地铁车站盖挖法施工技术介绍

地铁车站盖挖法施工技术介绍,中铁隧道集团四处有限公司工程管理部,目录,一、盖挖法施工概述,二、盖挖法的主要特点,三、盖挖法施工类型,四、盖挖法顺作法,五、盖挖逆作法,六、明盖挖法施工工艺对比,七、盖挖法施工关键技术,八、容易被忽略几个问题,在隧道施工中，明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，其缺点是对周围环境的影响较大。而暗挖法工期长。因此常用的方式是半明挖法。较常见的半明挖法是盖挖法。盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。最早运用盖挖法的工程是20世纪60年代西班牙马德里的隧道，后来在很多国家隧道建设中得到应用，其在国外已经是成熟的技术，但我国的发展应用比较晚。,一、盖挖法施工概述,优点：缺点：,二、盖挖法的主要特点,结构的水平位移小，安全系数高；对地面影响小，可以最低程度影响交通，对居民生活影响小；施工受外界气候影响小。,由于竖向出口少，需水平运输，后期开挖出土不方便；作业空间小，施工速度较明挖法慢，工期长；和基坑开挖、支挡开挖相比费用较高。,盖挖法有逆作和顺作两种施工方法。两种盖挖法的不同点如下：施工顺序不同顺作法是在挡土墙施工完毕后，对挡土墙进行必要的支撑，再着手开挖到设计标高，并开始浇筑基础底板，接着依次由下而上，一边浇筑地下结构本体，一边拆除临时支撑；而逆作法是由上而下的进行施工的。所采用的支撑不同在顺作法中常见的支撑有钢管支撑、钢筋混凝土支撑、型钢支撑以及土锚杆等；而逆作法中建筑物本体的梁和板也就是逆作结构本身就可以作为支撑。,三、盖挖法施工类型,盖挖顺作法是在现有的道路上，按所需的宽度，由地表面完成挡土墙结构后，以定型的预制标准覆盖结构置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和架设横撑，直至设计标高。依序由下而上建筑主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路。最后依据需要挡土结构的外露部分及恢复交通。,四、盖挖顺作法,盖挖顺作法中的挡土结构是非常重要的，要求具有较高的强度、刚度和较高的止水性。,开挖的宽度很大时，为了防止横撑失稳，控制横撑的自由长度，并承受横撑倾斜时产生的垂直分力以及行驶于覆盖结构上的车辆荷载和挂于覆盖结构下的管线重量，在建造挡土结构的同时建造中间桩柱以支承横撑。中间桩一般为临时结构，在主体结构完成时将其拆除。为了增加中间桩的的承载力或减少其入土深度，可以采用底部扩孔桩或挤扩桩。定型的预制覆盖结构一般由型钢纵、横梁和钢混凝土复合路面板组成。为了便于安装拆卸，路面板上均有吊装孔。,根据现场条件、地下水位高低、开挖深度及周围建筑的临近程度，挡土墙结构可选择钢筋混凝土钻孔灌注桩或地下连续墙。刚度大、变形小、防水性好的地下连续墙是饱和软弱地层的首选。,盖挖逆作法多用在深层开挖、软弱地层开挖、靠近建筑物施工等情况下。该法在地下建筑结构施工时以结构本身既做挡土墙又作内支撑，不架设临时支撑。施工顺序和顺作法相反，从上往下依次开挖和构筑结构本体。,五、盖挖逆作法,1、概要,所谓全逆作法就是从地面开始，地上和地下同时进行立体交叉施工的方法；半逆作法是将地下结构自地面往下逐层施工，地面以上结构在地下结构完成后在进行施工。,优点结构本身用来作为支撑，具有相当高的刚度，使挡墙的应力、变形减小、提高了工程的安全性，能有效控制周围土体的变形和地表的沉降，减小了对周边环境的影响。适用于任何不规则形状的平面或大平面的地下工程。可以早期展开地上结构的施工。同时进行进行地上和地下结构的施工，缩短了工程的施工总工期。不必另外架设开挖工作平台，大大削减支撑和工作平台等大型临时设施，减少费用。由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递给地基，减少了大开挖的时卸载对持力层的影响，减小了基坑内地基回弹量。,2、逆作法的特点,缺点设置的中间支撑立柱和立柱桩要承受地下结构及同步施工的上部结构的全部荷载，而且土方开挖引起的土体隆起易产生立柱不均匀沉降，对结构影响不利。所设立柱内钢骨和原设计中的梁主筋、基础梁主筋冲突，致使节点构造复杂，加大施工难度。为搬运开挖出的土方和施工材料，需在顶板多处设置临时施工孔，必须对顶板加强措施。地下工程在楼板的覆盖下进行施工，闭锁的空间使大型的设备难以进场，给施工带来不便。混凝土的浇筑在各阶段都分有先浇和后浇两种，产生交接缝，不仅给施工带来不方便，而且带来结构防水的问题，对施工计划和质量管理提出高的要求。,逆作法适用于以下场合接近开挖地点有重要结构物时。当在重要结构旁施工时，要求挡土墙变形量很小，运用逆作法施工，多采用高刚度挡土墙，逆作结构作为结构本体，本身具有很大的刚度，能有效控制变形。有强大土压或其它水平力作用，挡土支撑不稳定，需要强度和刚度都很大的支撑。开挖深度大，开挖或修筑主体需要较长时间，特别是需要保证施工安全情况下。因进度上的原因，需要在地板施工前修筑顶板，以便进行上部回填和开放路面。采用逆作法，能做到地上和地下同时施工，合理、安全、有效缩短工期，提高经济效益。,3、逆作法的适用场合和注意事项,注意事项有以下几个方面因逆筑混凝土作为挡土支撑及主体的一部分使用，故应能充分承受临时设施的自重和其他荷载，同时不能产生有害的变形，并满足主体设计上的各种条件。因施工是在顶板之下作业，作业环境差，故要充分注意施工的顺序、方法和安全。开挖要在短期内进行、把范围限制在最小限度内，不要过度开挖。考虑主体结构以外的支撑：当层高较高或地梁较高时，必须设置结构以外的支撑。在封闭的空间里，如何架设和拆除这些支撑。避免引起施工事故的发生。当斜支撑中有较大轴力时，轴力的垂直分量将会影响逆作结构及其立柱，必须对此进行验算。,4、逆作法施工步骤,其施工步骤为：一柱、二盖、三板、四墙、五底。一柱：先施作边柱（桩）护壁，（摩擦桩或条形基础桩），同时施作结构钢管柱（或混凝土柱）；二盖：将盖板置于边桩和中柱之上。为了使边桩连成一体，边桩上设冠梁。这里盖板的概念，实际上是由周边梁结构和柱上纵横梁结构及盖板结构均置于地膜之上（此时结构已倒挂于桩柱上）而组成的梁板结构；三板：开挖负一层土方后，施作中隔板地膜，在地膜上绑扎中隔板钢筋（梁板结构），浇注中隔板混凝土；（注：利用出入口或风道位置，紧贴车站结构设置竖井，破桩开马头门进入车站负一层。）,其施工步骤为：一柱、二盖、三板、四墙、五底。四墙：用不带动力的移动式边墙支架（专门设计）逐层浇筑边墙混凝土；（注：此时，作用于边桩上的部分荷载转移至边墙。）五底：在完成负一层土方、中板、边墙后施作车站的负二层土方、底板及边墙；逆作法，能做到地上和地下同时施工，合理、安全、有效缩短工期，提高经济效益。,六、明盖挖法施工工艺对比,围护桩,一层临时钢支撑,二层临时钢支撑,三层临时钢支撑,土方开挖,施工冠梁,1、明挖法施工工艺,明挖车站开挖支护顺序,明挖车站二衬施工,底板防水层施工,底板混凝土施工,混凝土中柱施作,上层砼中柱浇注,防水垫层,顶板防水层,防水层保护层,基坑回填,沥青砼路面恢复,1）边桩施工,2）破路面挖土,3）中间柱施工,5）路面恢复通车,6）挖地下一层土,7）地下一层底板施工,8）地下一层侧墙施工,9）挖地下二层土,10）地下二层底板施工,11）地下二层侧墙施工,12）地下二层地面,工程施工完成,4）顶板施工,2、盖挖逆作法施工工艺,图示逆作法施工过程,盖挖逆作法及没有太复杂技术，它是由若干简单的，原始的技术，巧妙地、有机的组合，从而形成一套完整的甚至于是完美的施工工法。确保整个车站防水系统和结构钢筋的完整和连续是第一个关键技术。通过地模预留沟槽和回填沟槽来实现的。地模：盖板、中板不需支架和模板而是就地将土体作成结构裸露形状。钢管柱的加工、运输、吊装、就位要求精度极高，不论是旋挖桩钢管基础或条形基础都有一套完整的工艺流程。确保底层深基坑开挖安全而必须采取的横向支撑或桩锚加固技术。,七、盖挖逆作法的关键技术,1、导墙必须与地板同时施作。2、边墙顶部刹尖（封顶）时在边墙支架模板上预留漏斗，待混凝土初凝前及时修凿补平。3、结构保护问题:梁板结构、边墙的外露面和迎水面都必须确保规范要求的保护层厚度。4、地膜结构组成：地膜表层结