摘要：城市地铁车站往往修建于建筑物密集地区和交通繁忙地段，施工期间对交通、环境的影响以及对周边建（构）筑物的保护已经成为地铁车站建设的一大制约因素。盖挖顺作法施工可以最大限度的减少对地面交通的影响，消除施工对周边居民的噪声干扰，较好的控制基坑变形，较好的保证周边建（构）筑物的安全，现已成为国内外城市地铁建设中解决上述问题的一种切实可行的有效的施工方法。本文通过介绍盖挖顺作法中几种铺盖体系的优缺点及适用范围，突出了轻型预制铺盖体系的优越性，在实际工程中取得了良好的预期效果。
关键词：地铁车站；盖挖顺作法；轻型预制铺盖体系；交通疏解
0引言
中国国内地铁建设如火如荼，运营里程和在建里程都居世界首位，建设规模庞大。在繁忙的都市修建地铁车站通常具有工期紧张、交通不能中断、安全要求高、环保要求高等特点，因此盖挖顺作法施工已经在国内外得到普遍应用，并取得了良好效果。盖挖顺作法是盖挖法施工中最常见的、也是应用较多的一种方法，常用的铺盖体系有贝雷梁铺盖体系、临时混凝土铺盖体系、车站顶板铺盖体系、轻型预制盖板体系。地铁车站所处位置工程地质条件、水文地质条件、周边建（构）物、地下管线、交通状况等都具有唯一性，工程实践中如何选用铺盖体系形式，才能达到安全、经济、适用、环保等要求，是工程实践中一个非常重要的课题。
1 四种铺盖体系简介
1.1 贝雷梁铺盖体系
贝雷梁体系由主梁、次梁、路面钢板和竖向支撑组成。主梁是贝雷梁体系中最主要的承重构件，由贝雷片拼装而成，贝雷片标准尺寸为1500mmX3000mm，可以根据具体工程的跨度、受力大小等选择单排单层、单排双层、双排单层、双排双层等组合形式，并根据计算结果合理设置主梁间距。一般设置两种次梁，分别采用I25a工字钢和I12.6工字钢。在贝雷梁上铺设横向I25a工字钢，间距1500mm；在I25a工字钢上铺设纵向I12.6工字钢，间距300mm。I25a工字钢与贝雷梁之间、I12.6工字钢与I25a工字钢之间应采用可靠连接。在I12.6工字钢上铺设一层12mm厚的钢板，作为路面板。车站基坑宽度一般在20米左右，所以贝雷梁一般可以支撑在车站基坑两侧围护桩上，此时围护桩的深度应考虑行车荷载；如果基坑宽度过大，可以在贝雷梁中部设置临时钢立柱，钢立柱可以采用型钢柱、格构柱、钢管柱等，其基础一般采用钻孔灌注桩。
1.2 临时混凝土铺盖体系
临时混凝土盖板体系由面层、盖板和竖向支撑组成。盖板采用混凝土梁板体系，由主梁、次梁和混凝土板组成，同时可兼做车站基坑第一道支撑。混凝土板与支护结构之间一般采用“固接”。梁板体系布置由计算确定。面层作为直接承受车辆荷载的构件裸露在地表，与周围地面齐平。为了保证汽车在盖板上行驶的舒适度以及环境美观要求，需要考虑对盖板表面进行处理，从而保证整个盖板路面的美观、平整，以及汽车行驶的舒适性。一般采用沥青混凝土面层、水泥混凝土面层。竖向支撑系统由支护结构和钢立柱组成，支护结构设计应考虑行车荷载；钢立柱可以采用型钢柱、格构柱、钢管柱等，其基础一般采用钻孔灌注桩，钢立柱沿车站纵向间距由计算确定。
1.3 车站顶板铺盖体系
车站顶板盖挖体系由道路结构、车站顶板和竖向支撑组成。由于车站顶板一般情况下都有一定的覆土，因此在车站顶板施工完毕后需恢复道路，道路结构按城市道路要求进行设计施工，同时市政管网需同步恢复。地铁车站顶板一般采用单向板体系，车站顶板与支护结构之间一般采用“简支”，车站顶板厚度应考虑临时施工工况和永久使用工况。车站顶板施工时需预留与侧墙、结构柱的连接条件。竖向支撑系统由支护结构和钢立柱组成，支护结构设计应考虑行车荷载；钢立柱可以采用型钢柱、格构柱、钢管柱等，其基础一般采用钻孔灌注桩；钢立柱可采用临时柱也可采用永久柱，也可采用临时柱与永久柱结合方式。钢立柱沿车站纵向间距由计算确定。
1.4 轻型预制铺盖体系
轻型预制盖板体系体系由盖板、面层、盖板次梁、盖板主梁以及竖向支撑组成。盖板形式有钢盖板、钢混凝土混合盖板、钢筋混凝土盖板等。钢盖板为纯钢结构板，可以为格栅板或者型钢拼接成的盖板；钢混凝土混合盖板则是在钢板槽里浇筑混凝土形成的盖板结构；钢筋混凝土盖板则按一般混凝土结构设计原理设计的盖板结构。面层同“1.2.2”。为与盖板方便连接，盖板次梁采用H型钢纵梁；H型钢纵梁间距以盖板宽度为模数一般取2m和3m。盖板主梁一般采用钢筋混凝土梁，可以增强盖板体系的稳定性和安全性。同时盖板主梁兼做车站基坑围护结构支撑体系的第一道支撑，采用钢筋混凝土形式对控制深基坑变形也是有利的。盖板主梁与支护结构之间采用“固接”，沿车站纵向间距由计算确定。竖向支撑系统同“1.2.3”。
2 四种铺盖体系的设计可行性
贝雷梁铺盖体系、临时混凝土铺盖体系、车站顶板铺盖体系、轻型预制铺盖体系四种体系均可根据《城市桥梁设计规范》选用城－A级荷载计算，若铺盖体系覆土厚度超过2.5米也可采用20kPa均布荷载进行简化计算。计算可采用迈达斯（MIDAS）等软件。
调查可知已施工完成并运营的地铁车站中采用的上述铺盖体系计算理论、计算软件等都较为成熟，本文不展开对每种铺盖体系的计算分析。
3 四种铺盖体系的施工可行性
根据对国内轨道交通在建城市如北京、上海、广州、深圳、成都、南京等的调查可知，贝雷梁铺盖体系、临时混凝土铺盖体系、车站顶板铺盖体系、轻型预制铺盖体系四种体系在施工现场有条件的情况下施工技术都较成熟，施工技术是可行的。
4 轻型预制铺盖体系应用实例
成都地铁7号线某车站因交通疏解需要采取局部盖挖法施工，当时业主要求采用车站顶板盖挖法，但是在区间盾构吊装孔处采用车站顶板盖挖法有诸多制约因素：一是在盾构吊装时临时占用道路时间要求非常短，而拆除铺盖体系工期长；二是铺盖体系的拆除对车站内部结构及设备安装施工影响较大；三是需在盾构接收范围内设置临时立柱，造成盾构接收时间的不确定性，从而增加安全风险。为此，本工程在区间盾构吊装孔处的盖挖采取了轻型预制盖板体系，设计情况详见图1、图2。
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图1 铺盖体系剖面图
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图2 预制钢盖板详图
根据工程施工追踪情况来看，本工程轻型预制铺盖体系施工工期仅3天，约为车站顶板铺盖体系施工工期的1/2，且不需要养护时间即可通车；拆除工期仅1天，约为车站顶板铺盖体系拆除工期的1/3；在施工过程中产生的噪声和扬尘较少；拆除后的建筑垃圾较少，仅有混凝土支撑梁产生的垃圾；拆除后的轻型预制板可用作其他工程，可以重复周转使用。
5 四种铺盖体系的对比分析
通过以上介绍，结合实际工程的设计和施工经验，现将四种铺盖体系的对比分析详见表1：
表1 四种路面体系的特点对比分析表
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为了更详细的表述四个铺盖体系的特点、优缺点等，对上述对比分析表做出补充说明：
1）贝雷梁铺盖体系和轻型预制铺盖体系的构件都是预制拼装的，施工速度快；临时混凝土铺盖体系和车站顶板铺盖体系均为现浇混凝土结构，施工速度慢。
2）车站顶板铺盖体系由于顶板是永久性结构，受很多专业和系统的影响，必须等到车站主体方案最终稳定下来之后方可开始设计铺盖体系，设计周期长。
3）贝雷梁铺盖体系和轻型预制铺盖体系大多数构件可进行工厂预制，可进行成标准化、模数化、通用化设计，拆除后可重复利用。
4）贝雷梁铺盖体系、轻型预制铺盖体系、临时混凝土铺盖体系中仅临时立柱对结构防水质量产生不利影响；车站顶板铺盖体系中不仅临时立柱对结构防水质量产生不利影响，更主要的是顶板与侧墙交界面处的后浇带对结构防水质量有很大影响。
5）贝雷梁体系和轻型预制盖板体系是拼装而成，故拆卸方便；临时混凝土盖板体系是大面积的现浇混凝土梁板体系，拆除比较困难，且要保护已施工完成的车站结构；车站顶板盖挖体系是永久结构，无需拆除。
6）贝雷梁铺盖体系的主要构件一般都是军用构件，租赁较困难，民用规模化生产不大现实，因此此种铺盖体系的应用受到限制。
6 结语
通过以上对四种铺盖体系的简单介绍和特点的分析对比，在工程实践中可根据工期紧迫性、环保要求、业主要求等选择合适的铺盖体系。轻型预制铺盖体系较其他铺盖体系具有重量小、拼装速度快、拆卸方便、造价低、环保性能好，可进行标准化、模数化、通用化、工厂式生产，可重复利用，对结构防水质量产生的不利影响小等显著优点，建议优先采用。可通过当地政府协调，在当地选择1-2个主要的地铁盾构管片生产厂进行生产轻型预制铺盖体系的相关构件，不必专门设置工厂，以节约资源。
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[4]李铁生，周生华，徐正良，地铁车站盖挖法竖向支承构件设计方法研究[J].结构工程师，第23卷第1期，2007年2月。
论文作者:梁百林
论文发表刊物:《建筑模拟》2020年第1期
论文发表时间:2020/3/24
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