淺談蓋挖逆作法施工地鐵車站之關(guān)鍵技術(shù)

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣州 510010

摘要：近年來，國內(nèi)軌道交通發(fā)展迅速，由于工期、場地條件、環(huán)境保護(hù)等方面原因，蓋挖逆作法在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用越來越普遍。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)蓋挖逆作法施工所需解決的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述，其中涉及鋼管混凝土柱、立柱樁選型及施工，關(guān)鍵（特殊）部位防水解決方案，纖維抗裂防水劑在蓋挖頂板中的應(yīng)用等。本文所論述內(nèi)容，對(duì)于今后地鐵車站設(shè)計(jì)和施工，尤其是蓋挖逆作法車站的實(shí)施，具有較高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：蓋挖逆作；鋼管混凝土柱；立柱樁；防水；纖維抗裂防水劑

1蓋挖逆作法在地鐵車站施工中的應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代城市交通擁擠問題日益突出，修建地下鐵道已成為解決該問題的有效途徑之一，而且越來越多地要求考慮對(duì)地面和地下空間的綜合開發(fā)利用。現(xiàn)代地鐵車站已不再是單純的地下交通建筑，而是集地鐵車站、地下商城、人行過街道、市政工程于一體的大型綜合性多功能建筑物。其體形龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，深埋地下。地鐵車站是城市地鐵的重要組成部分，其修建技術(shù)尤為關(guān)鍵，特別是在建筑環(huán)境極其復(fù)雜的松散地層中，修建大型綜合性地鐵車站的施工技術(shù)問題越來越受到重視。

蓋挖逆作法的首次應(yīng)用是在意大利米蘭的地鐵工程中，在我國大陸，地鐵施工中應(yīng)用蓋挖逆作法起步較晚，但由于該工法在地下管線改移與保護(hù)、縮短道路封閉時(shí)間以減少對(duì)地面交通的干擾、文明施工等方面的卓越表現(xiàn)，目前已在我國的地鐵建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，且越來越扮演著更加重要的角色。

蓋挖逆作法應(yīng)充分運(yùn)用“設(shè)計(jì)-施工一體化”這一指導(dǎo)思想，并努力使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)達(dá)到高度協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，在采用蓋挖逆作法進(jìn)行地鐵車站施工的過程中，積極貫徹這一思想尤其重要。本人總結(jié)了國內(nèi)諸多蓋挖逆作法地鐵車站的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在蓋挖逆作法實(shí)施過程中需解決立柱選型與施工、關(guān)鍵部位防水、蓋挖頂板抗裂等關(guān)鍵技術(shù)問題。

2 立柱選型與施工

2.1 立柱選型

蓋挖逆作法，是先施工地下結(jié)構(gòu)的頂蓋，在頂蓋的保護(hù)下進(jìn)行開挖，按照從頂?shù)降椎捻樞蜻M(jìn)行施工。為此，必須在土方開挖前設(shè)置好頂蓋的中間支撐柱，如若將施工階段的臨時(shí)柱和結(jié)構(gòu)的永久柱合二為一，則是最好的選擇。

將高強(qiáng)混凝土灌入鋼管中形成高強(qiáng)鋼管混凝土，由于受到鋼管的約束作用，混凝土處于三向受壓狀態(tài)，其延性將大為提高，而其構(gòu)件的承載力也得到了相應(yīng)的提高。因此，高強(qiáng)鋼管混凝土已成為蓋挖法地鐵車站中立柱的首選。

2.2 鋼管混凝土柱施工工藝

2.2.1傳統(tǒng)工法特點(diǎn)

國內(nèi)比較傳統(tǒng)的逆作法鋼管柱施工方法是鋼套管護(hù)壁、人工定位法。臨時(shí)鋼套管的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是滿足前期鋼管混凝土柱施工安全和后期起拔方便的要求。

立柱下支承樁一般采用鉆孔灌注樁。灌注樁澆筑至基坑底標(biāo)高后，在支承樁頂安裝鋼管柱。等澆筑的支承樁混凝土達(dá)到70%強(qiáng)度后，抽除鋼套管內(nèi)泥漿，采用人工下孔破除樁頂混凝土至永久性鋼管柱底標(biāo)高，定位器安裝完畢再安裝鋼管柱。為吊裝安全及起拔方便，鋼管柱在地面分節(jié)進(jìn)行加工制作，分節(jié)進(jìn)行吊裝。該施工方法缺點(diǎn)較為明顯：施工周期長、工序復(fù)雜；起抗撥作用的鉆孔樁在底板以下將產(chǎn)生2條施工縫，對(duì)鉆孔樁抗撥受力極為不利；在抽排泥漿后，較大的水壓和軟弱的地層對(duì)鋼套管安全要求高，人員在地下操作安全風(fēng)險(xiǎn)大；單根鋼管柱施工周期長；安裝精度不高且不易保證。

2.2.2 HPE液壓垂直插入法

該施工方法根據(jù)二點(diǎn)定位的原理，通過HPE液壓垂直插入機(jī)機(jī)身上的兩個(gè)液壓垂直插入裝置，在支承樁混凝土澆筑后、混凝土初凝前將底端封閉的永久性鋼管柱垂直插入支承樁混凝土中，直到插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高。該工法與傳統(tǒng)工法相比，優(yōu)勢明顯：

⑴該工法無需人工下孔作業(yè)，安全性高。

⑵施工精度高，垂直度可保證在1/500以內(nèi)。施工過程中完全機(jī)械化作業(yè)，減少了人為因素。插入機(jī)將鋼管柱插至混凝土頂面后，通過鋼管柱下部安裝的位移傳感器反映到電腦上的信號(hào)來檢測鋼管柱的垂直度，如存在偏差可隨時(shí)調(diào)整。

⑶提高鋼管柱安裝施工效率，縮短施工工期。

考慮插入鋼管柱的需要，基礎(chǔ)樁的混凝土需要一定的緩凝時(shí)間，緩凝時(shí)間不應(yīng)小于混凝土運(yùn)輸時(shí)間、澆筑時(shí)間、機(jī)械設(shè)備就位時(shí)間、插入鋼管柱時(shí)間的總和。按常規(guī)情況考慮：混凝土運(yùn)輸時(shí)間按1小時(shí)計(jì)算，混凝土灌注時(shí)間按3-4小時(shí)計(jì)算，HPE液壓垂直插入機(jī)就位時(shí)間按2小時(shí)計(jì)算，插入鋼管柱時(shí)間按5-6小時(shí)計(jì)算，合計(jì)混凝土緩凝時(shí)間不應(yīng)少于13小時(shí)。在實(shí)際工程中，為考慮運(yùn)輸時(shí)間的不確定性以及外部干擾等因素，一般要求混凝土緩凝時(shí)間不少于48小時(shí)。

圖1 HPE工法示意圖

3 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)防水處理

蓋挖逆作法施工地下各層邊墻混凝土，都存在邊墻頂部施工縫的處理難題。傳統(tǒng)的處理方式是在順做法的基礎(chǔ)上，增加了后注漿措施。雖然經(jīng)過了加強(qiáng)處理，但從實(shí)際工程實(shí)施效果看，鋼板橡膠止水條外側(cè)混凝土澆筑質(zhì)量往往無法保證，止水效果不明顯，仍大量出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

圖2 傳統(tǒng)逆作法施工縫側(cè)墻頂部節(jié)點(diǎn)大樣

本人結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，雖只是基于傳統(tǒng)方案上的小小改動(dòng)，但是由于確保了混凝土澆筑質(zhì)量、增加了滲流路徑，止水效果可得到明顯加強(qiáng)。

圖3 優(yōu)化逆作法施工縫側(cè)墻頂部節(jié)點(diǎn)大樣

4 纖維抗裂防水劑在蓋挖頂板中的應(yīng)用

根據(jù)近年來的工程經(jīng)驗(yàn)，采用蓋挖逆作法施工的地鐵車站結(jié)構(gòu)頂板往

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