關(guān)于蓋挖逆做法施工工藝在地鐵施工中的運(yùn)用分析

柯建新

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410000）

前言

地鐵施工項(xiàng)目建設(shè)過程中，其建筑結(jié)構(gòu)頂板設(shè)計(jì)具有重要意義，尤其是在頂板上面自上而下分層挖掘上，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層修筑，這也是蓋挖逆做法的主要表現(xiàn)形式。在該種方法實(shí)施過程中，由于該種方式可以進(jìn)行控制變形和管線改移等操作，而且還不受天氣因素的影響，在鬧市區(qū)地鐵建設(shè)上十分常見。隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對地鐵站的建設(shè)要求也越來越高，需要人們對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1 蓋挖逆做法簡介

隨著空間密集度的不斷提升，道路交通負(fù)荷越來越高，這也為整個(gè)市政、地鐵等施工工作帶來了極大難度。為了降低對城市環(huán)境的影響，人們在具體的地鐵施工過程中引入了自上而下的施工結(jié)構(gòu)，避免對周圍環(huán)境功能產(chǎn)生影響。逆做法施工工藝的主要原理是之上而下開展逐層施工，先從施工頂部開始。之后在頂部結(jié)構(gòu)下方逐步進(jìn)行土方挖掘和結(jié)構(gòu)施工作業(yè)，提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的完成性。另外，在暗挖逆做工藝實(shí)施過程中，盡可能對周圍環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而在小斷面內(nèi)部設(shè)置頂層結(jié)構(gòu)承重體系和結(jié)構(gòu)維護(hù)體系。之后，在承重體系的保護(hù)之下，將開挖斷面逐步擴(kuò)大。另外，在大斷面體系的作用之下，頂部的結(jié)構(gòu)頂板將會(huì)受到有效保護(hù)，并以頂部的結(jié)構(gòu)作為地面環(huán)境的防護(hù)工程，由上而下開展內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工工作。

站在蓋挖逆做法施工工藝原理角度來說，主要是對施工圍護(hù)體系和頂板承重體系的高程進(jìn)行合理控制，并通過頂板施做將周邊環(huán)境系統(tǒng)恢復(fù)。在頂板的有效防護(hù)之下，可以實(shí)現(xiàn)土方的依次挖掘，以及之上而下施工結(jié)構(gòu)的完美形成，確保整體結(jié)構(gòu)具備永久性使用特點(diǎn)。當(dāng)頂部的支護(hù)體系形成之后，暗挖和蓋挖施工工藝也趨近相同，可以為后續(xù)施工工作的開展提供便利條件。

2 蓋挖逆做法施工工藝特點(diǎn)

2.1 蓋挖逆做法施工工藝的優(yōu)點(diǎn)

①該種施工工藝方法使用過程中，具體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量很小，可以降低對鄰近建筑的影響。②由于臨時(shí)支撐系統(tǒng)的存在，并不需要在外架設(shè)開挖工作之中再次設(shè)立內(nèi)支撐系統(tǒng)，在消減工作量的同時(shí)，進(jìn)一步提升了工作臺(tái)等大型臨時(shí)設(shè)施的工作效率。③由于地鐵施工工作的主要施工場所集中在地下，對地面的影響較小，這也為城市發(fā)展創(chuàng)造了更多有利條件。④在穩(wěn)定支撐體系下，整個(gè)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)可以大幅降低，為工作人員工作提供了一個(gè)有效的安全環(huán)境。

2.2 蓋挖逆做法施工工藝的缺點(diǎn)

①在結(jié)構(gòu)施工縫處理上存在很多困難，站在地鐵工程角度來說，由于對施工縫的防水要求較高，如果施工縫無法得到有效處理，便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)混凝土澆筑出現(xiàn)不密實(shí)等情況，一旦處理不當(dāng)，便會(huì)形成滲漏。②在逆作法支撐位置處理上，很容易受到地下室層高的限制，無法對高度進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。如果在施工過程中遇到較大層高的地下室，施工人員還需要對水平支撐設(shè)備或者是圍護(hù)體系進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增加了施工工作的工作量。另外，在挖土過程中，頂部始終處于密封狀態(tài)，出土和下料難度也較大，不利于后續(xù)施工工作的開展。③在封閉環(huán)境下，部分災(zāi)害的施救難度也進(jìn)一步提升，如火災(zāi)、洪災(zāi)等。④由于蓋挖逆做法施工工藝的全面實(shí)施，使得工序轉(zhuǎn)換次數(shù)明顯增多，進(jìn)而造成初支結(jié)構(gòu)中的材料浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，工序時(shí)間也得到了進(jìn)一步延長[1]。

3 蓋挖逆做法施工工藝在地鐵施工中的具體運(yùn)用形式

3.1 施工注程

施工注程主要的工作內(nèi)容如下：①施工準(zhǔn)備；②圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，這其中還包括預(yù)留通道、豎井建設(shè)等等；③軍用梁板路面的有效建設(shè)；④將土方挖掘至頂板底標(biāo)高位置處；⑤頂板結(jié)構(gòu)的全面施工方；⑥站廳板上立柱的維護(hù)和建設(shè)，此項(xiàng)施工流程涉及到的內(nèi)容很多，如下立柱、側(cè)墻以及部分地板等結(jié)構(gòu)的施工操作，其中還涉及到剩余土方的開挖情況以及地鐵站臺(tái)層剩余土方的開挖情況；⑦接地網(wǎng)施工操作，該項(xiàng)施工需要與底板的防水層建設(shè)相配合，之后進(jìn)行墊層施工，維護(hù)整個(gè)結(jié)構(gòu)的密封性；⑧剩余地板結(jié)構(gòu)層的施工和頂板防水層設(shè)計(jì)，在此過程中，人們需要對混凝土保護(hù)層進(jìn)行完善和添加，做好臨時(shí)路面的拆除工作，這樣一來，整個(gè)頂板回填效果也會(huì)進(jìn)一步展示出來，確保整個(gè)施工的完整程度。

3.2 主要工序描述

在整個(gè)蓋挖逆做施工開展過程中，相關(guān)工作人員：①要做的便是對鉆孔灌注樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，并從地面開始向下開展。②將基坑挖掘到頂板頂?shù)臉?biāo)高處，以具體的施工標(biāo)準(zhǔn)為主，對施工樁頂冠梁和磚墻擋土墻進(jìn)行建設(shè)，還要做好軍用梁的建設(shè)工作，最終確保路面交通不會(huì)受到任何影響。③將土方挖掘至頂板底標(biāo)高處，根據(jù)施工頂板和頂縱梁設(shè)計(jì)情況，對邊墻鋼筋進(jìn)行預(yù)留。④等到頂板中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度等價(jià)之后，人們便可以進(jìn)行站廳層中立柱以及側(cè)墻處土方的開挖工作，兵做好側(cè)墻防水層的鋪設(shè)，施工中也應(yīng)該以側(cè)墻、中縱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主。而在站廳層設(shè)計(jì)上，還要做好樓板上方的土方預(yù)留，為后續(xù)邊墻設(shè)計(jì)提供有利條件。⑤整個(gè)中立柱以及中縱梁等部分應(yīng)該與具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度相符，并對樓板上剩余的土方量進(jìn)行挖掘，確保剩余樓板結(jié)構(gòu)不會(huì)受到破壞。⑥在地鐵施工過程中，待站廳層樓板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須與設(shè)計(jì)要求相符，之后才能進(jìn)行低板處土方的挖掘工作。另外，在側(cè)墻防水設(shè)計(jì)上，應(yīng)該以施工站臺(tái)層中立柱以及底縱梁等部分的地板結(jié)構(gòu)施工為主，并做好其中的鋼筋預(yù)留工作[2]。

3.3 疊合墻和復(fù)合墻的選擇

站在地鐵車站施工角度來說，疊合墻的綜合造價(jià)要對于復(fù)合墻，但其中的施工難度也較高，其施工質(zhì)量也很容易受到一些其他因素影響。尤其是在結(jié)構(gòu)板鋼筋的對接上，在連續(xù)墻接縫處無法對鋼筋連接器進(jìn)行預(yù)留。另外，在邊節(jié)點(diǎn)接縫處很容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，邊墻的裂縫也較多，進(jìn)而引發(fā)更大的滲漏事故。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究資料顯示，在深圳市地鐵一期工程建設(shè)上，總共應(yīng)用了7個(gè)站的疊合墻方案，存在很大程度的側(cè)墻豎向滲水裂縫，之間的間距也只有2～4m。在具體施工過程中，由于臨河以及地下水位具有較強(qiáng)的承壓性，含水層主要以粉砂層為主，透水性較強(qiáng)，在此種情況之下，使用復(fù)合墻結(jié)構(gòu)可以確保其質(zhì)量得到更大保障。

3.4 頂板、中板與地連接墻結(jié)合方式的創(chuàng)新

在整個(gè)連接墻施工過程中，主要以豎向構(gòu)件設(shè)計(jì)為主，對施工期間產(chǎn)生的豎向荷載進(jìn)行有效支撐，在實(shí)現(xiàn)永久工況的同時(shí)，還要做好抗浮樁的設(shè)計(jì)工作。為了可以將上述兩個(gè)功能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，人們可以采用具體的連接墻施工時(shí)凹槽連接形式，做到鋼板預(yù)埋形式的全面創(chuàng)新，進(jìn)而將局部受壓問題解決，具體原理如圖1所示。其次，在頂板和側(cè)墻交接處拉彎受力解決方案實(shí)施上，整個(gè)側(cè)墻頂部所受拉力將會(huì)是地下兩層站的3倍左右，整個(gè)彎矩也會(huì)進(jìn)一步加大，僅僅通過配筋操作很難將施工階段的彎矩受力問題解決。因此，在具體施工過程中，應(yīng)該以下面兩個(gè)方案的實(shí)施為主：

①在側(cè)墻上增加預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計(jì)數(shù)量，或者是采用鋼絞線的施工方案，該方案在施工過程中的施工工序十分復(fù)雜，難度較大，而且在質(zhì)量保證上也存在一些困難；②在兩側(cè)邊跨之中可以適當(dāng)增加一些臨時(shí)性的鋼柱或者是樁基結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對受力進(jìn)行分擔(dān)。該方案在應(yīng)用過程中具備造價(jià)高等缺點(diǎn)，立柱的設(shè)計(jì)也會(huì)對整個(gè)施工方案產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致側(cè)墻的受力持續(xù)提升。由于上述兩個(gè)方案存在不同程度的缺點(diǎn)，人們可以將“集接凹槽”法引入其中，為了提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，人們還可以在“集接凹槽”上下方設(shè)置一些角鋼，規(guī)格為70×70mm，為后續(xù)鑿除工作的開展創(chuàng)造有利條件[3]。

3.5 HPE液壓垂直插入鋼管柱工法的應(yīng)用

在常規(guī)地鐵鋼管柱安裝過程中，工作人員需要下到孔底進(jìn)行混凝土的鑿除以及定位器安裝，此項(xiàng)施工流程涉及到很多不安全因素，而且具體的施工周期較長，最短也要在10d左右，施工成本也較高。為了將該項(xiàng)不足之處改善，人們將HPE液壓垂直插入鋼管柱工藝引入其中，該項(xiàng)工藝屬于蓋挖逆做法中的一種模式，通過HPE液壓垂直插入機(jī)機(jī)身的插入裝置，在混凝土初凝之前完成相應(yīng)操作，直到整個(gè)工作與設(shè)計(jì)標(biāo)高相符為止。在該工藝施工過程中，需要以機(jī)械化作業(yè)實(shí)施為主，并不需要對定位器進(jìn)行安裝，可以通過位移傳感器將管柱的垂直度在電腦上反應(yīng)出來，確保其施工質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)情況相符。以大東門地鐵站施工為例，在整個(gè)鋼管柱施工操作完成之后，其偏位值被控制在1/500之內(nèi)，而且該工藝的整體安裝時(shí)間保持在10～20h，促使施工工期大大縮短，如圖2所示。

圖1 板墻集接做法

圖2 HPE液壓垂直插入鋼管柱施工現(xiàn)場

4 總結(jié)

綜上所述，蓋挖逆做法的適用范圍極廣，可以在各種地質(zhì)條件和周圍環(huán)境下開展作業(yè)，而且變形較小，施工效率較高，在確保建筑物安全的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)施工速度的有效加快。另外，還能降低工程的總投資數(shù)量，施工工期大幅縮短。該方式在很多地區(qū)的地鐵工程建設(shè)上得到了應(yīng)用，積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)具備很強(qiáng)的借鑒性。