地铁盖挖逆作法施工技术

1、3-2-15 地铁盖挖逆作法施工技术1 前言1.1 盖挖法原理盖挖法施工技术是用连续墙、钻孔桩等形式做围护结构和中间桩，然后设置盖板，在盖板、围护、中间桩保护下进行土方开挖和结构施工。盖挖法结构施工有逆作与顺作两种施工方法。逆作法是指按土方开挖顺序从上层开始往下进行结构施工；顺作法是指在土方全部开挖完成后，从底板开始结构施工。1.2 盖挖逆作法的技术特点 对围护结构和中间桩柱的沉降量要求严格，以免对上部结构造成不良影响。 中间柱如为永久结构，安装就位困难，施工精度要求高。 为了保证不同时期施工的构件相互间的联结达到设计的状态，各种施工误差要控制在较小范围内，并有可靠的联结构造措施。 除在非常软

2、弱的地层中，一般不需再设置临时横撑。 由于是自上而下分层建筑主体结构，故可利用土模技术。 挖土和出土往往是决定工程进度的关键工序。1.3 盖挖逆作法的优缺点1.3.1 盖挖逆作法的优点 由于结构本身用来作为内支撑，所以它具有相当高的刚度。这样使围护结构的应力和变位减小，提高了工程施工的安全性，也减小了对周边环境的影响。同时施工是在顶板和围护结构保护下进行的，安全可靠，不受外界气象条件的影响。 适用于任何不规则形状平面或大平面。 已作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。1.3.2 盖挖逆作法的缺点 需要设临时立柱及立柱桩，增加了施工费用。且

3、由于支撑为建筑结构本身，自重大，为防止不均匀沉降，要求立柱具有足够的承载力。 混凝土的浇筑在逆作法施工的各个阶段都产生先后交接处，这不仅给施工带来不便，而且出现结构、防水等问题。1.4 盖挖逆作法的适用范围盖挖逆作法的采用要从周边环境条件、地质条件、工期、造价、安全性、建筑物规模形状等多方面进行探讨研究。以下情况可采用盖挖逆作法。 大平面的地下工程一般说，对开挖平面的一边边长超过100m的大面积工程，由于平面为大跨度，内支撑长度将超过其适用界限。 大深度的地下工程大深度开挖时，由于卸除了大量的土重，基底会产生回弹现象，这将使建筑物在工后出现中央下凹的现象。采用逆作法，逆作结构的重量置换了卸除的

4、土重，因此它能有效地控制这种现象。随着开挖深度的增加，侧压也就随之增大，对内支撑的强度和刚度要求就会很大。而逆作法是以结构本体作为支撑，具备了相当大的刚度。 复杂形状的地下工程当平面形状是一种复杂的不规则形状时，内支撑的压力传递就很难进行。采用逆作法，结构本体就是与平面形状相吻合的钢筋混凝土或型钢钢筋混凝土支撑体系，大大提高了安全性。 周边状况复杂、环境要求高的工程当在要求围护结构变形量特别高时，采用逆作法施工，逆作结构作为结构本体，本身具有很大的刚度，能有效地控制整体变形，从而减少了对周围环境的影响。2 盖挖逆作法施工工艺流程2.1 工艺流程先施工基坑的围护结构和中间桩柱，围护结构多采用地下

5、连续墙或帷幕桩，中间支撑则多利用主体结构本身的中间立柱。开挖表层土至主体结构顶板底面标高，可利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板同时作为一道强有力的内支撑，防止围护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。施作围护结构及中间柱土方开挖至顶板标高顶板地模顶板结构钢筋混凝土待顶板砼达到设计强度后开挖下层土石方至中板标高中板地模中板结构钢筋砼待中板砼达到设计强度开挖下层土石方至基底施作底板垫层砼底板结构钢筋砼施作站台层侧墙施作站厅层侧墙。两层双跨结构施工顺序参见图2-1。图2-1 施工顺序图2.2 土方开挖及运输2.2

6、.1 明挖层土方施工第一层采用机械一次性分幅开挖。2.2.2 盖挖土方施工 开挖方法一般利用两端风道作运输坡道，小型机械开挖，小型运输车辆装车外运土方。有作业条件时采用挖掘机放坡开挖，直接装车运输；放坡不能开挖部分采用机械台阶后退法开挖，汽车外运；端头剩余部分采用小型机械开挖，人工配合，垂直起吊，再装车外运。 临时道路为向车站内进料出碴，在两侧分别设置一条运输坡道，坡道纵坡根据现场条件一般为812%，设单侧排水沟。由于坡道使用时间较长，并且为盖挖施工生命线，道路需进行硬化处理。 放坡开挖段施工施工时从两端引入临时施工便道至开挖层底部。然后用小型机械将土方挖除，作为会车场地和材料临时存放场所。再

7、从两端向中部掏槽开挖至分层底部，然后利用挖掘机开挖两侧土方，浇筑结构混凝土。如此层层循环至基底。 台阶法开挖段施工不能放坡开挖部分采用台阶法施工，由一端向另一端分台阶后退法施工。 端头垂直提升段土方施工端头不能直接用机械开挖外运的土方采用小型挖掘机配合人工挖装到提升斗内，垂直提升转运。2.3 中间桩柱施工中间柱的施工是逆筑法施工的关键工序，中间柱是车站施工阶段主要受力构件，其单柱设计承载力达1000t以上。因此，钢管柱加工及安装精度和混凝土质量等要求很高，施工工艺复杂，技术难度大。中间柱常采用挖孔工艺。挖孔穿越流塑状淤泥时，采用缩短进尽、超前插打护壁钢筋、循环进尺控制在0.3m等技术措施，以顺

8、利通过软弱地层。在通过流砂层时采用缩短进尽、控制作业时间、在超前插打的钢筋背后采用填塞稻草、加速凝水泥堵塞等措施，保证挖孔施工顺利通过流砂层。 中间柱的施工测量挖孔精确定位，测量严格执行“三级”复核制，精确测定桩心十字线。钢管柱加工时将钢管的中心十字线标定于钢管上，定位基座先和钢管柱试拼装，并将钢管柱的十字线标定于基座上。钢管柱安装时用钢管的十字线对基座十字线。 钢管柱安装操作程序 挖孔至设计标高后吊放中桩钢筋笼、连接中桩和中柱的小钢筋笼，准确定位后采用临时固定措施固定。 灌注中桩基混凝土至略低于基座底，并在混凝土初凝前预留基座固定螺栓孔。 待中桩混凝土达设计强度70以后，安装定位基座，埋设固

9、定基座的螺栓孔，用水泥砂浆找平基座，并用1.0m水平尺检查其平整度，要求控制在2.0mm以内，找平砂浆采用M30高强砂浆。 吊放安装钢管柱，柱底直接和基座焊接，柱顶以下1.0m对称用可调式支撑固定。 灌注施工缝至桩基顶部位的混凝土，然后灌注钢管内微膨胀混凝土。 安装预留柱顶与顶板连接的钢筋笼并固定，安装柱顶钢盖板，焊接固定后压浆成柱。 钢管柱混凝土灌注中间桩基采用普通混凝土窜筒溜放灌注，人工下到孔底捣固。钢管柱采用高抛无振捣自密实混凝土灌注，灌注技术措施如下。 钢管柱采用微膨胀混凝土灌注，坍落度1518cm，粗骨料粒径为15mm。 采用混凝土运输车运输灌注混凝土，每大于0.7m3抛落灌注一次。

10、为充分排出钢管内混凝土中的气泡，用小型振捣器对称振捣钢管外壁；柱顶抛落高度小于3.0m处始用插入式振捣捧充分振捣。2.4 地模施工2.4.1 地模施工工艺 基坑开挖至顶板结构底面以下2030cm，将局部的淤泥挖除并换填碎石。 按板底结构形状整平基坑底面，回填第一层30cm厚6的水泥石粉垫层，用小型打夯机压至密实，现场以机械夯压至此层无明显下沉和隆起时为止。 按顶板施工时的结构轮廓尺寸放线开挖沟槽并砌砖加固。 养护后，回填第二层约20cm厚6的水泥石粉，夯压至无明显下沉和隆起时止。 按结构底面尺寸放出轮廓线和控制线，并沿图中所示的位置精确施作控制砂浆带，其余部分则依据砂浆带找平成型，并在初凝前提

11、浆压光，砂浆厚度控制在25cm。2.4.2 地模施工技术措施 土模施工及板混凝土施工期间，将地下水控制在土模最低处垫层底以下0.5m左右。 机械开挖尽量一次成型，避免二次开挖扰动原状地基，增加换填工程数量和施工难度。 为防止混凝土施工时，土模两端土体隆起，土模垫层向顶板施工分段外延伸2.0m以上，并将垫层作成台阶形，以利土模稳定。 土模按板底预留沉降量，并沿纵向和横向设置预留上拱度，为保证车站净空，顶板施工时将净空尺寸适当加大。 土模表面在砂浆初凝前二次提浆、压光，并在上钢筋前均匀涂刷高级乳化油脱模剂，以防止土模与混凝土的不分离。2.5 顶板、中板及底板施工逆作法车站由于采用了地膜施工技术，其

12、结构顶板、中板、底板的施工就和明挖结构的底板施工相类似，故不再赘述。2.6 内衬墙施工 桩间填平围护结构是车站结构防水的第一道防水屏障，围护结构的防水质量与效果直接影响内衬墙的防水质量及施工。围护结构的填平及防水处理措施如下。 主体土石方开挖时，随开挖随凿除侵入衬墙范围的围护结构。 采用快速凝结水泥砂浆或注浆等治水措施封堵围护凹槽渗漏水处，难于达到防水效果处可先采取埋管排水处理。 采用喷射混凝土填补平整。 内衬墙钢筋施工衬墙上下接口预留了衬墙钢筋，将预留的钢筋焊接起来即可。 内衬墙模板支撑为避免内衬墙穿墙拉杆处渗漏水，内衬墙模板采用水平支撑方案。 混凝土浇筑及接口处理 凿除内衬墙预留接口处衬墙

13、的松散混凝土，并将施工缝修凿直成一条水平线，接口处修凿成斜坡开口状，按设计要求安装止水条。 混凝土浇筑前清洗上下接口并用高压风吹干墙内积水，衬墙采用泵送混凝土从浇筑窗口或从接口处直接入槽浇筑，插入式捣固器捣固。 接口处采用微膨胀混凝土浇筑，并且接口处混凝土初凝前进行二次捣固震捣，以确保接口处混凝土密实。3 关键技术要点3.1 中柱垂直度控制 让钢立柱悬空，用目测确认其垂直度。 悬挂长的铅垂来确认其垂直度。 用倾斜计测定安装在钢柱中心的测定管的倾斜度，来确认其垂直度。3.2 结点施工在整个主体结构形成框架以前的施工阶段，车站结构顶板、中板及底板均通过围护和中间柱受力，所以逆筑法施工的结点施工质量

14、非常重要，关系到逆筑法及整个车站施工成败。3.2.1 顶板与中柱、围护桩结点顶板与中柱、围护桩的结点连接措施详见图3-1所示。图3-1 顶板与中柱、围护连接示意图顶板结点施工方法及技术措施如下。 围护桩施作时预留桩顶钢筋，在围护桩顶设置圈梁，顶板钢筋伸入到圈梁中，顶板与围护桩通过设置在桩顶的圈梁连接成一个整体。顶板施工时，清洗及凿毛桩顶和预留钢筋并保护好该预留钢筋；先绑扎圈梁钢筋再安装顶板钢筋，以确保板钢筋在圈梁中的锚固长度。 顶板与中柱的连接则通过设置在柱顶的中纵梁连成整体。顶板钢筋绑扎前，先清理中柱预埋钢筋，再绑扎中纵梁钢筋，而板的钢筋则通过中纵梁。 结点处混凝土同顶板混凝土一同浇筑，并用

15、插入式捣固器加强捣固，确保结点处混凝土质量。3.3.2 中板与中柱、围护桩的结点逆筑法施工方法中中板受力复杂，为确保中板安全，往往在中板结点处采用了多种综合技术措施，其结点构造如图3-2所示。暗梁 中板钢筋 中板 施工缝 牛腿 钻孔桩 预埋在钻孔桩钢筋笼上的钢套箍 钻孔桩钢筋 钻孔桩内预埋钢筋中板与排桩结点焊缝 梁顶通长筋 梁底通长筋 焊缝hf=10mm 下腹板 下加强环 板横筋 连接钢筋 上腹板 上加强环 钢管柱中板与中柱结点图3-2 中板与围护桩、中柱连接示意图中板结点施工方法及技术措施如下。 中板与围护桩结点 孔桩钢筋笼上精确设置与中板接驳的预埋钢筋及预埋钢套箍，并采取定位、加固及保护技

16、术措施确保中板接驳预埋件水平及方向正确。 中板土模施工前，将结点处孔桩混凝土保护层凿除搬出预埋钢筋至水平接驳位置，并将接口桩身凿成10cm的台阶。 中板钢筋施工前清理预埋钢套箍并焊接围护桩支撑牛腿钢板；先按设计要求绑扎暗梁钢筋，再绑扎板钢筋，并将水平横向钢筋与预埋钢筋焊接，不能焊接的预埋钢筋则按设计要求搬入衬墙接口暗梁中。 中板与中柱结点中板与中柱的连接结点是通过在钢管柱上焊接钢牛腿，钢牛腿设置中纵梁，板钢筋穿过中纵梁形成受力整体。钢牛腿直接焊接于钢管柱身，纵梁钢筋焊接于钢牛腿环板上，结点施工时采取以下措施控制焊接质量。 施焊前对焊接构件处中柱钢管用钢刷进行除锈，除污处理。 用电焊机分段分层施

17、焊腹板与环板。钢牛腿结点板与钢管柱连接全部为焊接，长、厚焊缝分段分层施焊。焊接时钢管柱已承受较大荷载，因此，所有构件均对称施焊，以避免焊接时产生大量的热量引起钢管柱不均匀变形。 牛腿焊接完成检查验收后，再将中纵梁钢筋与结点板焊接，绑扎中纵梁钢筋。 结点处混凝土同中板混凝土一同浇筑，并用插入式捣固器加强捣固，确保结点处混凝土质量。3.3.3 底板与中柱、围护桩结点底板与中柱、围护桩的连接结点与中板类似，底板与围护桩连接仅依靠设置在钻孔桩桩身的预埋钢筋。底板结点施工方法及技术措施同顶板、中板结点。4 劳动力组织和机具设备配置4.1 劳动力组织劳动力根据具体工作量、工作面情况、工期等要求配备。参见表

18、4-1。表4-1 劳动力配备表序号工种数量序号工种数量1起重工127电焊工302钢筋工258木工103汽车司机209架子工84混凝土工810普工205电工411机械工86测工412领工员44.2 机具设备配置机具设备配备仅供参考，参见表4-2。表4-2 机具设备配备表序号设备名称数量序号设备名称数量115T自卸汽车208电焊机142湿喷机295T电动葫芦23卷扬机410指挥车14测量仪器1套11PC-220挖掘机45HD-550挖掘机212PC-60挖掘机16钢筋加工机械2套13混凝土运输车67输送泵25 安全注意事项5.1 施工现场安全措施 施工现场的布置符合防火、防洪、防触电、防雷击等安全

19、规定的要求，现场的生产、生活用房、仓库、材料堆放场、修配间、停车场等临时设施，应按总平面布置图进行统一布署。 施工场区内的地坪、道路、仓库、加工场、材料场、水泥堆放场、基坑四周均采用砂浆或砼进行场地硬化，危险地点悬挂警示灯或警告牌，有人经过的坑、预留孔洞设防护围栏和明显的色灯警示。在醒目的地方设置固定的大幅安全标语及各种安全操作规程牌。 根据国家颁布的安全规程，结合工程实际，编印通俗易懂的安全防护规程手册。 具体制定各项安全施工规则，经常检查安全施工执行情况，对职工进行安全教育，组织有关人员学习防护手册，并进行安全作业考试，考试合格的职工才准进入施工作业面作业。 重视水文、气象资料，根据气象特

20、点制定防洪预案，若发现有可能危及人身、工程和财产安全的灾害预兆时，立即按防洪预案实施和采取切实可行的防灾害措施，以确保人身、工程和财产的安全。 定期举行安全会议，适时分析安全工作形式，指定有关管理人员，队长和安全员参加，并做好记录，各作业班组在班前班后对该班的安全作业情况进行检查和总结，并及时处理安全作业中存在的问题。 加强安全检查，建立专门安全监督岗，实行安全生产责任制。遇有特别紧急的事故征兆时，停止施工，采取措施确保人员、设备和工程结构安全。 施工现场的生产、生活区按消防法有关规定，设置消防池和配备足够的消防设施，明确消防责任人。 住房、库棚、料场、修理间等消防安全距离应符合消防法有关规定

21、。 氧气瓶不得沾染油脂，乙炔瓶安装防回火安全装置，氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，隔离存放的距离应符合有关安全规定的要求。5.2 施工机械安全控制措施 车辆驾驶员和各类机械操作员持证上岗，对驾驶员、机械操作员定期进行安全教育。 机械设备在施工现场集中停放。 起重作业严格执行建筑机械使用安全技术规程和建筑安装工人安全技术操作规程中的有关规定和要求。 使用钢丝绳的机械，定期进行保养，发现问题及时更换，用钢丝绳起吊、拖拉重物时，现场人员要远离钢丝绳。 设专人对机械设备、各种车辆定期检查、维修和保养，对查出的隐患要及时进行处理，并制定防范措施，防止发生机械伤害事故。5.3 施工用电的安全技术措施施工现场临时用

22、电，严格按施工现场临时用电安全技术规范中的有关规定办理。 现场临时用电线路的安装、维修、拆除由取得特殊工种上岗证的专职电工进行操作。 所有电线路采用“三相四线制”，机电设备按“一机一闸一漏电”设保护装置。架设的电力线路符合有关规定要求。 变压器设置围栏，设门加锁，专人管理，悬挂“高压电危险、切勿靠近”的警示牌；变压器设接地保护装置，其接地电阻不大于4欧姆。 室内配电柜、配电箱前设绝缘垫，并安装漏电保护装置。各类电器开关箱和电器设备，按规定设接地保护装置，电源开关箱加锁。 检修电器设备时停电作业，电源箱或开关握柄上悬挂“有人操作、严禁合闸”的警示牌或派人看管，严禁带电作业。5.4 高处作业安全措

23、施 高处作业人员戴好安全帽、系好安全带、穿防滑鞋。 禁止其它无关人员进入施工现场。 在基坑边缘0.8-1.2m处，设置防护围栏，围栏高度不小于1.2m，要求牢固、结实、可靠。 从事架子、起重作业人员，定期检查身体，持证上岗。 作业平台上的脚手板采用满铺，且平顺、牢固、无探头板。施工搭设的梯道，脚手架、防护栏、安全网等防护设施符合安全要求，经安全员检查合格后方可投入使用，工程施工应严格执行建筑施工高处作业安全技术规范和建筑安装安全技术操作规程有关规定。 基坑内施工的人员上、下班设专用的斜道或梯道。 高处作业面上用的料具放置稳妥，小型工具、材料随时放入工具袋内，传递料具安全可靠。 拆除建筑物自上而

24、下进行，并注意防止其它部分坍塌；拆除建筑物的栏杆、楼梯、模板、脚手架等，要和整体拆除程度相配合，不能先行拆掉，建筑物的承重支柱和横梁，要待其所承担的全部结构拆除后方可拆除。 夜间作业保持良好的照明，基坑周围悬挂醒目的安全警示牌和警示灯。 高处作业使用的各种机电设备，钢丝绳等设备按有关规定、要求办理，并指定专人负责检查，发现问题及时更换、处理。6 工程实例6.1 工程简介广州地铁一号线农讲所车站全长247.10m，位于广州市繁华商业区的中山四路南侧，平行中山四路横跨德政路道路面下，东侧为毛泽东农民运动讲习所旧址，东南为省实验中学和JY8物业开发地块、西北为明珠购物世界和JY6地块。西南为JY7地

25、块。其站址环境相互关系如图6-1。图6-1 站址位置示意图车站处于3单坡直线段，双层双跨岛式站台，标准段结构宽度19.2m，由于盾构过站要求东端结构宽度为26.7m，西端结构宽度为23.2m，车站平均挖深16.0m，围护结构采用1.25m的钻孔桩和在钻孔桩之间作旋喷桩的联合围护结构。钻孔桩间距400mm，旋喷桩桩径为800mm，共计钻孔桩334根，旋喷桩334根，车站主体结构顶板厚800mm，中板厚400mm，底板厚900mm，侧墙厚600mm，砼设计标号均为C25、S8。根据工程地质勘察报告，该站地质情况复杂，地层自上而下分层大致为：（1）杂填土层，厚1.3m7.0m，直接覆盖于淤泥层上。（

26、2）淤泥层，厚1.5m10.30m，软塑流塑状，平均天然孔隙比为e=2.03；压缩系数a=2.23Mpa；属高压缩性土；（3）砂层呈透镜状分布，层厚1.5m4.0m；（4）粉质粘土层，厚1.5m4.0m；（5）粘土层，厚1m5m。（6）岩层：有强风化及中风化，层厚度不等，顶面埋深718.5m。地下静止水位在地表以下0.9m2.8m。车站设计埋深，顶板全部位于流塑淤泥层中，中板部份位于淤泥层中，此层系典型的高压缩性软土。不宜作为天然地基。本站为地下双层双跨矩形钢筋混凝土结构，中间设700mm单排钢管柱，柱间标准间距为8.0m。农讲所车站是广州地铁一号线唯一采用全盖挖逆作法施工的车站。6.2 施工情况本站采用盖挖逆作法施工。围护结构钻孔桩采