城市地下空間開(kāi)發(fā)中的逆作法施工技術(shù)

王晉華

(中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100100)

1 工程概況

基于科學(xué)的方式利用地下空間，可有效解決地面壓力過(guò)大的問(wèn)題，這一思路有助于推動(dòng)城市的持續(xù)發(fā)展，為環(huán)境治理、減少后期路面開(kāi)挖次數(shù)等工作提供更多支持，是現(xiàn)階段尤為重要的發(fā)展方向。

本標(biāo)段綜合管廊是城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要內(nèi)容，在K1+327～K1+362區(qū)段上穿地鐵6號(hào)線盾構(gòu)曲線，該段總長(zhǎng)度35 m，底板與地鐵隧道間距約3.96 m，相較于地鐵6號(hào)線，設(shè)置的頂進(jìn)中心線與之形成88°交角。為最大程度降低管廊施工中對(duì)于地鐵線路的不良影響，避免基坑開(kāi)挖而引發(fā)結(jié)構(gòu)上浮現(xiàn)象，最終選定為預(yù)制頂進(jìn)的施工方法。重點(diǎn)體現(xiàn)在施工準(zhǔn)備工作，針對(duì)擬頂進(jìn)底板下方的1.96 m土體采取處理措施，通過(guò)深孔注漿的方式提升該部分土體的穩(wěn)定性。頂部覆土約1.0 m，經(jīng)衡重后基于頂進(jìn)法有序施工。

2 工藝原理及施工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

逆作法是典型的封閉式方法，相比于常規(guī)的敞開(kāi)式工藝而言，其存在諸多突出優(yōu)勢(shì)。該工藝的原理為：在建筑物周邊施作連續(xù)墻，合理設(shè)置柱下支撐樁，隨后再施工首層結(jié)構(gòu)，將其作為水平分界層，在此基礎(chǔ)上向上、下層有序施工，結(jié)束地下室底板施工作業(yè)后，依次施作復(fù)合柱與復(fù)合墻[1]。

在地下空間施工中，相比于傳統(tǒng)方法而言，基于逆作法具備如下優(yōu)勢(shì)：①在地下空間施工作業(yè)時(shí)可兼并展開(kāi)地上部分的施工，提升了施工效率，控制施工成本；②基坑開(kāi)挖不會(huì)引發(fā)明顯的形變現(xiàn)象，降低對(duì)周邊環(huán)境的不良影響；③工藝流程更為簡(jiǎn)單，可精簡(jiǎn)工序，土方開(kāi)挖與防水層施工均可在短時(shí)間內(nèi)有效完成，彰顯出優(yōu)良的效益性。

盡管逆作法的優(yōu)勢(shì)較為明顯，但也存在一些局限性，具體有：①施工空間較為狹窄，無(wú)法為大型機(jī)械設(shè)備提供支持；②基于逆作法展開(kāi)施工作業(yè)后，基坑支護(hù)則與地下室連接成整體，在后續(xù)施工中不具備靈活調(diào)整支護(hù)的可能，帶來(lái)施工僵化現(xiàn)象；③雖然逆作法的應(yīng)用效果較好，但依然沒(méi)有完全普及，行業(yè)內(nèi)缺乏對(duì)該技術(shù)的故障應(yīng)對(duì)體系。從施工單位的角度來(lái)看，僅將其視為一種特殊的方法，對(duì)本質(zhì)內(nèi)容的掌握較為淺顯，施工中存在的問(wèn)題難以得到有效解決，在持續(xù)影響之下將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重工程事故[2]。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 旋噴樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)

經(jīng)分析，箱涵頂部覆土約為1 100 mm，在此情況下頂進(jìn)施工必然會(huì)引發(fā)周邊地層擾動(dòng)現(xiàn)象。為給頂進(jìn)施工創(chuàng)設(shè)優(yōu)良條件，需要控制兩側(cè)土方產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力，從而降低對(duì)頂進(jìn)涵結(jié)構(gòu)的影響，具體采用的是超前支護(hù)措施。施工中，在頂進(jìn)涵兩側(cè)分別增設(shè)具有足夠穩(wěn)定性的旋噴樁，從而構(gòu)成圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

旋噴樁的工藝參數(shù)尤為關(guān)鍵，為梅花形布置方式，樁結(jié)構(gòu)直徑600 mm，有效注漿厚度1 050 mm。施工中需得到雙重管旋噴鉆機(jī)的支持，到達(dá)指定標(biāo)高處，設(shè)置二重管高壓旋噴樁，將其作為施工的樁間止水帷幕，利用高壓發(fā)生裝置得到20 MPa高壓漿液，同時(shí)通過(guò)壓縮機(jī)制造足夠穩(wěn)定的壓縮空氣(要求壓力達(dá)到0.7 MPa)，將二者導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的噴射管內(nèi)，隨后通過(guò)同軸雙重管?chē)娮靽娚?，有效沖擊土體，得到注水帷幕樁結(jié)構(gòu)。在此過(guò)程中，注漿管持續(xù)旋轉(zhuǎn)與提升，從而得到了具有圓柱狀的樁體，噴射出的漿液將會(huì)與土持續(xù)作用，經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)反應(yīng)后，最終固結(jié)為穩(wěn)定的樁結(jié)構(gòu)，具備較高的支護(hù)、止水能力。圖1為地面旋噴樁布置示意圖。

圖1 地面旋噴樁布置示意圖

3.2 冠梁施工工藝流程

經(jīng)圍護(hù)樁無(wú)損檢測(cè)后，便可展開(kāi)樁頂冠梁的施工作業(yè)，此環(huán)節(jié)為分段的方式，具體流程為：將樁頂浮漿清理干凈，在冠梁處存在經(jīng)過(guò)錨固處理的鉆孔，需對(duì)該部分注漿施工；以?xún)蓚?cè)立模為準(zhǔn)，合理調(diào)節(jié)水泥砂漿用量，經(jīng)修正后再在樁間設(shè)置水泥砂漿墊層?；谠O(shè)計(jì)方案，控制圍護(hù)樁主筋在冠梁內(nèi)的長(zhǎng)度，達(dá)到35天且不可小于50 cm。部分圍護(hù)樁主筋存在一定的彎曲現(xiàn)象，需通過(guò)機(jī)械設(shè)備冷彎取直，并將存在于鋼筋上的浮漿清理干凈，做好上述準(zhǔn)備工作后綁扎冠梁鋼筋；使用組合鋼模，且為單側(cè)支模的方式；每完成一次冠梁澆筑施工后，都要對(duì)其振搗以便提升密實(shí)性，要求冠梁表面足夠平整，隨后保溫養(yǎng)護(hù)，持續(xù)時(shí)間至少為7天。

3.3 基坑土方開(kāi)挖

1)土方開(kāi)挖原則?；谧陨隙碌牧鞒逃行蛲七M(jìn)，滿(mǎn)足豎向分層、縱向分段的原則。

2)土方開(kāi)挖布置。在施工現(xiàn)場(chǎng)適配2臺(tái)PC360挖機(jī)，二者協(xié)同作業(yè)，從北部開(kāi)始逐步向南推進(jìn)。持續(xù)開(kāi)挖且到達(dá)地下3 m后，由于設(shè)備工作范圍有限，中間土方難以有效挖除，此時(shí)需使用1臺(tái)120挖機(jī)輔助處理，將產(chǎn)生的土方轉(zhuǎn)移到基坑的邊部位置。當(dāng)開(kāi)挖到錨索鋼圍檁所在區(qū)域時(shí)，需要設(shè)置錨索，同時(shí)安裝鋼圍檁，通過(guò)張拉的方式使其達(dá)到設(shè)計(jì)軸力值，隨后展開(kāi)后續(xù)土方的開(kāi)挖作業(yè)。

3)降排水施工?；趯?duì)地質(zhì)勘察資料的分析，得知地下水與地表間距為9.47 m，本工程中基坑開(kāi)挖深度均控制在7 m內(nèi)，但為了全面確保施工安全，降水井施工必不可少。在基坑開(kāi)挖之前便要完成水位觀測(cè)井的施工作業(yè)，工作坑兩側(cè)的觀測(cè)井?dāng)?shù)量以4口為宜。

4)土方共分為三層開(kāi)挖作業(yè)。

(1)結(jié)束樁頂冠梁施工后，開(kāi)挖第一層土方。首先需要在支護(hù)樁兩側(cè)開(kāi)槽，通過(guò)人工作業(yè)的方式將樁間土清理干凈，破除樁頭后再澆筑C15混凝土，形成厚度為10 cm的墊層結(jié)構(gòu)，綁扎冠梁鋼筋，支立模板并澆筑，隨后錨索鉆孔并注漿，合理控制張拉力度，有效完成張拉作業(yè)。

(2)完成腰梁的施工作業(yè)并設(shè)置錨索后，便可展開(kāi)第二層土方開(kāi)挖作業(yè)。施工馬道，首先從北部開(kāi)挖，逐步向南推進(jìn)。坡道的具體位置應(yīng)在基坑?xùn)|南角，該處應(yīng)預(yù)留一定范圍的待噴錨邊坡，將其作為馬道的一部分，并以實(shí)際坡度為準(zhǔn)合理修筑，形成運(yùn)土馬道?？刂坪玫诙娱_(kāi)挖深度，本工程為地表下5 m，到達(dá)該處后設(shè)置錨索與腰梁，經(jīng)張拉后便可進(jìn)入到后續(xù)層的開(kāi)挖作業(yè)。

(3)馬道部位土方開(kāi)挖。從地理位置來(lái)看，運(yùn)土馬道臨近運(yùn)河?xùn)|大街，可以為運(yùn)渣土提供便捷的運(yùn)輸通道；結(jié)束基坑換填作業(yè)后，便可在長(zhǎng)臂挖機(jī)的支持下進(jìn)行倒退式開(kāi)挖作業(yè)，持續(xù)施工并到達(dá)設(shè)計(jì)斷面，隨后采取網(wǎng)噴支護(hù)措施。相較之下，第三層土方開(kāi)挖深度較淺，為2 m。

3.4 模板工程

1)通過(guò)多層板支搭的方式得到施工所需模板，在搭接過(guò)程中需要合理調(diào)整結(jié)構(gòu)外緣尺寸，通過(guò)水準(zhǔn)儀精確獲得模板頂面高程。要求所用模板的尺寸足夠精確，具備優(yōu)良的剛度與強(qiáng)度，能夠有效承受側(cè)壓力等多種荷載[3]。所用模板構(gòu)造簡(jiǎn)單，可提升拆裝效率，且要滿(mǎn)足鋼筋綁扎、澆筑等多個(gè)環(huán)節(jié)的施工要求。

2)在設(shè)計(jì)圖紙的指導(dǎo)下精確放樣，要求模板安裝位置足夠合理，并設(shè)置適量的撐桿，確保模板的穩(wěn)定性，使其能夠承受側(cè)向壓力，抵御外界氣候的不良影響。支立模板時(shí)，需要控制接縫質(zhì)量，該處的混凝土應(yīng)足夠平整，接縫設(shè)計(jì)需要充分考慮到外觀需求，具有足夠的平直性。

3)刷涂模板內(nèi)表面，要求各處的脫模劑足夠均勻，從而避免與混凝土粘結(jié)現(xiàn)象。在澆筑之前，確保模板達(dá)到潔凈的狀態(tài)，不可殘留鋸末等雜質(zhì)。

4)結(jié)束模板安裝作業(yè)后，施工人員先自檢，然后再交由質(zhì)量專(zhuān)員做進(jìn)一步檢查，無(wú)誤后上報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，逆作法是現(xiàn)代工程領(lǐng)域的重要技術(shù)形式，將其應(yīng)用于地下空間施工中，可解決支護(hù)穩(wěn)定性不足、施工周期過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。實(shí)際結(jié)果表明，若以項(xiàng)目實(shí)際情況為準(zhǔn)，合理運(yùn)用逆作法，做好施工組織工作，注重各處細(xì)節(jié)的質(zhì)量，最終的施工效果可滿(mǎn)足工程要求，且具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[ID:009147]