浅谈盖挖法在上海软土基坑中的应用

浅谈盖挖法在上海软土基坑中的应用上海地区众多地铁车站修建于城市繁华地区和交通繁忙地段。该文研究了盖挖法在上海软土地区应用的关键技术,并进行了综合效益分析。盖挖法具有对地面交通影响小、经济性适中、文明施工程度高等突出特点,用于上海地区具有良好的经济效益和社会效益。0前言

盖挖法是首先修筑临时路面系统、然后在路面系统下修建地下结构的施工方法的通称。早在20世纪50年代初,盖挖法就被应用在加拿大多伦多地铁施工中。该施工方法成名于20世纪60年代西班牙马德里城市隧道施工中,又名“布鲁塞尔法”。随后在国外很多城市的隧道建设中都采用了这种方法。尤其在日本,通过工程实践,总结了一套较完整的设计施工经验。特别是路面系统、支撑系统已经标准化、产业化。国内的盖挖法是20世纪80年代中期,由哈尔滨人防系统创造性发展起来的。由于这种方法的诸多优点及工程上的成功应用,在国内的工程应用中迅速推广。广州、深圳两地在国内率先采用盖挖法实施车站,临时路面体系采用六四军梁上放置工字钢,再铺设钢板,上铺设沥青混凝土。在路面盖板下用小型挖掘机进行施工,由车站侧面的施工竖井处吊土出坑。

相对于其他施工方法,盖挖法施工具有对交通管线影响小、经济性适中、文明施工程度高等众多突出优势,在国外发达国家和地区被广泛采用。近年,上海处于轨道交通建设的高峰期,大量车站位于市区繁华地段。如采用常规的明挖顺作法施工地铁车站,将面临越来越大的交通组织、管线搬迁难题,对社会影响大。采用盖挖法施工,既能减少对地面交通和周围环境的影响,又保证施工进度和预期的技术经济效益,可以满足工程实施的要求。1上海软土地区适用性

日本应用盖挖法比较成熟,基坑开挖基层土质较好,围护多采用SMW工法,围护插入比较小,盖板体系与第一道支撑独立设置;中间立柱及围护结构不均匀沉降较小,路面体系比较稳定支撑上方专设横梁悬吊管线,刚性管、柔性管均可以采用悬吊形式。管线穿越处,围护结构缺损,采用外侧地基加固、横挡板挡土结构。

国内广州、深圳地质条件较好,盖挖法施工时可不考虑围护结构的沉隆。路面体系刚度较小,不适用于跨度较大的车站,且军用便梁间距小,无法利用盖板作施工场地,在盖板下方挖土,需通过车站出入口侧向出土,出土效率较低。

上海地铁工程具有其特殊性,车站所处地层基本为饱和含水流塑或软塑粘土层,抗剪强度低,含水量高达40%以上,具有高灵敏度、高压缩性,流变性较大。开挖过程中,土体变形较大,中间立柱桩沉降较难控制。且车站所处市中心区交通繁忙,街道下方管道密布,基坑变形要求严格,且车站施工周期短,现有的盖挖法难以直接套用,需结合上海软土地区的特点进行盖挖法应用研究。2盖挖法关键节点

上海软土特殊的地质条件和复杂的施工环境,对传统盖挖法提出了更高的要求。为此,方案实施中应关注以下关键节点,以达到经济效益与社会效益的协调。

(1)可重复利用的路面板

盖挖法能够实现的关键之一,是建造一个稳固、经济的临时路面系统。可重复利用的路面板应既能满足设计承载能力,满足强度、刚度和稳定性要求,又满足快速安装、拆卸的要求,以减小对地面交通影响,同时需要经济成本合理。

考虑支撑布置的模数及施工的便利性,标准路面板采用3m长、1m宽。可采用三种形式:型钢路面板、混凝土路面板、钢路面板。

混凝土路面板采用外包角钢的单跨预制板,安全可靠,但混凝土板自重太大,施工不便,且对纵横梁体系影响较大。钢路面板(2cm钢板)刚度较小,需按1m间隔设置纵向槽钢作横向次梁,且车行噪音较大。

型钢路面板,并排焊接5根H型钢,并且两端用平钢进行加固。不仅可以作为社会交通的路面,也可以使用于施工工地的栈桥,具有用途广泛的优点。虽一次性投入较高,但可重复利用,综合效益较好。纽史站路面盖板采用岂防滑树脂加工杏膜面技香术说,拒领能有效地达到佩减振降噪、防陕滑防水的效果庄。叹份浇组合型钢路面畜板见粗图瑞辰1牺。械路(2)伙害盖板梁和首道泡支撑关系数庭柿盖板梁与首道跌支撑可有分离茎设置、结合设盐置两种处理方索法。在地质较陶好的地区进行弯盖挖法施工按时增,将样往往将盖板梁旨和首道支撑分喘离设置。由于律土体自立性须好迹,峡宪盖板梁不承受猫水平方向的荷趁载淘,融跟仅承受以路面使的竖向荷础载辅,叼净同时将该荷载辨传递给中间立盐柱。根据施工貌所需空间要摇求徒,呢距第一道支撑一赞般设置在地表批以芒下盛幕2m霉蹈深处。在上海争这种软弱地层绍中船,榆如果不考虑盖足板梁兼作支路撑排,喂比类似于悬俭臂你庭2.5m罪开似挖握,误票将会导致土体沙侧向变形超出浇范背围驼,执蕉同时由于土体纱具有明显的流内变性公能径,污担开挖时会导致亭盖板梁上作用什有较大的轴蹦力灶,舰死对盖板梁偏不涛安磁全沈,蹈借对于控制基坑碑变形也非常不治利。乡召治盖板梁兼作首稠道支撑浇时息,怖岔必须使得该构带件能同时承受骄上部传来的竖买向荷载及基坑尝挡墙传来的水梳平荷部载休,机江约束挡墙的水盯平变红形怠,齿犹也即该构件必误须同时是抗弯紫构闷件释,研埋又要是抗压构泪件。吹霸候盖板梁可选用兴钢支撑或钢筋锅混凝土支撑形责式之,菌蚁直接搁置于立纽柱桩顶部。由别于盖板作为车驻行爬道路闹,完割易受扰优动成,指墨如果采用钢支秃撑坡,疼膜稳定性不好而驾且支撑轴力复语以施加预应抬力巡,混墨因此采用钢筋更混凝土支滚撑我,甜坑以增强盖板体梯系的稳定性和无安全燕性拥,睡花采用钢筋混凝饶土形式对控制归深基坑变形也毛是有利的。药日(3)屋妖竖向支承体系矩设置愈深驼盖挖法施工要脸求先做围护结摔构与中间立延柱惭,狡作为结构在施隔工期间的支撑膛构件。车站设稿置立柱眼桩汁,煎海与两侧围护结塔构共同构成路占面系统的竖向效支承体系。根纱据使用功旱能望,亡许中间立柱可分火为临时立柱与虽永久立柱两种蝇类烛型释,茅艇临时立柱指的泄是只在施工期关间作为临时的税支撑构灯件妹,含每施工完成后即寄拆闸除仔,掏雾而永久立柱在娇竣工之后为拌结构罪柱。幕奴博立柱结构设计挺时剥,乘付必须注意根据质施工过程中立仙柱的支承方浑式挖,矮太合理选择其结第构类型及其基嘉础类型。既保荷证立柱的强度之、刚度、稳定房性勒,约护又保证荷载能兰有效地传递给泼柱下基础。立沸柱桩在上部荷茎载及基坑开挖标土体应力释放网的作用技下肠,觉易发生沉降与抬臣升嫩,勾刚同时立柱桩承的载的不均妙匀舍,附道增加了立柱桩匠间及立柱桩与猫地下墙之间产覆生较大差异沉瓣降的可企能氧,烤父若差异沉降过盟大赖,台地将会对路面体挣系产生较大的倍附加应窑力个,拜石严重时会影响脾安全。立柱桩默之间及立柱桩政与围护结构之声间的差异沉降写不宜大叮于浇债20mm适,通且不宜大绳于棍1/400拾再桩距。因宫此页,然镜如何减少中间奶立柱桩、围护溜结构哪的沉降以及差传异沉艰降顾,春迫是盖挖法施工臭的要点之一。滋腔吵随着基坑的开螺挖封,烛侧立柱自由长度类增施加呆,灵部会发生失腾稳惑,宪托因新此巷,舒授为增加立柱的孔稳定扎性春,殃彩在每一道支撑钓标高微处贞,裹胆设置纵向连系愈梁与支撑、立株柱形成稳定的婶空间约系束农,痰宰减小开挖阶段殊立柱的长细热比提,责理以保持立柱稳辆定。瞒3基钻车站应用实例守积抢愚园路车站为盖地下三层岛式膜车来站超,沫霞站前设单渡线瓶。车站净灿长矛肤275.5沾m齿,觉雪净耳宽撞13.逢1俯～预19.65刷m兼,仅北标准段基坑开植挖深度约览为优龄23.5m戏。俭划鲁车站位于江苏皱路下方。江苏迹路为城市主干捎道炊,库恐是上海桑市蜂“且三纵三座横杀”钟主干道税中驾“附西吗纵穿”常的一部分。现祸状简道路勇宽冤捏24m抖,驾规划眨道路累红线宽度汽为驴常42m淋。施工期间不障允许封隔交舒,消眠交通组织严格筋按照占一还一下的原则进左行德,元串始终保证江苏零路壤交通茫通行能力。坏

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脸剧经过综合分愿析填,洗与采用盖挖顺作绣法施工可以满利足交通组织的液要痒求贝,火酒同时保支证访2压造年内完成土建奏施工。将车站徐主体讨结构率顶板上方一半忠基坑宽度设置勺临时路面系扭统评,袖研保证路面季交通违可正常运轨行萍,如承在临时路面下苏方续,迈狭明挖顺作施工茫车站内部债结构津。艺志辟谱愚园路站总平璃面示意见牧图恢州2罩。婚复熟愚园路站采用愿组合型钢盖板爹体系。虽一次曾性投入较淡高叼,灿替但可重复利左用听,渔粮综合效益较好喂。盖板尺寸根皱据覆盖宽度进丧行计附算挡,在栋主要营有题2000×饲1000×2稻00(mm自)委莫和康3000×撞1000×2征00(mm裙)充蔽两种。盖板铺磁设布置见骑图葵答3泻。搅罚贡盖板主梁兼作怜基坑的首道支吐撑芽,笼遍采用钢筋混凝典土支翻撑悉,宫勺以增强盖板体虏系的稳定性、仔安全性。方挺唐车站设置立柱笔桩斑,织葵与两侧围护贩结构旗共同构成路面栏系统的竖向支姓承体系。立柱什桩采用临时立恒柱和永久立柱觉结合的方滑式烟,宰秘这种方式保证揪了车站顶板和膏楼板施工状态企与使用状态内云力分布相稿近因,昨汉以减小车站后棋期沉降。魄4无友综合效益分析由旨喷江苏路编规划宽宽毒静42m际,广滋由于部分暂建筑锦物侵入红线无振法拆锄除雹,留左道路最不利部没分均仅晓拒39m纯须宽。如果采用乒明挖顺筑法施皱工继,申车施工场地最小穴宽度需唇要价税28m请,补剩余临道路朗宽郊度狱椒14m斑,卫纱根本不能满足株交通组织的要产求。同辆样糕,咽确如若采用逆筑夜法施抚工惰,填宿不仅施工速度酸慢识,险愤费用昂农贵鸣,挡好而且稳有敌桌6已～怎8楚氏个月不能保证殊社会身交通谢。采用盖挖法璃施迈工薄,迹胖在保证江苏路献需要的最小刺道路软宽度翻约寺弃22m影敏的同污时庆,改美还能提供车厕站书魄7m步详的施工场地。蜘车站施工可以庸在洽2集拾年内完施成欠,餐晌与采用明挖法甘工期基本相同叔。希航衬明挖顺作、传顶统逆作和盖挖基法的工程投资牌来刊看薯,擦手经初步测算愚伶园路站基坑的把总舌费极昂用睛熔分锁题别范侧为搬3500宿逢万元桌、寒4500行散万元困、黎4200耗宏万元。由于江否苏路为上海南笔北向的交通要满道希,石简若实行封道施欠工一年以奔上闭,耗棵据不完全测双算助,忌恳仅败交通弊绕道和道路拥哑挤几项引起的饭社会经济效益该损失将达数亿往元之多。若采匹用传统逆作法泻施自工酱,怎寿其损失相对将望减少。本文推延荐采用的盖挖呀法不仅保障了派道路趁的畅务通待,首然同时还还可提紧供况奇7m技却的施工场英地岩,棍习减少了施工期羞间的借地投入老。按照国内学赔者对社会经济壶分析的研幸究井,森脖按基础设施项朗目工程本身投喷入与可发挥的搭社会经济效益垮的扩大比例竿达扁1衬∶乐3饭的效应分难析语,顷帽盖挖法施工虽啄然工程投入购大宁,邮菌但针对该车站谱的社会经济效乱应远超传统的干施工方案。瑞字膊采用盖挖法施纲工与常用施工秤方法比较详