蓋挖逆作法在城市地鐵車站工程中的應(yīng)用

長沙市軌道交通集團(tuán)有限公司，湖南 長沙 410004

近年來，蓋挖逆作法在城市地下工程中得到了廣泛運(yùn)用，與明挖法相比，在工法、作業(yè)順序方面均存在較大差異，其采取的是先蓋后挖方法，可及時(shí)恢復(fù)地面交通，最大限度地降低對周邊環(huán)境的影響。城市地鐵車站工程中運(yùn)用蓋挖逆作法可有效控制基坑變形、減小地面沉降、縮短施工占道時(shí)間，值得推廣運(yùn)用。

1 城市地鐵車站工程概述

隨著我國城市規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，城市人口數(shù)量快速增加，機(jī)動(dòng)車輛保有量逐年增長，交通情況不斷惡化。為有效改善城市環(huán)境，地下軌道交通的建設(shè)不斷推進(jìn)，其不僅是一個(gè)國家國力的展現(xiàn)，也是解決城市交通緊張狀況的有效途經(jīng)。

從城市軌道交通實(shí)際建設(shè)情況來看，為滿足人們的出行需求，地鐵車站主要修建在交通繁華的鬧市區(qū)，受到周邊管線、建筑物以及地面交通的影響，施工場地十分有限，這對地鐵車站工程提出了更為嚴(yán)苛的要求?；谑腥莪h(huán)境、建筑物與基坑施工安全以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等多方面的考慮，蓋挖逆作法已經(jīng)成為一種較為理想的施工方法，也得到了諸多施工單位的青睞，文章主要圍繞蓋挖逆作法施工技術(shù)展開詳細(xì)分析。

2 蓋挖逆作法的施工步驟及應(yīng)用優(yōu)勢

我國對蓋挖逆作法的應(yīng)用起步較晚，首次成功使用蓋挖逆作法的是1992年開工的上海地鐵陜西南路、常熟路兩座車站，大幅度縮短了占道時(shí)間。2005年、2010年、2014年，逆作法均被納入《建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)》，極大地促進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)的推廣運(yùn)用，當(dāng)前蓋挖逆作法在我國地鐵車站中均實(shí)現(xiàn)了廣泛運(yùn)用。地鐵車站工程蓋挖逆作法的主要施工步驟如下：（1）施作地鐵車站基坑周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間柱；（2）明法施工頂板結(jié)構(gòu)，頂板支撐在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間柱上；（3）在頂板支護(hù)下，由上至下暗挖，并施作邊墻、中板、底板。

蓋挖逆作法在城市各類地下工程尤其是地鐵車站中的推廣運(yùn)用得益于其與明挖法不同的技術(shù)特點(diǎn)。結(jié)合相關(guān)理論與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，蓋挖逆作法的應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。（1）占用地面時(shí)間短。地鐵車站工程蓋挖逆作法的運(yùn)用可有效縮短占用地面的時(shí)間，土方回填時(shí)先施工頂板，頂板強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后進(jìn)行回填，回填后可恢復(fù)交通。（2）施工時(shí)間與組織靈活。運(yùn)用蓋挖逆作法進(jìn)行地鐵車站地下作業(yè)對外界的影響相對較小，施工時(shí)間靈活，可采取分段施工、左右兩幅施工方法，減少對交通的影響。（3）對周邊環(huán)境影響小。地鐵車站運(yùn)用蓋挖逆作法，頂板封蓋后可有效減少對周邊環(huán)境的影響，有效控制粉塵的擴(kuò)散，對人們的日常生活影響較小。（4）施工安全系數(shù)高。地鐵車站蓋挖逆作法采取的是自上而下的施工順序，支撐結(jié)構(gòu)就是工程建筑自身，整個(gè)施工作業(yè)安全性較高。

3 蓋挖逆作法在城市地鐵車站工程中的實(shí)際運(yùn)用

3.1 工程概況

文章以某城市地鐵車站工程為例展開分析。該車站為地下3層島式站臺(tái)，與已建成車站呈T形換乘。車站采用雙柱三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，尺寸為146.05m×22.1m（長×寬），覆土2.2m。此車站有出入口4個(gè)、風(fēng)道2座，采用蓋挖逆作法，結(jié)構(gòu)底板最大埋深為24.4m，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間柱以及框架結(jié)構(gòu)施工參數(shù)如表1所示。

表1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間柱以及框架結(jié)構(gòu)施工參數(shù)

3.2 工程地質(zhì)環(huán)境

該工程場地分布有雜填土、黏性土、淤泥質(zhì)土、粉土及粉砂，土質(zhì)松軟；地下水埋深淺，潛水、承壓水埋深分別為1.2～2.0m、2.5～2.8m。主體結(jié)構(gòu)位于承壓水層中，施工擾動(dòng)極易導(dǎo)致基坑突水、管涌，需采取管井分層抽排的方式降水。車站東側(cè)為城市主干道，東側(cè)、西北側(cè)均分布著各種建筑物，西側(cè)緊鄰已建成車站，城市主干道下為已建成車站建設(shè)時(shí)改移后的新建管線。

3.3 蓋挖逆作法方案

該項(xiàng)目地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，與中間柱共同承載。中間柱分為兩種：一是永久柱，二是臨時(shí)柱。2根永久柱內(nèi)設(shè)1根臨時(shí)柱，結(jié)構(gòu)框架施工完成后拆除臨時(shí)柱。開挖施工期間，采用一撐兩用方式約束地下連續(xù)墻變形，每層開挖后先施作頂板，以頂板為水平支撐，阻止墻體位移、基坑變形，在頂板支撐的作用下，繼續(xù)開挖下層土方。

3.4 蓋挖逆作法施工順序

該工程蓋挖逆作法施工順序如下。（1）疏導(dǎo)地面交通、拆改場地內(nèi)管線；施作地下連續(xù)墻、中間柱以及基坑降水井。（2）采用明挖法開挖頂板結(jié)構(gòu)基坑，地模施工車站頂板結(jié)構(gòu)。（3）回填頂板土方，恢復(fù)路面交通；開挖地下一層土方，地模施工車站地下一層樓板結(jié)構(gòu)。（4）開挖地下二層土方，地模施工車站地下二層樓板結(jié)構(gòu)。（5）開挖地下三層土方，安裝鋼支撐，澆筑底板結(jié)構(gòu)。（6）拆除鋼支撐，澆筑地下三層側(cè)墻、永久中間柱，形成支撐柱。（7）澆筑地下二層側(cè)墻、永久中間柱。（8）澆筑地下一層側(cè)墻、永久中間柱、格構(gòu)柱。（9）混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除臨時(shí)中間柱，封堵降水井。（10）施作站臺(tái)板等結(jié)構(gòu)。

3.5 蓋挖逆作法關(guān)鍵技術(shù)

（1）地下連續(xù)墻施工技術(shù)。該項(xiàng)目地下連續(xù)墻采用分段跳槽開挖方法，槽段長為6m，以“十”字鋼板連接槽段，具體施工要點(diǎn)如下。①導(dǎo)墻。導(dǎo)墻深度為1.7m，墻頂在地面以上0.15m，混凝土現(xiàn)澆。②成槽施工。跳一挖一，開挖后以膨潤土泥漿護(hù)壁。③水下灌注混凝土。槽孔驗(yàn)收合格后，吊裝鋼筋籠，灌注連續(xù)墻混凝土，采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下灌注，導(dǎo)管直徑為0.3m，每槽段設(shè)2根導(dǎo)管，槽頂超灌量≥50cm。④墻段接頭處理。采用“十”字鋼板連接方式，連續(xù)墻接頭處用刷壁器清刷后，方可繼續(xù)澆筑施工，每道連續(xù)墻接縫位置基坑外側(cè)設(shè)3根φ800mm高壓旋噴咬合樁止水。

（2）中間柱施工技術(shù)。該工程永久柱為格構(gòu)柱外包混凝土，臨時(shí)柱為格構(gòu)柱，下端均設(shè)混凝土基樁，具體施工要點(diǎn)如下。①格構(gòu)柱由工廠加工。②基樁旋挖成孔，采用導(dǎo)管法水下澆筑混凝土。③格構(gòu)柱采用先插法，吊裝入鋼筋籠中心，固定可靠后灌注基樁混凝土。④永久柱施工時(shí)，在格構(gòu)柱四周澆筑混凝土，待結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后拆除臨時(shí)柱。

（3）地模施工技術(shù)。該工程蓋挖逆作法施工中，頂板、中板均采用地模施工方法，具體施工要點(diǎn)如下。①土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，夯實(shí)地面，局部換填，鋪設(shè)C30混凝土作墊層，厚度為50mm，墊層澆筑時(shí)每2m設(shè)置橫向分割斷縫，方便拆除地模，特殊部位地模做法如圖1所示。②墊層混凝土干燥后刷脫模劑，不得沖洗。③下層施工時(shí)隨土方開挖及時(shí)拆除地模。

圖1 特殊部位地模做法

3.6 工程實(shí)施效果

該工程按期完成作業(yè)，整個(gè)施工過程中未出現(xiàn)大面積滲漏；結(jié)構(gòu)頂板差異沉降最大值為2.8mm、連續(xù)墻側(cè)向最大位移為6.3mm，結(jié)構(gòu)安全可靠。

4 結(jié)束語

綜上所述，地鐵車站是城市交通體系的重要組成部分，為有效應(yīng)對周邊復(fù)雜的交通環(huán)境、建筑與管線分布情況，蓋挖逆作法逐漸得到了廣泛運(yùn)用。地鐵車站蓋挖逆作施工中，合理組織開展圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間柱以及土方開挖施工，可保證施工過程安全、無質(zhì)量隱患，為后期地鐵運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。