浅析盖挖法地铁车站施工技术.doc

浅析盖挖法地铁车站施工技术摘要: 地铁与轨道交通的建设是缓解城市交通拥挤的重要手段之一。然而，在繁华的闹市区修建地铁车站对周边环境和路面交通限制都较大，这时采用盖挖法施工是一项有效的解决办法。盖挖法对工程附存环境具有相对较小的不利影响，如对工程周边的商业及交通环境影响较小。盖挖法其结构本身作为围护结构的支撑体系，刚度较高，可显著减小围护结构和及周边环境的变形。其造价介于明挖和暗挖之间，较为低廉。其特有的较为理想的综合技术经济指标使其在现代城市的地铁车站施工中具有一定的应用价值。Abstract: Construction of the urban rail transit is one of the important measures to solve the conflict of the city traffic. However, it will influence the environment and obstruct the traffic to build the metro station in the busy streets. As a result, the cover-excavation method is adopted as an effective solution. Semi-inverse Covered Excavation method is a comparatively ideal method for metro construction. It has relatively little impact to its impact to its surroundings and traffic. Since the structure itself can be used as supporting system for enclosure construction, its rigidity is higher and that prevents possible deformation for enclosure construction and its surroundings evidently. Compared with other method of metro construction, it enjoys lower cost. These comparatively ideal indexes establish its proper place in modern urban subway station construction.关键词:地铁车站；盖挖法；施工特点；关键问题一 盖挖法介绍在繁华的闹市区修建地铁车站、地下通道或地下停车场等较大规模的地下工程，开槽明挖施工法会长时期干扰交通、影响市容环境，往往是不可取的。而暗挖法施工，工期较长，地层沉陷对相邻建筑物安全性的影响较大、工程造价也很高，同样不是最优施工方法。在这种情况下，先修筑地下结构的顶板，而后在顶板的遮护下安全、顺利地修建地下结构其它部分的盖挖法(Cut Cover)，往往会因为安全、实用及其适中的施工成本而成为中意的施工方法。二 盖挖法施工特点盖挖法施工就是对首先修筑地下结构的顶板或临时路面盖板，然后在其遮护下安全、顺利地修建地下结构其它部分的一大类半明挖施工方法的通称。按其主体结构的施工顺序，盖挖法可以细分为盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法等几个分支。（1）盖挖顺作法在路面交通不能长期中断的道路下方修建地下结构时，可以采用盖挖顺作法。这种方法首先由地表面依设计要求完成护壁桩或地下连续墙等围护结构和必要的横、纵地梁，把预制的标准化模数的盖板(混凝土盖板或钢盖板)覆盖在挡土结构上，形成临时路面，恢复道路交通。而后在盖板下方进行土方开挖，直至地下结构底部的设计标高。然后再依照地上建筑物的常规施工顺序由下而上修建该地下结构的主体结构、进行防水处理。上述工序完成后，拆除临时顶盖，进行土方回填，并恢复地下管线或埋设新的管线。最后视需要拆除挡土结构的外露部分及恢复永久性道路盖挖顺作法所形成的永久结构和地面常规施工方法建成的结构类似，工艺相对较简单，从上到下开挖到底后再由下向上施工结构，开挖净空高，钢支撑布置与开挖工序安排较简单，便于操作，施工进度快，不存在逆筑施工所形成的结构应力逆转和“抽条施工”所形成的各部不均匀沉降及普遍存在的界面收缩应力问题。结构依次形成，整体性好，次生应力小；防水施工易于进行，防水效果较好。这都是盖挖顺作法的优点。但是采用盖挖顺作法施工，基坑围护结构独立承载时间可能会长达12年，虽有对撑受力，但其间的应力和变形也很难精确控制，所诱发的坑周地表沉降较大，对邻近建筑物安全的影响也较大。（2）盖挖逆作法为防止因基坑长期开挖而引起地表明显沉陷危及临近建筑物的安全，或是为了避免盖挖顺作法两次占用道路的弊病，可以采用盖挖逆作法施工。盖挖逆作法的施工步骤是:首先在地面向下做基坑的围护结构和中间桩柱(通常围护结构仅做到顶板搭接处，其余部分用便于拆除的临时挡土结构围护)，然后可以在地面开挖至主体结构顶板底面标高并浇筑形成地下结构的永久顶板或者直接施作临时路面盖板。以后的工作都是在顶板或临时路面盖板的保护下进行:自地下1层开始，按照一1、一2、一3。的顺序，自上而下逐层开挖，每挖完一层，即浇筑本层的底板(同时也是下一层的顶板)和边墙，逐层建造主体结构直至整体结构的底板。在这种情况下，永久结构是在盖挖的方式下自上而下逆向建成的，称为盖挖逆作法。盖挖逆作法施工工艺相对复杂，开挖到中板后即须施工中板，达到设计强度后才能继续开挖到底板，结构净空小，开挖困难，钢支撑安装困难，施工繁琐，进度慢，但对控制基坑变形有利。（3）盖挖半逆作法盖挖半逆筑法和盖挖顺作法相似，也是在开挖地面、完成顶层板及恢复路面后，向下挖土至地下结构底板的设计标高，先建筑底板、再依次向上逐层建筑侧墙、楼板。但是与盖挖顺作法的区别在于，盖挖顺作法所完成的顶板是将来要拆除的临时性盖板，而不是永久结构的顶板；而盖挖半逆筑法所完成的顶板就是地下结构的顶部结构。因此，在地下结构完成后就不必要再一次挖开路面。 盖挖半逆作法简单易行、施工费用较低，用来修建小型地下通道，效果很好。三 盖挖法的关键问题（1）围护形式由盖挖法的施工过程可以看出，该法首先要在地面以下形成一个由顶盖和围护结构包围而成的巨大地下空间，而后再修建地下结构的主体结构。根据用途和需要，该围护结构既可以成为地下永久主体结构的一部分，承受永久荷载，也可以不作为地下永久主体结构的组成部分，仅在施工阶段承载。但是无论怎样，这个由顶盖和围护结构包围而成的巨大地下空间的安全和稳定是盖挖法成功的最根本的条件。因此，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物的邻近程度，选择确定围护结构的形式是盖挖法的一个技术关键。由于钻孔灌注桩施工设备简单、施工工艺成熟、容易满足增加刚度的要求、工程质量容易保证和造价较低等一系列优点，使得它在北方地下水位较低的第四纪地层的地下工程施工中往往成为围护结构的首选。但是在地下水位较高的情况下，选择止水性能好的地下连续墙或密排咬合桩作为围护结构，则降、排水容易，工程成功有保证。我国南方，多为饱和的软弱土层。在这种情况下，应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。例如上海地铁多采用地下连续墙技术。而为了降低造价、加快进度，已建成的深圳地铁的盖挖法车站则多采用人工挖孔咬合桩作为围护结构。（2）差异沉降的控制方面立柱桩之间以及立柱桩与地下连续墙之间的不均匀沉降是逆作法施工中常遇的问题，而且经常导致楼板结构开裂，其危害不容忽视。但是立柱桩沉降问题又是一个非常棘手的问题，目前还没有一套完整的理论可以准确的分析出立柱桩的沉降，特别是在逆作法工程中，立柱桩的沉降影响因素更多，沉降问题更复杂。在逆作法施工期间，基坑开挖引起土体应力释放，导致坑内土体回弹，带动立柱桩上移；同时主体结构施工后，桩身承受的向下荷载增加，导致立柱桩下沉。整个过程中，桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部外荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力，这些力共同作用的结果，使桩发生沉降与抬升的变形。只要这些作用有差异，反映到立柱桩上就会产生沉降差异。还有地基土分布的不均匀性也将导致立柱桩产生不均匀沉降。（3）地下连续墙侧向位移和周围土层位移的监控由于地铁车站一般修建在闹市区，为了减小对周围建筑安全性及使用性的影响，对位移控制要求比较严格，因此有必要对地下连续墙侧向位移和周围土层位移采取及时的控制措施。（4）结构各部位的连接和节点构造问题逆作法施工与常规施工方法有较大区别，施工时是在地下自上而下进行，工作环境与施工条件有很大变化，所以各种地下室的结构节点与常规施工也有较大差别。顶板与围护结构、顶板与内侧墙、层间底板与内侧墙、层间底板与中柱之间连接的可靠性和合理性是施工过程中应特别注意的问题。同时逆作法形成了一些特有的施工难点，如墙梁、柱梁节点的施工，立柱节头的处理等。（5）挖土工艺挖土是盖挖法施工的重要环节，不仅是影响工期的关键因素，而且是产生变形的主要原因，也是施工安全的关键。采用盖挖法施工时，在盖板施工完成后整个地下部分处于封闭状态，挖土难度大，周期长，出土也极为不利，而且还为顶板以下的地下工程的材料入场、施工中的通风、照明等带来诸多的不便。在这种情况下就得事前进行周密的商讨和规划，确定出土孔洞的尺寸大小、位置和数量，优化挖土顺序，保证基坑的安全和施工工期。一般逆作法施工工程挖土均采用0.4 m、0.15m小型挖土机与人工挖土相结合，地下水平运输采用人力拖车运输到出土孔下，出土吊运由专门设计的抓土行车完成，再由卡车运出工地。这种挖土设备每个出土孔每晚可出土300 m，这中间挖土工序必须预先设计作业图，由信息化施工统一控制挖土位置与速度，就可以极大地提高挖土效率。（6）降水与排水盖挖法特别是盖挖逆筑法施工，大部分土方开挖需要在洞内进行，人身的安全、土方的运输、混凝土的浇筑，都需要有无水的环境。特别是在软弱土质地层中，为保持土层的自稳性，必须尽量保持土层的干燥，如土层含水，土体自稳性下降，势必将难以施工。所以，规范要求:“盖挖逆筑法施工，必须保持围护墙内土层的地下水位稳定在基底0.5m以下，必要时应采取降水措施，并按有关规定执行。”因此在盖挖法施工过程中，应当有多种措施能保证在无水环境下施工。小结：随着城市地下空间的不断开发和地下交通设施的大规模兴建，盖挖法有其适用的环境和特有的优势，因而有其广阔的应用前景，必将在今后得到更广泛的应用。本章主要介绍了盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法的施工特点，并阐述了盖挖法的施工关键技术问题。参考文献【1】萧岩,汪波,王光明. 盖挖法和盖挖法施工J. 市政技术. 2004(06) 【2】高锦林,王永新. 软土地质地铁车站盖挖顺作法施工实践及关键技术J. 现代城市轨道交通. 2005(01) 【3】吴健,张庆贺. 盖挖逆作法地铁车站施工中地下连续墙竖向沉降的可靠性研究J. 河南大学学报(自然科学版). 2004(04) 【4】甘百先. 地铁车站盖挖顺作法施工技术研究D. 西南交通大学 2003【5】曾令标. 地铁车站盖挖逆作法施工技术研究D. 西南交通大学 2002【6】刘昌用,郜强. 地铁车站盖挖逆作法施工J. 市政技术. 2010(01) 【7】林鸣,徐伟主编.深基坑工程信息化施工