3-2-15 地铁盖挖逆作法施工技术
1 前言
1.1 盖挖法原理
盖挖法施工技术是用连续墙、钻孔桩等形式做围护结构和中间桩, 然后设置盖板, 在盖板、围护、中间桩保护下进行土方开挖和结构施工。
盖挖法结构施工有逆作与顺作两种施工方法。逆作法是指按土方开挖顺序从上层开始往下进行结构施工; 顺作法是指在土方全部开挖完成后, 从底板开始结构施工。
1.2 盖挖逆作法的技术特点
⑴对围护结构和中间桩柱的沉降量要求严格, 以免对上部结构造成不良影响。
⑵中间柱如为永久结构, 安装就位困难, 施工精度要求高。
⑶为了保证不同时期施工的构件相互间的联结达到设计的状态, 各种施工误差要控制在较小范围内, 并有可靠的联结构造措施。
⑷除在非常软弱的地层中, 一般不需再设置临时横撑。
⑸由于是自上而下分层建筑主体结构, 故可利用土模技术。
⑹挖土和出土往往是决定工程进度的关键工序。
1.3 盖挖逆作法的优缺点
1.3.1 盖挖逆作法的优点
⑴由于结构本身用来作为内支撑, 因此它具有相当高的刚度。这样使围护结构的应力和变位减小, 提高了工程施工的安全性, 也减小了对周边环境的影响。同时施工是在顶板和围护结构保护下进行的, 安全可靠,
不受外界气象条件的影响。
⑵适用于任何不规则形状平面或大平面。
⑶已作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基, 减少了开挖时卸载对持力层的影响, 降低了地基回弹量。
1.3.2 盖挖逆作法的缺点
⑴需要设临时立柱及立柱桩, 增加了施工费用。且由于支撑为建筑结构本身, 自重大, 为防止不均匀沉降, 要求立柱具有足够的承载力。
⑵混凝土的浇筑在逆作法施工的各个阶段都产生先后交接处, 这不但给施工带来不便, 而且出现结构、防水等问题。
1.4 盖挖逆作法的适用范围
盖挖逆作法的采用要从周边环境条件、地质条件、工期、造价、安全性、建筑物规模形状等多方面进行探讨研究。以下情况可采用盖挖逆作法。
⑴大平面的地下工程
一般说, 对开挖平面的一边边长超过100m的大面积工程, 由于平面为大跨度, 内支撑长度将超过其适用界限。
⑵大深度的地下工程
大深度开挖时, 由于卸除了大量的土重, 基底会产生回弹现象, 这将使建筑物在工后出现中央下凹的现象。采用逆作法, 逆作结构的重量置换了卸除的土重, 因此它能有效地控制这种现象。
随着开挖深度的增加, 侧压也就随之增大, 对内支撑的强度和刚度要求就会很大。而逆作法是以结构本体作为支撑, 具备了相当大的刚度。
⑶复杂形状的地下工程
当平面形状是一种复杂的不规则形状时, 内支撑的压力传递就很难进行。
采用逆作法, 结构本体就是与平面形状相吻合的钢筋混凝土或型钢钢筋混凝土支撑体系, 大大提高了安全性。
⑷周边状况复杂、环境要求高的工程
当在要求围护结构变形量特别高时, 采用逆作法施工, 逆作结构作为结构本体, 本身具有很大的刚度, 能有效地控制整体变形, 从而减少了对周围环境的影响。
2 盖挖逆作法施工工艺流程
2.1 工艺流程
先施工基坑的围护结构和中间桩柱, 围护结构多采用地下连续墙或帷幕桩, 中间支撑则多利用主体结构本身的中间立柱。开挖表层土至主体结构顶板底面标高, 可利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板同时作为一道强有力的内支撑, 防止围护结构向基坑内变形, 待回填土后将道路复原, 恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行, 自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。
施作围护结构及中间柱→土方开挖至顶板标高→顶板地模→顶板结构钢筋混凝土→待顶板砼达到设计强度后开挖下层土石方至中板标高→中板地模→中板结构钢筋砼→待中板砼达到设计强度开挖下层土石方至基底→施作底板垫层砼→底板结构钢筋砼→施作站台层侧墙→施作站厅层侧墙。
2.2.1 明挖层土方施工
第一层采用机械一次性分幅开挖。
2.2.2 盖挖土方施工
⑴开挖方法
一般利用两端风道作运输坡道, 小型机械开挖, 小型运输车辆装车外运土方。
有作业条件时采用挖掘机放坡开挖, 直接装车运输; 放坡不能开挖部分采用机械台阶后退法开挖, 汽车外运; 端头剩余部分采用小型机械开挖, 人工配合, 垂直起吊, 再装车外运。
⑵临时道路
为向车站内进料出碴, 在两侧分别设置一条运输坡道, 坡道纵坡根
据现场条件一般为8～12%, 设单侧排水沟。由于坡道使用时间较长, 而且为盖挖施工生命线, 道路需进行硬化处理。
⑶放坡开挖段施工
施工时从两端引入临时施工便道至开挖层底部。然后用小型机械将土方挖除, 作为会车场地和材料临时存放场所。再从两端向中部掏槽开挖至分层底部, 然后利用挖掘机开挖两侧土方, 浇筑结构混凝土。如此层层循环至基底。
⑷台阶法开挖段施工
不能放坡开挖部分采用台阶法施工, 由一端向另一端分台阶后退法施工。
⑸端头垂直提升段土方施工
端头不能直接用机械开挖外运的土方采用小型挖掘机配合人工挖装到提升斗内, 垂直提升转运。
2.3 中间桩柱施工
中间柱的施工是逆筑法施工的关键工序, 中间柱是车站施工阶段主要受力构件, 其单柱设计承载力达1000t以上。因此, 钢管柱加工及安装精度和混凝土质量等要求很高, 施工工艺复杂, 技术难度大。
中间柱常采用挖孔工艺。挖孔穿越流塑状淤泥时, 采用缩短进尽、超前插打护壁钢筋、循环进尺控制在0.3m等技术措施, 以顺利经过软弱地层。在经过流砂层时采用缩短进尽、控制作业时间、在超前插打的钢筋背后采用填塞稻草、加速凝水泥堵塞等措施, 保证挖孔施工顺利经过流砂层。
