑支護(hù)為灌注樁+旋噴樁，中間支撐為格構(gòu)柱，各路段因道路紅線不同斷面尺寸不同，其中三個斷面因道路紅線不同，寬度各不相同，分別為26m、25m和21m。

二、主要施工技術(shù)

1.蓋挖法原理

蓋挖法施工技術(shù)是用連續(xù)墻、鉆孔樁等形式做圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁，然后設(shè)置蓋板，在蓋板、圍護(hù)、中間樁保護(hù)下進(jìn)行土方開挖和結(jié)構(gòu)施工。本工程采用蓋挖逆作法，即按土方開挖順序從上層開始往下進(jìn)行逐層開挖、結(jié)構(gòu)逐層由上向下施工。

2.蓋挖逆作法的技術(shù)特點

（1）對圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱的沉降量要求嚴(yán)格，以免對上部結(jié)構(gòu)造成不良影響。

（2）中間柱如為永久結(jié)構(gòu)，安裝就位困難，施工精度要求高。

（3）為了保證不同時期施工的構(gòu)件相互間的聯(lián)結(jié)達(dá)到設(shè)計要求，各種施工誤差要控制在較小范圍內(nèi)，并有可靠的聯(lián)結(jié)構(gòu)造措施。

（4）由于是自上而下分層建筑主體結(jié)構(gòu)，故可利用土模技術(shù)。

（5）除在非常軟弱的地層中，一般不需再設(shè)置臨時橫撐。

（6）挖土和出土往往是決定工程進(jìn)度的關(guān)鍵工序。

3.蓋挖逆作法的優(yōu)缺點

3.1蓋挖逆作法的優(yōu)點

（1）由于結(jié)構(gòu)本身用來作為內(nèi)支撐，所以它具有相當(dāng)高的剛度。這樣使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變位減小，提高了工程施工的安全性，也減小了對周邊環(huán)境的影響。同時施工是在頂板和圍護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行的，安全可靠，不受外界氣象條件的影響。

（2）適用于任何不規(guī)則形狀平面或大平面。

（3）已作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，減少了開挖時卸載對持力層的影響，降低了地基回彈量。

3.2蓋挖逆作法的缺點

（1）需要設(shè)臨時立柱及立柱樁，增加了施工費用。且由于支撐為建筑結(jié)構(gòu)本身，自重大，為防止不均勻沉降，要求立柱具有足夠的承載力。

（2）混凝土的澆筑在逆作法施工的各個階段都產(chǎn)生先后交接處，這不僅給施工帶來不便，而且出現(xiàn)結(jié)構(gòu)、防水等問題。

4.蓋挖逆作法施工工藝流程

施工流程以本工程為例：先施工基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間立柱，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用灌注樁+旋噴樁，中間支撐采用格構(gòu)柱，位置與設(shè)計結(jié)構(gòu)柱相同。然后開挖表層土至主體結(jié)構(gòu)頂板底面標(biāo)高，鋪設(shè)模板后澆筑頂板。頂板同時作為一道強(qiáng)有力的內(nèi)支撐，防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形，待回填土后將道路復(fù)原，恢復(fù)交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進(jìn)行，自上而下逐層開挖并建造主體結(jié)構(gòu)直至底板。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)及中間立柱→土方開挖至頂板標(biāo)高（含下返部位）→頂板木模板（下返結(jié)構(gòu)地模）→頂板結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土→待頂板砼達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后開挖下層土石方至商業(yè)層底板標(biāo)高→施工商業(yè)層底板、側(cè)墻、結(jié)構(gòu)柱→待商業(yè)層底板砼達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度開挖下層土石方至負(fù)二層板底→施作管廊夾層側(cè)墻及隔墻→待負(fù)二層底板砼達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度開挖下層土石方至負(fù)三層板底→施作底板墊層砼→底板結(jié)構(gòu)鋼筋砼→施作管廊層側(cè)墻及隔墻。結(jié)構(gòu)施工順序參見圖2-1。

5.蓋挖逆作法主要施工環(huán)節(jié)

結(jié)合本項目現(xiàn)場實施情況，采用蓋挖逆作法施工時，基坑圍護(hù)、中間樁柱、結(jié)構(gòu)施工、防水工程的施工相對關(guān)鍵，對工程整體質(zhì)量影響較大。

5.1基坑圍護(hù)施工

基坑圍護(hù)是蓋挖逆作法順利實施的前提和保證，良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)可有效減小和控制基坑周邊沉降與變形，為內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造良好的施工條件。在施工中要切實保障圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量以保證工程質(zhì)量和施工安全。

蓋挖逆作法周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采用咬合樁、鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、SMW工法樁等，同時對于施工土層周有地下水存在的還應(yīng)考慮基坑止水措施，具體基坑圍護(hù)形式需依據(jù)開挖深度、地質(zhì)條件、地下水情況、基坑周邊環(huán)境等條件綜合進(jìn)行選擇。

5.2中間樁柱施工

中間樁柱是蓋挖逆作施工階段主要受力構(gòu)件，其施工是蓋挖逆作法施工的關(guān)鍵工序，其單柱設(shè)計承載力達(dá)1000t以上。因此，中間鋼柱加工及安裝精度和混凝土質(zhì)量等要求很高，施工工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大。中間柱一般采用鋼管柱或格構(gòu)柱，常采用挖孔工藝。

5.3 土方開挖

（1）第一層采用機(jī)械一次性分幅開挖。

第一層土為頂板及以上土方開挖，采用放坡或其它基坑支護(hù)以后進(jìn)行大開挖。施工效率高、施工限制較小。

（2）蓋挖土方施工

蓋挖土方即頂板施工完成后所進(jìn)行的頂板下部土方開挖，該部分土方受限條件較多，施工效率低。

1）開挖方法

有作業(yè)條件時采用挖掘機(jī)放坡開挖，直接裝車運輸；放坡不能開挖時一般利用預(yù)留洞口作為出土通道，小型機(jī)械開挖，運輸至出土口，機(jī)械與人工配合，將洞口位置下部堆棄土方垂直提升起吊，一般采用抓斗或長臂挖機(jī)等機(jī)械，運至頂板后裝車外運。

2）施工特點

由于該做法受作業(yè)條件限制較多，可能需要多次倒運土方，且下部一般采用掏土方式進(jìn)行開挖，施工效率較低，同時下部土方運輸至地面層較困難。蓋挖逆作法施工土方施工進(jìn)度直接影響到后期結(jié)構(gòu)施工，故土方開挖時需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況選擇合適的施工機(jī)械，同時要結(jié)合后期結(jié)構(gòu)施工做好詳細(xì)施工組織計劃。

5.4主體結(jié)構(gòu)施工

本項目為綜合管廊及地下步行商業(yè)街項目，位于市政道路之下，整體跨度較長，寬度較窄，采用蓋挖逆做法施工時，結(jié)構(gòu)也起到基坑支撐的作用，施工時要特別注意安全及基坑的穩(wěn)定性問題。同時為保證下部結(jié)構(gòu)與上層結(jié)構(gòu)連接，除預(yù)留搭接鋼筋外，上部混凝土結(jié)構(gòu)宜下返800～1200mm。

（1）模板工程

蓋挖逆作法施工，各層樓板模板一般采用地模或普通膠合板。采用地模時，每段開挖到頂板底部高程以上20～30cm，采用人工清理，嚴(yán)禁超挖，人工清理找平面需低于頂板底面高程約15cm，然后施工地模。地模的施工方案根據(jù)當(dāng)前土層條件進(jìn)行選擇，一般為下部三七灰土，上鋪10cm厚素混凝土墊層。實際施工時，根據(jù)具體地質(zhì)條件，予以局部調(diào)整，要保證地模的強(qiáng)度、剛度及施工精度，最大程度的地減小地模在結(jié)構(gòu)施工過程的不均勻沉降。

若采用普通木模時，需要主要模板周轉(zhuǎn)使用的可能性較小，后期下部土方開挖時對模板破壞也較大，相對地模造價稍高。

側(cè)墻模板一般為單側(cè)支模，通常采用以三角鋼支架為主要受力體系的組合鋼模板，整體采用內(nèi)拉外撐固定模板。

（2）鋼筋工程

鋼筋采用加工場加工、制作、現(xiàn)場安裝。梁、柱主筋的接頭形式按設(shè)計要求施工，直徑大于20mm的鋼筋優(yōu)先采用機(jī)械連接，不宜采用機(jī)械連接的采用搭接焊。鋼筋保護(hù)層厚度嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙中規(guī)定的保護(hù)層厚度施工。

（3）混凝土工程

混凝土澆筑在類似項目施工中較難施工，特別是豎向構(gòu)件，由于上部結(jié)構(gòu)板已經(jīng)封閉，板下結(jié)構(gòu)混凝土較難輸送到位。施工時可依據(jù)結(jié)構(gòu)寬度，在頂板施工階段在合適位置提前埋設(shè)約150mm鋼管，長度由首層結(jié)構(gòu)板底到地面，作為后期下部負(fù)一層結(jié)構(gòu)混凝土輸送通道，同時下部依據(jù)實際需求距離制作混凝土溜槽，可將上部輸送混凝土傳遞到需要澆筑部位。下部負(fù)二、負(fù)三層施工時可將稍大一號鋼管連接之前預(yù)埋鋼管至下一層板底，澆筑方法與負(fù)一層相同。

5.5防水層施工

本項目整體埋深約-16m，地下水位約在-11m，設(shè)計采用預(yù)鋪式反應(yīng)型高分子自粘外包防水體系。由于防水層都是采用外防內(nèi)貼的形式，在地下室外側(cè)處理找平后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上預(yù)先掛鋪或者在底板墊層上預(yù)先滿鋪防水卷材，防水層的自粘面面向后澆筑的內(nèi)襯混凝土墻或混凝土板，要求防水卷材與后澆混凝土產(chǎn)生反應(yīng)滿粘，形成皮膚式防水功能。

防水施工時需要加強(qiáng)節(jié)點部位的防水設(shè)防，如頂板與側(cè)墻頂部、樓層板與側(cè)墻部位、底板與側(cè)墻拐角部位等。

三、關(guān)鍵技術(shù)要點

1.中柱垂直度控制

中樁柱作為蓋挖逆作法主要受力構(gòu)件，垂直度的控制至關(guān)重要。施工時首先要進(jìn)行挖孔精確定位，測量嚴(yán)格執(zhí)行“三級”復(fù)核制，精確測定樁心十字線。鋼管柱加工時將鋼管的中心十字線標(biāo)定于鋼管上，定位基座先和鋼管柱試拼裝，并將鋼管柱的十字線標(biāo)定于基座上。鋼管柱安裝時用鋼管的十字線對基座十字線。施工時垂直度控制方法主要有以下：

（1））讓鋼立柱懸空，用目測確認(rèn)其垂直度。

（2））懸掛長的鉛垂來確認(rèn)其垂直度。

（3）用傾斜計測定安裝在鋼柱中心的測定管的傾斜度，來確認(rèn)其垂直度。

2.地模施工的要點

（1）按結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)高、平面位置及主體結(jié)構(gòu)縱向的設(shè)計坡度測量放線，施工中加強(qiáng)控制，施工允許偏差要控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，并按地模及結(jié)構(gòu)的形狀整平基土平面。

（2）土方開挖過程中，加強(qiáng)對地表及地下水的處理，開挖前，對基坑內(nèi)地下水進(jìn)行深井井點降水處理，并確保地下水位在地模結(jié)構(gòu)面以下1m，在頂板地模施工及主體結(jié)構(gòu)混凝土工程施工中，暫停降水維持地下水位基本不變，以防止地下水位降水過低后引起地模結(jié)構(gòu)不均勻沉降。在土方開挖過程中，每個施工單元四角開挖1.0m×1.0m×1.0m的匯水井，并在適當(dāng)位置設(shè)置排水溝，將地表水引至匯水井集中抽排。

（3）各層板中縱梁及橫梁地模施工要點

1）基土夯實整平后，視開挖后情況鋪設(shè)一定厚三七灰土或礫石及10cm左右厚C20素混凝土。嚴(yán)格控制其標(biāo)高，并對其進(jìn)行趕光壓漿處理。對各陰陽角處的地模加強(qiáng)處理。控制其成形質(zhì)量。

2）地模施作完畢，養(yǎng)護(hù)3天后，涂刷脫模劑，否側(cè)脫模后易產(chǎn)生麻面現(xiàn)象。

3.結(jié)點施工

在整個主體結(jié)構(gòu)形成框架以前的施工階段，商業(yè)及管廊結(jié)構(gòu)頂板、中板及底板均通過圍護(hù)和中間柱受力，所以逆筑法施工的各個結(jié)點施工質(zhì)量非常重要，關(guān)系到逆筑法及整個車站施工成敗。施工時要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙施工，確保施工質(zhì)量。

結(jié)束語：

蓋挖逆作法及沒有太復(fù)雜技術(shù)，它是由若干簡單的，原始的技術(shù)，巧妙地、有機(jī)的組合，從而形成一套完整的甚至于是完美的施工工法。

在網(wǎng)狀城市中興建綜合管廊、地下商業(yè)街、地鐵等類似工程受外部制約因素較多，采用蓋挖逆作法既克服了施工條件的限制，又緩解了局部交通壓力，并使得后續(xù)的主體基坑開挖及結(jié)構(gòu)施工順利完成。

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（本文作者單位為：上海寶冶集團(tuán)有限公司 上海 200941）