復(fù)雜環(huán)境下蓋挖半逆作地鐵車站施工技術(shù)探討

肖 兵

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

蓋挖半逆作法是地鐵車站施工工藝之一，它具有對(duì)周邊環(huán)境影響小、相對(duì)于蓋挖逆做法成本支出少、實(shí)效性高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到地下淺埋多層結(jié)構(gòu)的施工中。然而在實(shí)際的施工中，施工環(huán)境較復(fù)雜，這在一定程度上增加了蓋挖半逆作法的施工難度。為了降低施工難度，緩解復(fù)雜環(huán)境帶來(lái)的不利影響，參建單位在施工中要采取相應(yīng)措施，提升整個(gè)工程的施工質(zhì)量。

1 蓋挖半逆作法地鐵車站施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

蓋挖半逆作法地鐵車站施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要分為兩個(gè)方面：一方面，相對(duì)于明挖基坑占用道路時(shí)間短，對(duì)周圍環(huán)境影響小。目前，我國(guó)很多的地鐵車站都在市中心，明挖基坑都是需要占用部分城市道路，從而加重施工路段會(huì)交通堵塞。蓋挖半逆做法是做完圍護(hù)結(jié)構(gòu)后即可澆筑車站頂板結(jié)構(gòu)及頂板防水工程，然后即可回填路基、恢復(fù)路面及開(kāi)放路面交通。這樣能節(jié)省了基坑開(kāi)挖工序和地鐵車站底板、中板以及側(cè)墻等地下結(jié)構(gòu)施工工序占用城市道路的時(shí)間，因此，可以最大程度降低道路占用的時(shí)間，及早地恢復(fù)周圍居民的生產(chǎn)、生活出行和地面交通通行。車站結(jié)構(gòu)除了頂板以外的主體結(jié)構(gòu)都在地下施工，施工產(chǎn)生的噪聲由于有頂板和路面的阻隔等傳到地面時(shí)已經(jīng)和未開(kāi)展施工前正常生活噪聲分貝基本持平；施工生產(chǎn)夜間照明要比周邊環(huán)境的一般夜間照明的亮度要大太多，采取該工藝后施工作業(yè)面的夜間照明燈光就不能傳到地面之上，對(duì)周圍居民住戶夜間影響幾乎可以忽略不計(jì)。另一方面，蓋挖半逆作法地鐵車站施工技術(shù)的實(shí)施，相對(duì)于蓋挖逆做法地鐵車站施工方法而言，優(yōu)勢(shì)如下：在挖土和出土工作上能使用大型機(jī)械，縮短基坑開(kāi)挖周期；在地鐵車站主體結(jié)構(gòu)施工中能降低混凝土結(jié)構(gòu)的水平施工縫處理的難度，逆作法工藝每一層的水平施工縫都是在上部混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再接著往下澆筑的，由于混凝土的收縮和析水，施工縫處不可避免地要出現(xiàn)縫隙，這樣對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、耐久性和防水都會(huì)產(chǎn)生不利影響，雖然此施工縫可以通過(guò)采用直接法、注入法和填充法處理后能保證結(jié)構(gòu)的整體性，但是半逆作法只有頂板與下部結(jié)構(gòu)連接部位一處的由下往上銜接的水平施工縫，能更有效地保證結(jié)構(gòu)的整體性，進(jìn)一步增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的防水性能，大幅度降低了后期堵漏工作的施工成本，提高了施工單位的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 復(fù)雜環(huán)境下蓋挖半逆作地鐵車站施工問(wèn)題應(yīng)對(duì)策略

2.1 土方開(kāi)挖與維護(hù)結(jié)構(gòu)變形的處理

地鐵車站在使用蓋挖半逆作法進(jìn)行施工中，土方開(kāi)挖的過(guò)程實(shí)際上就是卸荷開(kāi)挖面的過(guò)程，因此在挖掘基坑內(nèi)部土體中經(jīng)常會(huì)釋放出上部土體自重應(yīng)力，導(dǎo)致坑底的土體向上移，圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)水平側(cè)向位移的現(xiàn)象。為了有效解決以上問(wèn)題，施工單位可采取：（1）提前加固基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外周邊土體，提高土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和自穩(wěn)能力。（2）根據(jù)土層情況、滲透性、降水深度、地下水類型等因素采取合理的降水措施以提高土體的抗剪強(qiáng)度和基坑穩(wěn)定性，減小地下水對(duì)基坑底板的浮托力，防止坑底突涌。（3）在土方開(kāi)挖時(shí)安裝基坑的支撐，使基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)盡快形成體系以承受基坑開(kāi)挖卸荷所產(chǎn)生的土壓力和水壓力。（4）在挖至底板設(shè)計(jì)標(biāo)高完成后要盡快開(kāi)始澆筑底板工作，通過(guò)合理的組織安排和先進(jìn)的技術(shù)方案爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)形成完整的地下結(jié)構(gòu)。以上措施綜合使用能有效地解決周圍土體的位移問(wèn)題，進(jìn)而有效提升主體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，大大降低對(duì)周邊建筑、管線和地表的消極影響[2]。

2.2 結(jié)構(gòu)防水問(wèn)題

城市地鐵車站建設(shè)遇到的地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜，遇到一些水位高的地層是不可避免的，因此施工單位要做好防水工作，在蓋挖半逆作法的實(shí)際施工中要充分考慮防水處理問(wèn)題，如果在施工中使用的是單層墻或者復(fù)合墻，那么防水層結(jié)構(gòu)很容易被穿透，這會(huì)大大增加防水層的施工難度，降低整體的施工效果，為了有效解決這一問(wèn)題，施工單位在地下車站建設(shè)中要以地下結(jié)構(gòu)為防水主體，并且實(shí)施相關(guān)的防水措施，進(jìn)而有效增強(qiáng)防水效果，延長(zhǎng)防水周期，防水結(jié)構(gòu)主體主要分為蓋板、底板和連續(xù)墻等，為了增強(qiáng)這些防水結(jié)構(gòu)的性能，施工單位要最大程度縮小接茬縫隙，提升混凝土的密實(shí)度。除此之外，施工單位要全面貫徹和落實(shí)相關(guān)的輔助措施。例如，在與地下水接觸的部分涂抹一層防水層，在結(jié)構(gòu)中加入適量的防水漿，需要注意的是在實(shí)施輔助防水措施過(guò)程中，施工單位要充分考慮成本支出。在使用蓋挖半逆作法進(jìn)行地鐵車站施工中要使用高質(zhì)量的遇水膨脹類材料進(jìn)行相關(guān)的防水處理，在應(yīng)水面，施工單位要使用緩膨脹型遇水膨脹膩?zhàn)訔l。在頂板施工中，不僅要設(shè)置兩道遇水膨脹止水條，而且要在澆筑的混凝土表面預(yù)留凹槽，直到施工縫兩側(cè)混凝土養(yǎng)護(hù)工作完成為止。在對(duì)變形縫進(jìn)行防水處理時(shí)要有效應(yīng)用內(nèi)側(cè)聚硫密封膠嵌縫、外貼式止水帶、中埋式鋼邊橡膠止水帶等方式。

2.3 地鐵車站結(jié)構(gòu)施工縫的處理

復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站結(jié)構(gòu)施工縫的處理步驟包括以下幾個(gè)方面：在結(jié)構(gòu)頂板施工過(guò)程中，施工人員要準(zhǔn)確預(yù)埋地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻澆筑導(dǎo)管，在結(jié)構(gòu)頂板部分及其部分結(jié)構(gòu)澆筑混凝土。保證下部結(jié)構(gòu)混凝土施工的科學(xué)性與合理性，在澆筑地下側(cè)墻混凝土?xí)r要保證其離施工縫2 m左右，使用預(yù)埋結(jié)構(gòu)側(cè)墻澆筑導(dǎo)管澆筑施工縫。在結(jié)構(gòu)頂板施工過(guò)程中預(yù)埋結(jié)構(gòu)側(cè)墻澆筑導(dǎo)管要沿著結(jié)構(gòu)側(cè)墻縱向分布，并且保證分布方向的正確性，在每隔一段距離后設(shè)置一個(gè)預(yù)埋結(jié)構(gòu)側(cè)墻澆筑導(dǎo)管，并且將其橫穿到結(jié)構(gòu)頂板上直到地下側(cè)墻與結(jié)構(gòu)側(cè)墻中間的施工縫位置，在混凝土預(yù)埋結(jié)構(gòu)側(cè)墻澆筑導(dǎo)管上設(shè)置相應(yīng)的水鋼杯和注漿管。在部分結(jié)構(gòu)側(cè)墻混凝土和澆筑結(jié)構(gòu)頂板進(jìn)行斜加腋，在結(jié)構(gòu)側(cè)墻的適當(dāng)范圍內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑施工，一旦地下結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)，要進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)的蓋挖逆作施工，順做地下側(cè)墻施工到結(jié)構(gòu)的底板，從下至上順做地下側(cè)墻。在地下側(cè)墻混凝土澆筑至離施工縫2 m處，使用預(yù)埋結(jié)構(gòu)側(cè)墻澆筑導(dǎo)管對(duì)施工縫處的混凝土進(jìn)行最后的澆筑。在側(cè)墻混凝土澆筑模板合模前，施工人員要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行地下側(cè)墻和結(jié)構(gòu)側(cè)墻的施工縫防水處理，等到混凝土的強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求后要通過(guò)預(yù)埋注漿管來(lái)有效的處理壓力注漿，保證地下側(cè)墻和結(jié)構(gòu)側(cè)墻間的施工縫和地下連續(xù)墻與結(jié)構(gòu)側(cè)墻之間混凝土填充的密實(shí)度。

2.4 水下臨時(shí)立柱的安裝問(wèn)題

雖然我國(guó)的城市交通形式主要以地面交通為主，但隨著城市的快速發(fā)展，建筑的迅速擴(kuò)張和日益嚴(yán)峻的交通問(wèn)題，也讓城市地面交通面臨著巨大的壓力，而從經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市開(kāi)始，地鐵車站的興建和地下交通設(shè)施的建設(shè)起到了良好的緩解地面交通壓力的作用。在地鐵車站的施工作業(yè)中，臨時(shí)立柱的安裝是提高施工安全及穩(wěn)定性，保障施工項(xiàng)目順利開(kāi)展的重要措施，臨時(shí)立柱安裝的精確度與中間立柱的垂直程度和位置精確度有著十分重要的聯(lián)系，地下含水層的臨時(shí)立柱常用的材料為鋼管立柱或H型鋼管柱，在進(jìn)行臨時(shí)立柱的安裝施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇適合的施工技術(shù)及材料。目前，我國(guó)城市地鐵車站的施工工程中，常用的地下水臨時(shí)立柱安裝技術(shù)主要有以下兩種[3]：

（1）先插法。

所謂先插法，就是在灌入混凝土柱樁前，在臨時(shí)立柱的水下安裝提前組裝好的電子定位器，將電子定位器埋設(shè)完成后，在進(jìn)行臨時(shí)立柱的安裝和混凝土灌注工程。在使用先插法進(jìn)行臨時(shí)立柱安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意的是定位器的安裝必須交由專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作，因?yàn)樗率┕ば枰媾R比較復(fù)雜的施工環(huán)境，且定位器的安裝需要專業(yè)人員潛水進(jìn)行操作，這不但要求技術(shù)人員具備專業(yè)的水下作業(yè)能力，還需要對(duì)定位器的安裝技術(shù)和安裝流程有十分熟練的操作能力和操作經(jīng)驗(yàn)，定位器的安裝位置直接關(guān)系著臨時(shí)立柱的安裝方位，如果出現(xiàn)位置的偏差，則很有可能會(huì)給地鐵車站的施工項(xiàng)目帶來(lái)嚴(yán)重的后果，影響施工作業(yè)的安全性和施工質(zhì)量，因此針對(duì)定位器的安裝應(yīng)加強(qiáng)對(duì)專業(yè)技術(shù)人員的管理和應(yīng)用。

（2）后插法。

后插法在臨時(shí)立柱安裝施工中的應(yīng)用與先插法恰好相反，該方法是在臨時(shí)立柱安裝前進(jìn)行柱基的灌注工作，灌注完成后再進(jìn)行臨時(shí)立柱的安裝。后插法中最大的安全隱患就是在臨時(shí)立柱安裝的過(guò)程中無(wú)法準(zhǔn)確地判斷臨時(shí)立柱在水下的位置，施工人員只能依靠臨時(shí)立柱的重力垂直力量和施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷臨時(shí)立柱的安裝方位，這就給施工作業(yè)帶來(lái)了很大的難度，一旦柱基偏離或傾斜，臨時(shí)立柱的安裝工作就會(huì)面臨失敗，施工人員可能需要重復(fù)多次的安裝動(dòng)作才能找到準(zhǔn)確的位置，在這個(gè)過(guò)程中，混凝土柱樁的黏度有可能因?yàn)槎啻蔚乃掳惭b而不斷降低，造成臨時(shí)寄主與樁基之間的連接出現(xiàn)困難，影響臨時(shí)立柱的穩(wěn)定性，給后續(xù)施工帶來(lái)一定安全隱患。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，蓋挖半逆作法地鐵車站施工技術(shù)具有相對(duì)成本低、對(duì)周邊環(huán)境影響小、施工周期較短等優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用到城市地鐵車站施工中。在利用蓋挖半逆作法進(jìn)行地鐵車站的施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的整體情況與周邊環(huán)境，針對(duì)蓋挖半逆作法施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行積極地判斷與及時(shí)地處理，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和質(zhì)量管理工作，強(qiáng)化對(duì)施工人員專業(yè)技術(shù)與職業(yè)素養(yǎng)的提升，在此基礎(chǔ)上不斷對(duì)該項(xiàng)施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，從而提高施工水平，提升施工效率，降低施工成本，為地鐵車站施工水平的整體提升提供有力支撐，促進(jìn)城市軌道交通建設(shè)的有序發(fā)展。