北京地鐵某車站蓋挖逆筑法施工技術

王永剛

王永剛：中咨工程建設監理公司，高級工程師，北京 100048

北京地鐵某車站蓋挖逆筑法施工技術

王永剛

王永剛：中咨工程建設監理公司，高級工程師，北京 100048

摘 要：蓋挖車站依據土建結構澆注順序的不同，通常可以采用蓋挖順筑法、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，文章對蓋挖逆筑法施工進行了系統闡述和總結，包括蓋挖逆筑法施工流程、基坑圍護結構施工、主體結構施工、地表沉降監測、施工質量控制等。

關鍵詞：地鐵車站；蓋挖逆筑法；施工技術

1　工程概況

北京地鐵某車站為三跨雙層矩形框架結構，車站總長255 m，軌面埋深14.6 m，頂板埋深2.69 m，標準段寬度20.9 m，站臺寬12 m，車站總建筑面積為15 190 m2。車站分為3個基坑施工，其中1、2號基坑采用明挖法施工，3號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，長度為70.05 m。

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

本次勘察40 m范圍內，實際量測地下水為層間潛水，靜止水位標高為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，滲透系數大，為強透水層。

2　蓋挖逆筑法施工技術

2.1施工原則

該站蓋挖段主體結構采用“縱向分段、豎向分層”的施工原則。縱向分段的原則是施工縫設在兩縱向柱距的1/4～1/3處，避開通道口及預留孔洞等部位。豎向分層的施工順序為基坑開挖、頂板、頂板防水、土方回填、地下1層土方開挖、地下1層側墻及中板、地下2層土方開挖、地下2層側墻及底板施工。

2.2施工流程

蓋挖逆筑法是先施作結構主體樁柱，之后將結構蓋板置于樁（圍護樁）、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基坑圍護結構施工

2.3.1圍護樁及護坡樁施工

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

2.3.2鋼管柱施工

該站3號基坑暗挖小導洞及鋼管柱人工挖孔樁施工完成后，在小導洞內施作底縱梁及鋼管柱定位鋼板，待底縱梁混凝土強度滿足要求后，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號基坑土方約6 000 m3，開挖深度約3 m，主要采用挖掘機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。基坑開挖至頂板底以上150 mm后停止機械開挖，由人工進行清底，達到設計標高后施作地膜。

2.3.4樁間噴射混凝土

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

2.4主體結構施工

2.4.1土方開挖

先開挖地下1層土方，待地下1層結構施工完成后開挖地下2層土方，并施工地下2層結構。土方開挖采用機械開挖，三輪車運輸至軌排井口，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內加工，底板、中板、頂板、墻鋼筋接頭位置按設計要求位置錯開連接，搭接長度不得小于設計要求和規范規定。受施工工藝限制，當遇到特殊部位無法錯開接頭時，應采用1級機械連接接頭。

2.4.3模板工程

（1）頂板、中板地模施工。先開挖出中縱梁、各種預留口縱橫梁、側墻等基面，基面整平、夯實后，在下反梁溝槽和側墻溝槽用磚砌120 mm厚墻，1 cm水泥砂漿抹面，邊墻溝槽底面施工縫處設置為30°斜面，并采用中粗砂回填，表面采用木膠板覆蓋，防止漿液滲漏于砂中。之后，在溝槽底和基底灌注5 cm厚細石混凝土地模，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地段設置1‰～3‰的預拱度。

（2）底板模板。基底挖至設計標高以上30 cm采用人工進行清底，在防水層鋪設完成后澆注150 mm厚C20混凝土墊層。底板腋角模板預埋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構支頂，所有支頂鋼筋均在底板綁扎鋼筋時與主筋焊接牢固。底板與側墻腋角在底板混凝土澆注時一起施作完成。

（3）側墻模板。地下1層側墻澆注高度為4.15 m，采用組合鋼模板進行拼裝，I16工字鋼作為豎背楞，縱向間距0.75 m。車站中板施工時，預埋2道工字鋼作為斜撐支撐點，斜撐采用I22工字鋼和φ40 mm鋼管2種構件。工字鋼斜撐設置2道，水平撐1道，安裝支撐時在預埋的工字鋼前先安裝1根通長工字鋼；地下2層側墻混凝土澆注高度為5.8 m，采用組合鋼模板進行拼裝，I16工字鋼作為豎背楞，縱向間距0.75 m，車站底板施工時，預埋5道I22工字鋼作為斜撐支撐點。用連接鋼管分別在縱向、橫向將工字鋼支撐連接成一整體。在側墻頂部預留200 mm不支立模板，用于振搗側墻混凝土，人工振搗回填滿側墻及斜口，最后剔除多于混凝土并對側墻進行修面（圖2）。

圖2　地下2層側墻模板支撐斷面圖 （單位：mm）

2.4.4混凝土工程

為保證混凝土外觀質量，現場必須做到嚴格按照操作規程和措施交底施工，現場監理人員負責現場旁站監理，密切關注混凝土本身的質量和供應協調，檢查到場商品混凝土是否按照商品混凝土小票提出的技術要求供應，現場是否做到平衡調度，是否做到不等車、不壓車，檢查現場機械設備運送混凝土情況等。

2.5土方回填

2.5.1土質檢驗

基坑回填土不得用純黏土、淤泥、粉砂、雜土、有機含量大于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。施工前檢驗回填土料的種類、粒徑，有無雜物，是否符合規定，回填土的最大干密度、土料的含水量是否在控制范圍內。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，可采用預先灑水潤濕等措施。

2.5.2分層鋪攤填土

為防止破壞車站結構頂板及防水層，頂板以上50 cm范圍內人工填土并逐層夯實，頂板50 cm以上方可使用機械攤鋪及碾壓。人工夯實時，按每段10～20 m一次性達到要求后向前推進，在回填鋪土及碾壓和夯實時其推進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壓路機分層壓實回填土時，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，壓路機行車速度不得超過2 km/h。

2.5.3密實度檢驗

回填土每層壓實后，按規范要求對黏性土或砂性土采用環刀法或灌砂法取樣檢測碾壓密實度。對于機械碾壓，每層土按基坑長度50 m或基坑面積為1 000 m2取1組。對于機械夯實，每層填土按基坑長度25 m或基坑面積500 m2取1組，每組取樣點為6個，其中部和兩邊各取2個。2.5.4 修整找平驗收

基坑土方回填至原地面標高，并預留沉降量20～30 mm，施工單位按規范要求對工程全部填筑部位進行自檢，自檢合格后由監理工程師進行驗收。

圖3　地表沉降測點布置圖

3　地表沉降監測

該車站3號基坑頂板回填后，在地表基坑范圍內布設20個監測點用于監測地表沉降，測點布置如圖3倒三角所示，實測數據如表1所示。由表1可知，蓋挖逆筑法車站地表豎向位移值較小，其數值均在正常允許范圍之內，車站蓋挖逆筑法施工質量可靠，符合工程驗收的要求。

4　施工質量控制

蓋挖逆筑法施工過程中質量控制重點：

（1）蓋挖逆筑法通常在交通繁忙、施工場地受限地區進行，鉆孔灌注樁作為圍護樁是保證基坑側壁穩定的關鍵，應作為質量控制的重點之一；

表1　地表沉降監測值

（2）蓋挖逆筑法車站的受力構件通常涉及多種受力體系的轉換，先兼作臨時結構，后做為永久結構承載，這對受力構件的施工質量提出了更高要求，因此，車站結構的梁、板、柱的施工質量應該作為控制重點之一；

（3）交匯于同一節點的構件往往存在不同步施工情況，應充分考慮各構件之間的連接問題；

（4）在基坑開挖和形成結構的過程中，由于垂直荷載的增加和土體卸載的影響，將會引起邊、中樁的沉降，由此產生的對結構體系的影響比順作法嚴重，因此，必須根據上部框架結構抵抗不均勻沉降的能力及節點連接的精度要求，嚴格控制邊、中樁的絕對沉降量及差異沉降量；

（5）用逆筑法施工的車站結構，由于混凝土硬化過程中的收縮和自身下沉的影響，不可避免地要出現裂縫，這將對結構強度、剛度、防水性和耐久性產生不利影響，因此，在施工過程中應合理設置施工縫并對其進行重點控制；

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

參考文獻

[1] 施仲衡，張彌，王新杰，等. 地下鐵道設計與施工[M]. 陜西西安：陜西科學技術出版社，2002.

[2] GB50299-1999 地下鐵道工程施工及驗收規范[S]. 1999.

[3] GB50330-2002 建筑邊坡工程技術規范[S]. 2002.

[4] 王元湘，聶敏鑫，郭風祥. 蓋挖逆做地鐵車站的結構設計[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，1994（1）.

責任編輯 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：U455.2