地鐵蓋挖逆作法施工技術(shù)

3-2-15地鐵蓋挖逆作法施工技術(shù)1前言1.1蓋挖法原理蓋挖法施工技術(shù)是用連續(xù)墻、鉆孔樁等形式做圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁，然后設(shè)置蓋板，在蓋板、圍護(hù)、中間樁保護(hù)下進(jìn)行土方開挖和結(jié)構(gòu)施工。蓋挖法結(jié)構(gòu)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(jìn)行結(jié)構(gòu)施工；順作法是指在土方全部開挖完成后，從底板開始結(jié)構(gòu)施工。1.2蓋挖逆作法的技術(shù)特點(diǎn)⑴對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱的沉降量要求嚴(yán)格，以免對(duì)上部結(jié)構(gòu)造成不良影響。⑵中間柱如為永久結(jié)構(gòu)，安裝就位困難，施工精度要求高。⑶為了保證不同時(shí)期施工的構(gòu)件相互間的聯(lián)結(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)的狀態(tài)，各種施工誤差要控制在較小范圍內(nèi)，并有可靠的聯(lián)結(jié)構(gòu)造措施。⑷除在非常軟弱的地層中，一般不需再設(shè)置臨時(shí)橫撐。⑸由于是自上而下分層建筑主體結(jié)構(gòu)，故可利用土模技術(shù)。⑹挖土和出土往往是決定工程進(jìn)度的關(guān)鍵工序。1.3蓋挖逆作法的優(yōu)缺點(diǎn)1.3.1蓋挖逆作法的優(yōu)點(diǎn)⑴由于結(jié)構(gòu)本身用來作為內(nèi)支撐，所以它具有相當(dāng)高的剛度。這樣使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變位減小，提高了工程施工的安全性，也減小了對(duì)周邊環(huán)境的影響。同時(shí)施工是在頂板和圍護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)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(guī)則形狀平面或大平面。⑶已作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，減少了開挖時(shí)卸載對(duì)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(diǎn)⑴需要設(shè)臨時(shí)立柱及立柱樁，增加了施工費(fèi)用。且由于支撐為建筑結(jié)構(gòu)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(gè)階段都產(chǎn)生先后交接處，這不僅給施工帶來不便，而且出現(xiàn)結(jié)構(gòu)、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(huán)境條件、地質(zhì)條件、工期、造價(jià)、安全性、建筑物規(guī)模形狀等多方面進(jìn)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(duì)開挖平面的一邊邊長(zhǎng)超過100m的大面積工程，由于平面為大跨度，內(nèi)支撐長(zhǎng)度將超過其適用界限。⑵大深度的地下工程大深度開挖時(shí)，由于卸除了大量的土重，基底會(huì)產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，這將使建筑物在工后出現(xiàn)中央下凹的現(xiàn)象。采用逆作法，逆作結(jié)構(gòu)的重量置換了卸除的土重，因此它能有效地控制這種現(xiàn)象。隨著開挖深度的增加，側(cè)壓也就隨之增大，對(duì)內(nèi)支撐的強(qiáng)度和剛度要求就會(huì)很大。而逆作法是以結(jié)構(gòu)本體作為支撐，具備了相當(dāng)大的剛度。⑶復(fù)雜形狀的地下工程當(dāng)平面形狀是一種復(fù)雜的不規(guī)則形狀時(shí)，內(nèi)支撐的壓力傳遞就很難進(jìn)行。采用逆作法，結(jié)構(gòu)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(fù)雜、環(huán)境要求高的工程當(dāng)在要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量特別高時(shí)，采用逆作法施工，逆作結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)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(duì)周圍環(huán)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(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱，圍護(hù)結(jié)構(gòu)多采用地下連續(xù)墻或帷幕樁，中間支撐則多利用主體結(jié)構(gòu)本身的中間立柱。開挖表層土至主體結(jié)構(gòu)頂板底面標(biāo)高，可利用未開挖的土體作為土模澆筑頂板。頂板同時(shí)作為一道強(qiáng)有力的內(nèi)支撐，防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形，待回填土后將道路復(fù)原，恢復(fù)交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進(jìn)行，自上而下逐層開挖并建造主體結(jié)構(gòu)直至底板。施作圍護(hù)結(jié)構(gòu)及中間柱→土方開挖至頂板標(biāo)高→頂板地模→頂板結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土→待頂板砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開挖下層土石方至中板標(biāo)高→中板地?！邪褰Y(jié)構(gòu)鋼筋砼→待中板砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度開挖下層土石方至基底→施作底板墊層砼→底板結(jié)構(gòu)鋼筋砼→施作站臺(tái)層側(cè)墻→施作站廳層側(cè)墻。兩層雙跨結(jié)構(gòu)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(yùn)輸鋼筋，再綁扎中縱梁鋼筋，而板的鋼筋則通過中縱梁。⑶結(jié)點(diǎn)處混凝土同頂板混凝土一同澆筑，并用插入式搗固器加強(qiáng)搗固，確保結(jié)點(diǎn)處混凝土質(zhì)量。3.3.2中板與中柱、圍護(hù)樁的結(jié)點(diǎn)逆筑法施工方法中中板受力復(fù)雜，為確保中板安全，往往在中板結(jié)點(diǎn)處采用了多種綜合技術(shù)措施，其結(jié)點(diǎn)構(gòu)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(yù)埋在鉆孔樁鋼筋籠上的鋼套箍⑧鉆孔樁鋼筋⑨鉆孔樁內(nèi)預(yù)埋鋼筋中板與排樁結(jié)點(diǎn)①焊縫②梁頂通長(zhǎng)筋③梁底通長(zhǎng)筋④焊縫hf=10mm⑤下腹板⑥下加強(qiáng)環(huán)⑦板橫筋⑧連接鋼筋⑨上腹板⑩上加強(qiáng)環(huán)⑾鋼管柱中板與中柱結(jié)點(diǎn)圖3-2中板與圍護(hù)樁、中柱連接示意圖中板結(jié)點(diǎn)施工方法及技術(shù)措施如下。 ⑴中板與圍護(hù)樁結(jié)點(diǎn)①孔樁鋼筋籠上精確設(shè)置與中板接駁的預(yù)埋鋼筋及預(yù)埋鋼套箍，并采取定位、加固及保護(hù)技術(shù)措施確保中板接駁預(yù)埋件水平及方向正確。②中板土模施工前，將結(jié)點(diǎn)處孔樁混凝土保護(hù)層鑿除搬出預(yù)埋鋼筋至水平接駁位置，并將接口樁身鑿成10cm的臺(tái)階。③中板鋼筋施工前清理預(yù)埋鋼套箍并焊接圍護(hù)樁支撐牛腿鋼板；先按設(shè)計(jì)要求綁扎暗梁鋼筋，再綁扎板鋼筋，并將水平橫向鋼筋與預(yù)埋鋼筋焊接，不能焊接的預(yù)埋鋼筋則按設(shè)計(jì)要求搬入襯墻接口暗梁中。⑵中板與中柱結(jié)點(diǎn)中板與中柱的連接結(jié)點(diǎn)是通過在鋼管柱上焊接鋼牛腿，鋼牛腿設(shè)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(huán)板上，結(jié)點(diǎn)施工時(shí)采取以下措施控制焊接質(zhì)量。①施焊前對(duì)焊接構(gòu)件處中柱鋼管用鋼刷進(jìn)行除銹，除污處理。②用電焊機(jī)分段分層施焊腹板與環(huán)板。鋼牛腿結(jié)點(diǎn)板與鋼管柱連接全部為焊接，長(zhǎng)、厚焊縫分段分層施焊。焊接時(shí)鋼管柱已承受較大荷載，因此，所有構(gòu)件均對(duì)稱施焊，以避免焊接時(shí)產(chǎn)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(yàn)收后，再將中縱梁鋼筋與結(jié)點(diǎn)板焊接，綁扎中縱梁鋼筋。④結(jié)點(diǎn)處混凝土同中板混凝土一同澆筑，并用插入式搗固器加強(qiáng)搗固，確保結(jié)點(diǎn)處混凝土質(zhì)量。3.3.3底板與中柱、圍護(hù)樁結(jié)點(diǎn)底板與中柱、圍護(hù)樁的連接結(jié)點(diǎn)與中板類似，底板與圍護(hù)樁連接僅依靠設(shè)置在鉆孔樁樁身的預(yù)埋鋼筋。底板結(jié)點(diǎn)施工方法及技術(shù)措施同頂板、中板結(jié)點(diǎn)。4勞動(dòng)力組織和機(jī)具設(shè)備配置4.1勞動(dòng)力組織勞動(dòng)力根據(jù)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(dòng)力配備表序號(hào)工種數(shù)量序號(hào)工種數(shù)量1起重工127電焊工302鋼筋工258木工103汽車司機(jī)209架子工84混凝土工810普工205電工411機(jī)械工86測(cè)工412領(lǐng)工員44.2機(jī)具設(shè)備配置機(jī)具設(shè)備配備僅供參考，參見表4-2。表4-2機(jī)具設(shè)備配備表序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量115T自卸汽車208電焊機(jī)142濕噴機(jī)295T電動(dòng)葫蘆23卷揚(yáng)機(jī)410指揮車14測(cè)量?jī)x器1套11PC-220挖掘機(jī)45HD-550挖掘機(jī)212PC-60挖掘機(jī)16鋼筋加工機(jī)械2套13混凝土運(yùn)輸車67輸送泵25安全注意事項(xiàng)5.1施工現(xiàn)場(chǎng)安全措施⑴施工現(xiàn)場(chǎng)的布置符合防火、防洪、防觸電、防雷擊等安全規(guī)定的要求，現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)、生活用房、倉庫、材料堆放場(chǎng)、修配間、停車場(chǎng)等臨時(shí)設(shè)施，應(yīng)按總平面布置圖進(jìn)行統(tǒng)一布署。⑵施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)的地坪、道路、倉庫、加工場(chǎng)、材料場(chǎng)、水泥堆放場(chǎng)、基坑四周均采用砂漿或砼進(jìn)行場(chǎng)地硬化，危險(xiǎn)地點(diǎn)懸掛警示燈或警告牌，有人經(jīng)過的坑、預(yù)留孔洞設(shè)防護(hù)圍欄和明顯的色燈警示。在醒目的地方設(shè)置固定的大幅安全標(biāo)語及各種安全操作規(guī)程牌。⑶根據(jù)國(guó)家頒布的安全規(guī)程，結(jié)合工程實(shí)際，編印通俗易懂的安全防護(hù)規(guī)程手冊(cè)。⑷具體制定各項(xiàng)安全施工規(guī)則，經(jīng)常檢查安全施工執(zhí)行情況，對(duì)職工進(jìn)行安全教育，組織有關(guān)人員學(xué)習(xí)防護(hù)手冊(cè)，并進(jìn)行安全作業(yè)考試，考試合格的職工才準(zhǔn)進(jìn)入施工作業(yè)面作業(yè)。⑸重視水文、氣象資料，根據(jù)氣象特點(diǎn)制定防洪預(yù)案，若發(fā)現(xiàn)有可能危及人身、工程和財(cái)產(chǎn)安全的災(zāi)害預(yù)兆時(shí)，立即按防洪預(yù)案實(shí)施和采取切實(shí)可行的防災(zāi)害措施，以確保人身、工程和財(cái)產(chǎn)的安全。⑹定期舉行安全會(huì)議，適時(shí)分析安全工作形式，指定有關(guān)管理人員，隊(duì)長(zhǎng)和安全員參加，并做好記錄，各作業(yè)班組在班前班后對(duì)該班的安全作業(yè)情況進(jìn)行檢查和總結(jié)，并及時(shí)處理安全作業(yè)中存在的問題。⑺加強(qiáng)安全檢查，建立專門安全監(jiān)督崗，實(shí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制。遇有特別緊急的事故征兆時(shí)，停止施工，采取措施確保人員、設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)安全。⑻施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)、生活區(qū)按《消防法》有關(guān)規(guī)定，設(shè)置消防池和配備足夠的消防設(shè)施，明確消防責(zé)任人。⑼住房、庫棚、料場(chǎng)、修理間等消防安全距離應(yīng)符合《消防法》有關(guān)規(guī)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(yīng)符合有關(guān)安全規(guī)定的要求。5.2施工機(jī)械安全控制措施⑴車輛駕駛員和各類機(jī)械操作員持證上崗，對(duì)駕駛員、機(jī)械操作員定期進(jìn)行安全教育。⑵機(jī)械設(shè)備在施工現(xiàn)場(chǎng)集中停放。⑶起重作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程》和《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定和要求。⑷使用鋼絲繩的機(jī)械，定期進(jìn)行保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換，用鋼絲繩起吊、拖拉重物時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員要遠(yuǎn)離鋼絲繩。⑸設(shè)專人對(duì)機(jī)械設(shè)備、各種車輛定期檢查、維修和保養(yǎng)，對(duì)查出的隱患要及時(shí)進(jìn)行處理，并制定防范措施，防止發(fā)生機(jī)械傷害事故。5.3施工用電的安全技術(shù)措施施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電，嚴(yán)格按《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定辦理。⑴現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)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(jìn)行操作。⑵所有電線路采用“三相四線制”，機(jī)電設(shè)備按“一機(jī)一閘一漏電”設(shè)保護(hù)裝置。架設(shè)的電力線路符合有關(guān)規(guī)定要求。⑶變壓器設(shè)置圍欄，設(shè)門加鎖，專人管理，懸掛“高壓電危險(xiǎn)、切勿靠近”的警示牌；變壓器設(shè)接地保護(hù)裝置，其接地電阻不大于4歐姆。⑷室內(nèi)配電柜、配電箱前設(shè)絕緣墊，并安裝漏電保護(hù)裝置。各類電器開關(guān)箱和電器設(shè)備，按規(guī)定設(shè)接地保護(hù)裝置，電源開關(guān)箱加鎖。⑸檢修電器設(shè)備時(shí)停電作業(yè)，電源箱或開關(guān)握柄上懸掛“有人操作、嚴(yán)禁合閘”的警示牌或派人看管，嚴(yán)禁帶電作業(yè)。5.4高處作業(yè)安全措施⑴高處作業(yè)人員戴好安全帽、系好安全帶、穿防滑鞋。⑵禁止其它無關(guān)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。⑶在基坑邊緣0.8-1.2m處，設(shè)置防護(hù)圍欄，圍欄高度不小于1.2m⑷從事架子、起重作業(yè)人員，定期檢查身體，持證上崗。⑸作業(yè)平臺(tái)上的腳手板采用滿鋪，且平順、牢固、無探頭板。施工搭設(shè)的梯道，腳手架、防護(hù)欄、安全網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施符合安全要求，經(jīng)安全員檢查合格后方可投入使用，工程施工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》和《建筑安裝安全技術(shù)操作規(guī)程》有關(guān)規(guī)定。⑹基坑內(nèi)施工的人員上、下班設(shè)專用的斜道或梯道。⑺高處作業(yè)面上用的料具放置穩(wěn)妥，小型工具、材料隨時(shí)放入工具袋內(nèi)，傳遞料具安全可靠。⑻拆除建筑物自上而下進(jìn)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(dān)的全部結(jié)構(gòu)拆除后方可拆除。⑼夜間作業(yè)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(yè)使用的各種機(jī)電設(shè)備，鋼絲繩等設(shè)備按有關(guān)規(guī)定、要求辦理，并指定專人負(fù)責(zé)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換、處理。6工程實(shí)例6.1工程簡(jiǎn)介廣州地鐵一號(hào)線農(nóng)講所車站全長(zhǎng)247.10m，位于廣州市繁華商業(yè)區(qū)的中山四路南側(cè)，平行中山四路橫跨德政路道路面下，東側(cè)為毛澤東農(nóng)民運(yùn)動(dòng)講習(xí)所舊址，東南為省實(shí)驗(yàn)中學(xué)和JY—8物業(yè)開發(fā)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(huán)境相互關(guān)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(tái)，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)寬度19.2m，由于盾構(gòu)過站要求東端結(jié)構(gòu)寬度為26.7m，西端結(jié)構(gòu)寬度為23.2m，車站平均挖深16.0m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1.25m的鉆孔樁和在鉆孔樁之間作旋噴樁的聯(lián)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。鉆孔樁間距400mm，旋噴樁樁徑為800mm，共計(jì)鉆孔樁334根，旋噴樁334根，車站主體結(jié)構(gòu)頂板厚800mm，中板厚400mm，底板厚900mm，側(cè)墻厚600mm，砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)均為C25、S8。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，該站地質(zhì)情況復(fù)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(shù)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(zhì)粘土層，厚1.5m～4.0m；（5）粘土層，厚1m～5m。（6）巖層：有強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，中間設(shè)?700mm單排鋼管柱，柱間標(biāo)準(zhǔn)間距為8.0m。農(nóng)講所車站是廣州地鐵一號(hào)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(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔樁采用一臺(tái)MT1500全套管鉆機(jī)及十四臺(tái)MZ-30正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)跳一鉆一施工，旋噴樁采用GXY-100型地質(zhì)鉆機(jī)兩臺(tái)及高噴臺(tái)車1臺(tái)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(nèi)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(jīng)驗(yàn)①鉆孔樁+旋噴樁”剛?cè)嵯酀?jì)的聯(lián)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)農(nóng)講所站是采用鉆孔樁+旋噴樁剛?cè)嵯酀?jì)的聯(lián)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)，鉆孔樁既是圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)又是主體結(jié)構(gòu)的一部分。鉆孔樁作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，在鉆孔樁施工時(shí)需設(shè)置與主體結(jié)構(gòu)相連接的預(yù)埋件。旋