王永剛

王永剛：中咨工程建設(shè)監(jiān)理公司，高級(jí)工程師，北京 100048

北京地鐵某車站蓋挖逆筑法施工技術(shù)

王永剛

王永剛：中咨工程建設(shè)監(jiān)理公司，高級(jí)工程師，北京 100048

摘 要：蓋挖車站依據(jù)土建結(jié)構(gòu)澆注順序的不同，通?？梢圆捎蒙w挖順筑法、半逆筑法和逆筑法3種施工方法。北京地鐵某車站3號(hào)基坑由于管線改移及交通疏解等原因采用蓋挖逆筑法施工，文章對(duì)蓋挖逆筑法施工進(jìn)行了系統(tǒng)闡述和總結(jié)，包括蓋挖逆筑法施工流程、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、主體結(jié)構(gòu)施工、地表沉降監(jiān)測(cè)、施工質(zhì)量控制等。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；蓋挖逆筑法；施工技術(shù)

1　工程概況

北京地鐵某車站為三跨雙層矩形框架結(jié)構(gòu)，車站總長(zhǎng)255 m，軌面埋深14.6 m，頂板埋深2.69 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度20.9 m，站臺(tái)寬12 m，車站總建筑面積為15 190 m2。車站分為3個(gè)基坑施工，其中1、2號(hào)基坑采用明挖法施工，3號(hào)基坑由于管線改移及交通疏解等原因采用蓋挖逆筑法施工，長(zhǎng)度為70.05 m。

該站位于永定河沖洪扇下部，整體地勢(shì)較平坦。地質(zhì)勘察揭露地層最大埋深為40 m，根據(jù)鉆探資料及室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，按地層沉積年代、成因類型，將本工程場(chǎng)地勘探深度范圍內(nèi)的土層分為人工堆積層（Qm1)、第四紀(jì)全新世沖洪積層（Q4a1+p1）、第四紀(jì)晚更新世沖洪積層（Q3a1+p1）等3大層。

本次勘察40 m范圍內(nèi)，實(shí)際量測(cè)地下水為層間潛水，靜止水位標(biāo)高為22.35～23.25 m，水位埋深為24.5～26.00 m，具微承壓性。地下水分布連續(xù)，滲透系數(shù)大，為強(qiáng)透水層。

2　蓋挖逆筑法施工技術(shù)

2.1施工原則

該站蓋挖段主體結(jié)構(gòu)采用“縱向分段、豎向分層”的施工原則?？v向分段的原則是施工縫設(shè)在兩縱向柱距的1/4～1/3處，避開通道口及預(yù)留孔洞等部位。豎向分層的施工順序?yàn)榛娱_挖、頂板、頂板防水、土方回填、地下1層土方開挖、地下1層側(cè)墻及中板、地下2層土方開挖、地下2層側(cè)墻及底板施工。

2.2施工流程

蓋挖逆筑法是先施作結(jié)構(gòu)主體樁柱，之后將結(jié)構(gòu)蓋板置于樁（圍護(hù)樁）、柱（鋼管柱或混凝土柱）之上，自上而下完成土方開挖和邊墻、中板及底板的施工方法。其具體施工流程如圖1所示。

2.3基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

2.3.1圍護(hù)樁及護(hù)坡樁施工

該車站3號(hào)基坑蓋挖段圍護(hù)樁共計(jì)147根，其中A型樁63根，樁長(zhǎng)17.1 m，B型樁52根，樁長(zhǎng)19.6 m，C型樁32根，樁長(zhǎng)21.8 m，樁徑均為0.8 m，圍護(hù)樁采用人工挖探孔后機(jī)械鉆孔灌注施工；3號(hào)基坑護(hù)坡樁共計(jì)113根，其中D型樁76根，樁長(zhǎng)7.84 m，E型樁37根，樁長(zhǎng)12.15 m，護(hù)坡樁采用人工挖孔施工。

2.3.2鋼管柱施工

該站3號(hào)基坑暗挖小導(dǎo)洞及鋼管柱人工挖孔樁施工完成后，在小導(dǎo)洞內(nèi)施作底縱梁及鋼管柱定位鋼板，待底縱梁混凝土強(qiáng)度滿足要求后，開始鋼管柱施工。鋼管柱施工步驟包括：鋼管柱定位、鋼管柱吊裝、鋼管柱焊接、鋼管柱混凝土澆注、鋼管柱周邊干砂回填等。鋼管柱直徑為0.8 m，間距按9.75、9.6、8.2 m布置，長(zhǎng)度有9.82、10.17、11.07、11.77 m等4種不同尺寸。

2.3.3基坑土方開挖

該站3號(hào)基坑土方約6 000 m3，開挖深度約3 m，主要采用挖掘機(jī)從西向東階梯形分層分段開挖，縱向30 m左右為1段，每層開挖高度1.5 m，土方用自卸翻斗車出土?；娱_挖至頂板底以上150 mm后停止機(jī)械開挖，由人工進(jìn)行清底，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后施作地膜。

2.3.4樁間噴射混凝土

土方開挖過程中及時(shí)噴射樁間混凝土，樁間掛鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片與鉆孔灌注樁主筋采用點(diǎn)焊連接，并噴射100 mm厚的C20混凝土。

2.4主體結(jié)構(gòu)施工

2.4.1土方開挖

先開挖地下1層土方，待地下1層結(jié)構(gòu)施工完成后開挖地下2層土方，并施工地下2層結(jié)構(gòu)。土方開挖采用機(jī)械開挖，三輪車運(yùn)輸至軌排井口，汽車吊提升出土。

圖1　蓋挖逆筑法施工流程圖

2.4.2鋼筋工程

本工程所需鋼筋總量較大，鋼筋加工主要是在場(chǎng)內(nèi)加工，底板、中板、頂板、墻鋼筋接頭位置按設(shè)計(jì)要求位置錯(cuò)開連接，搭接長(zhǎng)度不得小于設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定。受施工工藝限制，當(dāng)遇到特殊部位無(wú)法錯(cuò)開接頭時(shí)，應(yīng)采用1級(jí)機(jī)械連接接頭。

2.4.3模板工程

（1）頂板、中板地模施工。先開挖出中縱梁、各種預(yù)留口縱橫梁、側(cè)墻等基面，基面整平、夯實(shí)后，在下反梁溝槽和側(cè)墻溝槽用磚砌120 mm厚墻，1 cm水泥砂漿抹面，邊墻溝槽底面施工縫處設(shè)置為30°斜面，并采用中粗砂回填，表面采用木膠板覆蓋，防止?jié){液滲漏于砂中。之后，在溝槽底和基底灌注5 cm厚細(xì)石混凝土地模，并在混凝土初凝前抹光，表面涂刷脫模劑（脫模劑均勻涂刷2次），以便順利脫模。板、梁跨度大于4 m地段設(shè)置1‰～3‰的預(yù)拱度。

（2）底板模板?；淄谥猎O(shè)計(jì)標(biāo)高以上30 cm采用人工進(jìn)行清底，在防水層鋪設(shè)完成后澆注150 mm厚C20混凝土墊層。底板腋角模板預(yù)埋φ22 mm鋼筋支頂，縱向間距0.75 m，橫向間距0.6 m。腋角端頭部位用φ22 mm鋼筋制作成三角形結(jié)構(gòu)支頂，所有支頂鋼筋均在底板綁扎鋼筋時(shí)與主筋焊接牢固。底板與側(cè)墻腋角在底板混凝土澆注時(shí)一起施作完成。

（3）側(cè)墻模板。地下1層側(cè)墻澆注高度為4.15 m，采用組合鋼模板進(jìn)行拼裝，I16工字鋼作為豎背楞，縱向間距0.75 m。車站中板施工時(shí)，預(yù)埋2道工字鋼作為斜撐支撐點(diǎn)，斜撐采用I22工字鋼和φ40 mm鋼管2種構(gòu)件。工字鋼斜撐設(shè)置2道，水平撐1道，安裝支撐時(shí)在預(yù)埋的工字鋼前先安裝1根通長(zhǎng)工字鋼；地下2層側(cè)墻混凝土澆注高度為5.8 m，采用組合鋼模板進(jìn)行拼裝，I16工字鋼作為豎背楞，縱向間距0.75 m，車站底板施工時(shí)，預(yù)埋5道I22工字鋼作為斜撐支撐點(diǎn)。用連接鋼管分別在縱向、橫向?qū)⒐ぷ咒撝芜B接成一整體。在側(cè)墻頂部預(yù)留200 mm不支立模板，用于振搗側(cè)墻混凝土，人工振搗回填滿側(cè)墻及斜口，最后剔除多于混凝土并對(duì)側(cè)墻進(jìn)行修面（圖2）。

圖2　地下2層側(cè)墻模板支撐斷面圖 （單位：mm）

2.4.4混凝土工程

為保證混凝土外觀質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)必須做到嚴(yán)格按照操作規(guī)程和措施交底施工，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)旁站監(jiān)理，密切關(guān)注混凝土本身的質(zhì)量和供應(yīng)協(xié)調(diào)，檢查到場(chǎng)商品混凝土是否按照商品混凝土小票提出的技術(shù)要求供應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)是否做到平衡調(diào)度，是否做到不等車、不壓車，檢查現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)送混凝土情況等。

2.5土方回填

2.5.1土質(zhì)檢驗(yàn)

基坑回填土不得用純黏土、淤泥、粉砂、雜土、有機(jī)含量大于8%的腐植土、過濕土和大于150 mm粒徑的石塊，其他土均可回填。施工前檢驗(yàn)回填土料的種類、粒徑，有無(wú)雜物，是否符合規(guī)定，回填土的最大干密度、土料的含水量是否在控制范圍內(nèi)。如含水量偏高，可采用翻松、晾曬或均勻摻入干土等措施。如遇填料含水量偏低，可采用預(yù)先灑水潤(rùn)濕等措施。

2.5.2分層鋪攤填土

為防止破壞車站結(jié)構(gòu)頂板及防水層，頂板以上50 cm范圍內(nèi)人工填土并逐層夯實(shí)，頂板50 cm以上方可使用機(jī)械攤鋪及碾壓。人工夯實(shí)時(shí)，按每段10～20 m一次性達(dá)到要求后向前推進(jìn)，在回填鋪土及碾壓和夯實(shí)時(shí)其推進(jìn)方向與線路中線平行，夯與夯之間重疊不小于1/3夯底寬度。采用20 t壓路機(jī)分層壓實(shí)回填土?xí)r，宜先輕后重、先慢后快、先邊緣后中間，相鄰2次的輪跡搭接寬度不得小于200 mm，壓路機(jī)行車速度不得超過2 km/h。

2.5.3密實(shí)度檢驗(yàn)

回填土每層壓實(shí)后，按規(guī)范要求對(duì)黏性土或砂性土采用環(huán)刀法或灌砂法取樣檢測(cè)碾壓密實(shí)度。對(duì)于機(jī)械碾壓，每層土按基坑長(zhǎng)度50 m或基坑面積為1 000 m2取1組。對(duì)于機(jī)械夯實(shí)，每層填土按基坑長(zhǎng)度25 m或基坑面積500 m2取1組，每組取樣點(diǎn)為6個(gè)，其中部和兩邊各取2個(gè)。2.5.4 修整找平驗(yàn)收

基坑土方回填至原地面標(biāo)高，并預(yù)留沉降量20～30 mm，施工單位按規(guī)范要求對(duì)工程全部填筑部位進(jìn)行自檢，自檢合格后由監(jiān)理工程師進(jìn)行驗(yàn)收。

圖3　地表沉降測(cè)點(diǎn)布置圖

3　地表沉降監(jiān)測(cè)

該車站3號(hào)基坑頂板回填后，在地表基坑范圍內(nèi)布設(shè)20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)用于監(jiān)測(cè)地表沉降，測(cè)點(diǎn)布置如圖3倒三角所示，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可知，蓋挖逆筑法車站地表豎向位移值較小，其數(shù)值均在正常允許范圍之內(nèi)，車站蓋挖逆筑法施工質(zhì)量可靠，符合工程驗(yàn)收的要求。

4　施工質(zhì)量控制

蓋挖逆筑法施工過程中質(zhì)量控制重點(diǎn)：

（1）蓋挖逆筑法通常在交通繁忙、施工場(chǎng)地受限地區(qū)進(jìn)行，鉆孔灌注樁作為圍護(hù)樁是保證基坑側(cè)壁穩(wěn)定的關(guān)鍵，應(yīng)作為質(zhì)量控制的重點(diǎn)之一；

表1　地表沉降監(jiān)測(cè)值

（2）蓋挖逆筑法車站的受力構(gòu)件通常涉及多種受力體系的轉(zhuǎn)換，先兼作臨時(shí)結(jié)構(gòu)，后做為永久結(jié)構(gòu)承載，這對(duì)受力構(gòu)件的施工質(zhì)量提出了更高要求，因此，車站結(jié)構(gòu)的梁、板、柱的施工質(zhì)量應(yīng)該作為控制重點(diǎn)之一；

（3）交匯于同一節(jié)點(diǎn)的構(gòu)件往往存在不同步施工情況，應(yīng)充分考慮各構(gòu)件之間的連接問題；

（4）在基坑開挖和形成結(jié)構(gòu)的過程中，由于垂直荷載的增加和土體卸載的影響，將會(huì)引起邊、中樁的沉降，由此產(chǎn)生的對(duì)結(jié)構(gòu)體系的影響比順作法嚴(yán)重，因此，必須根據(jù)上部框架結(jié)構(gòu)抵抗不均勻沉降的能力及節(jié)點(diǎn)連接的精度要求，嚴(yán)格控制邊、中樁的絕對(duì)沉降量及差異沉降量；

（5）用逆筑法施工的車站結(jié)構(gòu)，由于混凝土硬化過程中的收縮和自身下沉的影響，不可避免地要出現(xiàn)裂縫，這將對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、防水性和耐久性產(chǎn)生不利影響，因此，在施工過程中應(yīng)合理設(shè)置施工縫并對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)控制；

（6）地鐵車站滲漏水會(huì)使后期治理難度較大，在施工過程中應(yīng)特別重視施工的防水細(xì)部做法，加強(qiáng)過程檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 施仲衡，張彌，王新杰，等. 地下鐵道設(shè)計(jì)與施工[M]. 陜西西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[2] GB50299-1999 地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S]. 1999.

[3] GB50330-2002 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S]. 2002.

[4] 王元湘，聶敏鑫，郭風(fēng)祥. 蓋挖逆做地鐵車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 隧道及地下工程，1994（2）.

[5] 謝世華. 天安門車站采用蓋挖逆作法施工[J]. 北京地鐵建設(shè)，1994（1）.

責(zé)任編輯 朱開明

Cover and Cut-Top Down Construction Technology in Beijing Metro Station

Wang Yonggang

Abstract:Pouring sequence for cover excavation of station civil structure is different, so 3 kinds of construction methods usually can be used, namely the cover and cut-bottom up, semi cover and cut-top down and cover and cut-top down. Due to pipeline change and relocation and traffic organization and other reasons in a Beijing metro station, the cover and cut-top down for the pit No.3 is used. This paper made systematic description and summary of the cover excavation reverse construction method, including the cover and cut-top down construction process, construction of foundation pit retaining structure, main structure construction, surface subsidence monitoring, and construction quality control etc.

Keywords:metro station, cover and cut-top down, construction technology

收稿日期2014-11-04

中圖分類號(hào)：U455.2