摘要: 城市地铁是我国近些年城市市政建设的重点，地铁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。本文重点探讨了盖挖逆作法的施工技术，对施工的关键技术问题进行了阐述。希望为地铁车站工程盖挖逆作法施工提供参考。
关键词：地铁车站；盖挖逆作法；关键技术
1、引言
随着社会经济的发展，现代交通拥挤问题日益突出，修建地下铁道已成为解决该问题的有效途径之一，地铁车站是城市地铁重要的组成部分，其修建技术尤为关键，特别是在环境及其复杂的松散地层中，修建大型综合性地铁车站的施工技术问题越来越受到重视。在繁华的闹市区修建地铁车站，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。本文将对有关地铁车站的盖挖逆作法施工技术作简要的阐述。
2、盖挖逆作法的优缺点
2.1 盖挖逆作法的优点
①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。
②适用于任何不规则形状平面或大平面。
③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。
2.2盖挖逆作法的缺点
①需要设临时立柱及立柱桩，增加了施工费用。且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。
②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。
3、盖挖逆作法施工工艺流程
先施工基坑的围护结构和中间桩柱，本车站围护结构多采用地下连续墙或钻孔桩+旋喷桩刚柔相济的联合围护结构，中间支撑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。
4、盖挖法的关键技术问题
4.1围护结构
由盖挖法的施工工艺流程可以看出，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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是无论怎样，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。
4.2沉降控制
立柱桩之间以及立柱桩与地下围护结构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。
4.3地下围护结构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，因此有必要对地下围护结构侧向位移和周围土层位移采取及时的控制措施。
4.4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。
4.5土方开挖
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 m³、0.15m³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 m³，这中间挖土工序必须预先设计作业图，统一控制挖土位置与速度，就可以极大地提高挖土效率。
4.6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。例如根据现场施工经验，一般顶板结点施工方法及技术措施如下：
①围护结构施作时在结构顶预留钢筋，在围护结构顶设置圈梁，顶板钢筋伸入到圈梁中，顶板与围护结构通过设置在顶部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。
②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。
③ 结点处混凝土同顶板混凝土一同浇筑，并用插入式捣固器加强捣固，确保结点处混凝土质量。
5、总结
采用盖挖逆作法施工使工程能在复杂周边环境条件下，很好地控制了基坑施工对周边环境的影响，确保了交通畅通的周边建筑的安全。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。
作者简介：
涂军云（1988-），男，大学本科学历，助理工程师，主要从事工程施工技术及管理工作。
论文作者:涂军云
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/19
标签：顶板论文; 结构论文; 立柱论文; 作法论文; 地下论文; 钢筋论文; 土层论文; 《基层建设》2016年13期论文;