3-2-15地鐵蓋挖逆作法施工技術1前言1.1蓋挖法原理蓋挖法施工技術是用連續墻、鉆孔樁等形式做圍護結構和中間樁，然后設置蓋板，在蓋板、圍護、中間樁保護下進行土方開挖和結構施工。蓋挖法結構施工有逆作與順作兩種施工方法。逆作法是指按土方開挖順序從上層開始往下進行結構施工；順作法是指在土方全部開挖完成后，從底板開始結構施工。1.2蓋挖逆作法的技術特點⑴對圍護結構和中間樁柱的沉降量要求嚴格，以免對上部結構造成不良影響。⑵中間柱如為永久結構，安裝就位困難，施工精度要求高。⑶為了保證不同時期施工的構件相互間的聯結達到設計的狀態，各種施工誤差要控制在較小范圍內，并有可靠的聯結構造措施。⑷除在非常軟弱的地層中，一般不需再設置臨時橫撐。⑸由于是自上而下分層建筑主體結構，故可利用土模技術。⑹挖土和出土往往是決定工程進度的關鍵工序。1.3蓋挖逆作法的優缺點1.3.1蓋挖逆作法的優點⑴由于結構本身用來作為內支撐，所以它具有相當高的剛度。這樣使圍護結構的應力和變位減小，提高了工程施工的安全性，也減小了對周邊環境的影響。同時施工是在頂板和圍護結構保護下進行的，安全可靠，不受外界氣象條件的影響。⑵適用于任何不規則形狀平面或大平面。⑶已作結構的自身荷載由立柱直接承擔并傳遞至地基，減少了開挖時卸載對持力層的影響，降低了地基回彈量。1.3.2蓋挖逆作法的缺點⑴需要設臨時立柱及立柱樁，增加了施工費用。且由于支撐為建筑結構本身，自重大，為防止不均勻沉降，要求立柱具有足夠的承載力。⑵混凝土的澆筑在逆作法施工的各個階段都產生先后交接處，這不僅給施工帶來不便，而且出現結構、防水等問題。1.4蓋挖逆作法的適用范圍蓋挖逆作法的采用要從周邊環境條件、地質條件、工期、造價、安全性、建筑物規模形狀等多方面進行探討研究。以下情況可采用蓋挖逆作法。⑴大平面的地下工程一般說，對開挖平面的一邊邊長超過100m的大面積工程，由于平面為大跨度，內支撐長度將超過其適用界限。⑵大深度的地下工程大深度開挖時，由于卸除了大量的土重，基底會產生回彈現象，這將使建筑物在工后出現中央下凹的現象。采用逆作法，逆作結構的重量置換了卸除的土重，因此它能有效地控制這種現象。隨著開挖深度的增加，側壓也就隨之增大，對內支撐的強度和剛度要求就會很大。而逆作法是以結構本體作為支撐，具備了相當大的剛度。⑶復雜形狀的地下工程當平面形狀是一種復雜的不規則形狀時，內支撐的壓力傳遞就很難進行。采用逆作法，結構本體就是與平面形狀相吻合的鋼筋混凝土或型鋼鋼筋混凝土支撐體系，大大提高了安全性。⑷周邊狀況復雜、環境要求高的工程當在要求圍護結構變形量特別高時，采用逆作法施工，逆作結構作為結構本體，本身具有很大的剛度，能有效地控制整體變形，從而減少了對周圍環境的影響。2蓋挖逆作法施工工藝流程2.1工藝流程先施工基坑的圍護結構和中間樁柱，圍護結構多采用地下連續墻或帷幕樁，中間支撐則多利用主體結構本身的中間立柱。開挖表層土至主體結構頂板底面標高，可利用未開挖的土體作為土模澆筑頂板。頂板同時作為一道強有力的內支撐，防止圍護結構向基坑內變形，待回填土后將道路復原，恢復交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進行，自上而下逐層開挖并建造主體結構直至底板。施作圍護結構及中間柱→土方開挖至頂板標高→頂板地模→頂板結構鋼筋混凝土→待頂板砼達到設計強度后開挖下層土石方至中板標高→中板地模→中板結構鋼筋砼→待中板砼達到設計強度開挖下層土石方至基底→施作底板墊層砼→底板結構鋼筋砼→施作站臺層側墻→施作站廳層側墻。兩層雙跨結構施工順序參見圖2-1。圖2-1施工順序圖2.2土方開挖及運輸鋼筋，再綁扎中縱梁鋼筋，而板的鋼筋則通過中縱梁。⑶結點處混凝土同頂板混凝土一同澆筑，并用插入式搗固器加強搗固，確保結點處混凝土質量。3.3.2中板與中柱、圍護樁的結點逆筑法施工方法中中板受力復雜，為確保中板安全，往往在中板結點處采用了多種綜合技術措施，其結點構造如圖3-2所示。①①暗梁②中板鋼筋③中板④施工縫⑤牛腿⑥鉆孔樁⑦預埋在鉆孔樁鋼筋籠上的鋼套箍⑧鉆孔樁鋼筋⑨鉆孔樁內預埋鋼筋中板與排樁結點①焊縫②梁頂通長筋③梁底通長筋④焊縫hf=10mm⑤下腹板⑥下加強環⑦板橫筋⑧連接鋼筋⑨上腹板⑩上加強環⑾鋼管柱中板與中柱結點圖3-2中板與圍護樁、中柱連接示意圖中板結點施工方法及技術措施如下。 ⑴中板與圍護樁結點①孔樁鋼筋籠上精確設置與中板接駁的預埋鋼筋及預埋鋼套箍，并采取定位、加固及保護技術措施確保中板接駁預埋件水平及方向正確。②中板土模施工前，將結點處孔樁混凝土保護層鑿除搬出預埋鋼筋至水平接駁位置，并將接口樁身鑿成10cm的臺階。③中板鋼筋施工前清理預埋鋼套箍并焊接圍護樁支撐牛腿鋼板；先按設計要求綁扎暗梁鋼筋，再綁扎板鋼筋，并將水平橫向鋼筋與預埋鋼筋焊接，不能焊接的預埋鋼筋則按設計要求搬入襯墻接口暗梁中。⑵中板與中柱結點中板與中柱的連接結點是通過在鋼管柱上焊接鋼牛腿，鋼牛腿設置中縱梁，板鋼筋穿過中縱梁形成受力整體。鋼牛腿直接焊接于鋼管柱身，縱梁鋼筋焊接于鋼牛腿環板上，結點施工時采取以下措施控制焊接質量。①施焊前對焊接構件處中柱鋼管用鋼刷進行除銹，除污處理。②用電焊機分段分層施焊腹板與環板。鋼牛腿結點板與鋼管柱連接全部為焊接，長、厚焊縫分段分層施焊。焊接時鋼管柱已承受較大荷載，因此，所有構件均對稱施焊，以避免焊接時產生大量的熱量引起鋼管柱不均勻變形。③牛腿焊接完成檢查驗收后，再將中縱梁鋼筋與結點板焊接，綁扎中縱梁鋼筋。④結點處混凝土同中板混凝土一同澆筑，并用插入式搗固器加強搗固，確保結點處混凝土質量。3.3.3底板與中柱、圍護樁結點底板與中柱、圍護樁的連接結點與中板類似，底板與圍護樁連接僅依靠設置在鉆孔樁樁身的預埋鋼筋。底板結點施工方法及技術措施同頂板、中板結點。4勞動力組織和機具設備配置4.1勞動力組織勞動力根據具體工作量、工作面情況、工期等要求配備。參見表4-1。表4-1勞動力配備表序號工種數量序號工種數量1起重工127電焊工302鋼筋工258木工103汽車司機209架子工84混凝土工810普工205電工411機械工86測工412領工員44.2機具設備配置機具設備配備僅供參考，參見表4-2。表4-2機具設備配備表序號設備名稱數量序號設備名稱數量115T自卸汽車208電焊機142濕噴機295T電動葫蘆23卷揚機410指揮車14測量儀器1套11PC-220挖掘機45HD-550挖掘機212PC-60挖掘機16鋼筋加工機械2套13混凝土運輸車67輸送泵25安全注意事項5.1施工現場安全措施⑴施工現場的布置符合防火、防洪、防觸電、防雷擊等安全規定的要求，現場的生產、生活用房、倉庫、材料堆放場、修配間、停車場等臨時設施，應按總平面布置圖進行統一布署。⑵施工場區內的地坪、道路、倉庫、加工場、材料場、水泥堆放場、基坑四周均采用砂漿或砼進行場地硬化，危險地點懸掛警示燈或警告牌，有人經過的坑、預留孔洞設防護圍欄和明顯的色燈警示。在醒目的地方設置固定的大幅安全標語及各種安全操作規程牌。⑶根據國家頒布的安全規程，結合工程實際，編印通俗易懂的安全防護規程手冊。⑷具體制定各項安全施工規則，經常檢查安全施工執行情況，對職工進行安全教育，組織有關人員學習防護手冊，并進行安全作業考試，考試合格的職工才準進入施工作業面作業。⑸重視水文、氣象資料，根據氣象特點制定防洪預案，若發現有可能危及人身、工程和財產安全的災害預兆時，立即按防洪預案實施和采取切實可行的防災害措施，以確保人身、工程和財產的安全。⑹定期舉行安全會議，適時分析安全工作形式，指定有關管理人員，隊長和安全員參加，并做好記錄，各作業班組在班前班后對該班的安全作業情況進行檢查和總結，并及時處理安全作業中存在的問題。⑺加強安全檢查，建立專門安全監督崗，實行安全生產責任制。遇有特別緊急的事故征兆時，停止施工，采取措施確保人員、設備和工程結構安全。⑻施工現場的生產、生活區按《消防法》有關規定，設置消防池和配備足夠的消防設施，明確消防責任人。⑼住房、庫棚、料場、修理間等消防安全距離應符合《消防法》有關規定。⑽氧氣瓶不得沾染油脂，乙炔瓶安裝防回火安全裝置，氧氣瓶與乙炔瓶隔離存放，隔離存放的距離應符合有關安全規定的要求。5.2施工機械安全控制措施⑴車輛駕駛員和各類機械操作員持證上崗，對駕駛員、機械操作員定期進行安全教育。⑵機械設備在施工現場集中停放。⑶起重作業嚴格執行《建筑機械使用安全技術規程》和《建筑安裝工人安全技術操作規程》中的有關規定和要求。⑷使用鋼絲繩的機械，定期進行保養，發現問題及時更換，用鋼絲繩起吊、拖拉重物時，現場人員要遠離鋼絲繩。⑸設專人對機械設備、各種車輛定期檢查、維修和保養，對查出的隱患要及時進行處理，并制定防范措施，防止發生機械傷害事故。5.3施工用電的安全技術措施施工現場臨時用電，嚴格按《施工現場臨時用電安全技術規范》中的有關規定辦理。⑴現場臨時用電線路的安裝、維修、拆除由取得特殊工種上崗證的專職電工進行操作。⑵所有電線路采用“三相四線制”，機電設備按“一機一閘一漏電”設保護裝置。架設的電力線路符合有關規定要求。⑶變壓器設置圍欄，設門加鎖，專人管理，懸掛“高壓電危險、切勿靠近”的警示牌；變壓器設接地保護裝置，其接地電阻不大于4歐姆。⑷室內配電柜、配電箱前設絕緣墊，并安裝漏電保護裝置。各類電器開關箱和電器設備，按規定設接地保護裝置，電源開關箱加鎖。⑸檢修電器設備時停電作業，電源箱或開關握柄上懸掛“有人操作、嚴禁合閘”的警示牌或派人看管，嚴禁帶電作業。5.4高處作業安全措施⑴高處作業人員戴好安全帽、系好安全帶、穿防滑鞋。⑵禁止其它無關人員進入施工現場。⑶在基坑邊緣0.8-1.2m處，設置防護圍欄，圍欄高度不小于1.2m⑷從事架子、起重作業人員，定期檢查身體，持證上崗。⑸作業平臺上的腳手板采用滿鋪，且平順、牢固、無探頭板。施工搭設的梯道，腳手架、防護欄、安全網等防護設施符合安全要求，經安全員檢查合格后方可投入使用，工程施工應嚴格執行《建筑施工高處作業安全技術規范》和《建筑安裝安全技術操作規程》有關規定。⑹基坑內施工的人員上、下班設專用的斜道或梯道。⑺高處作業面上用的料具放置穩妥，小型工具、材料隨時放入工具袋內，傳遞料具安全可靠。⑻拆除建筑物自上而下進行，并注意防止其它部分坍塌；拆除建筑物的欄桿、樓梯、模板、腳手架等，要和整體拆除程度相配合，不能先行拆掉，建筑物的承重支柱和橫梁，要待其所承擔的全部結構拆除后方可拆除。⑼夜間作業保持良好的照明，基坑周圍懸掛醒目的安全警示牌和警示燈。⑽高處作業使用的各種機電設備，鋼絲繩等設備按有關規定、要求辦理，并指定專人負責檢查，發現問題及時更換、處理。6工程實例6.1工程簡介廣州地鐵一號線農講所車站全長247.10m，位于廣州市繁華商業區的中山四路南側，平行中山四路橫跨德政路道路面下，東側為毛澤東農民運動講習所舊址，東南為省實驗中學和JY—8物業開發地塊、西北為明珠購物世界和JY—6地塊。西南為JY—7地塊。其站址環境相互關系如圖6-1。圖6-1站址位置示意圖車站處于3‰單坡直線段，雙層雙跨島式站臺，標準段結構寬度19.2m，由于盾構過站要求東端結構寬度為26.7m，西端結構寬度為23.2m，車站平均挖深16.0m，圍護結構采用φ1.25m的鉆孔樁和在鉆孔樁之間作旋噴樁的聯合圍護結構。鉆孔樁間距400mm，旋噴樁樁徑為800mm，共計鉆孔樁334根，旋噴樁334根，車站主體結構頂板厚800mm，中板厚400mm，底板厚900mm，側墻厚600mm，砼設計標號均為C25、S8。根據工程地質勘察報告，該站地質情況復雜，地層自上而下分層大致為：（1）雜填土層，厚1.3m～7.0m，直接覆蓋于淤泥層上。（2）淤泥層，厚1.5m～10.30m，軟塑~流塑狀，平均天然孔隙比為e=2.03；壓縮系數a=2.23Mpa；屬高壓縮性土；（3）砂層呈透鏡狀分布，層厚1.5m～4.0m；（4）粉質粘土層，厚1.5m～4.0m；（5）粘土層，厚1m～5m。（6）巖層：有強風化及中風化，層厚度不等，頂面埋深7～18.5m。地下靜止水位在地表以下0.9m～2.8m車站設計埋深，頂板全部位于流塑淤泥層中，中板部份位于淤泥層中，此層系典型的高壓縮性軟土。不宜作為天然地基。本站為地下雙層雙跨矩形鋼筋混凝土結構，中間設?700mm單排鋼管柱，柱間標準間距為8.0m。農講所車站是廣州地鐵一號線唯一采用全蓋挖逆作法施工的車站。6.2施工情況本站采用蓋挖逆作法施工。圍護結構鉆孔樁采用一臺MT1500全套管鉆機及十四臺MZ-30正循環旋轉鉆機跳一鉆一施工，旋噴樁采用GXY-100型地質鉆機兩臺及高噴臺車1臺三重管施工。中間柱施作Φ2000mm人工挖孔樁—吊放中樁鋼管籠前灌注砼—安裝鋼管柱底定位基座—吊放安裝鋼管柱灌注砼。內襯墻上接口處采用假牛腿方法一次澆筑成型封口。6.3工程經驗①鉆孔樁+旋噴樁”剛柔相濟的聯合圍護結構施工技術農講所站是采用鉆孔樁+旋噴樁剛柔相濟的聯合圍護結構，鉆孔樁既是圍護結構，同時又是主體結構的一部分。鉆孔樁作為主體結構的一部分，在鉆孔樁施工時需設置與主體結構相連接的預埋件。旋