柯建新

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410000）

前言

地鐵施工項目建設(shè)過程中，其建筑結(jié)構(gòu)頂板設(shè)計具有重要意義，尤其是在頂板上面自上而下分層挖掘上，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層修筑，這也是蓋挖逆做法的主要表現(xiàn)形式。在該種方法實施過程中，由于該種方式可以進(jìn)行控制變形和管線改移等操作，而且還不受天氣因素的影響，在鬧市區(qū)地鐵建設(shè)上十分常見。隨著時代的進(jìn)步，人們對地鐵站的建設(shè)要求也越來越高，需要人們對該項技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1 蓋挖逆做法簡介

隨著空間密集度的不斷提升，道路交通負(fù)荷越來越高，這也為整個市政、地鐵等施工工作帶來了極大難度。為了降低對城市環(huán)境的影響，人們在具體的地鐵施工過程中引入了自上而下的施工結(jié)構(gòu)，避免對周圍環(huán)境功能產(chǎn)生影響。逆做法施工工藝的主要原理是之上而下開展逐層施工，先從施工頂部開始。之后在頂部結(jié)構(gòu)下方逐步進(jìn)行土方挖掘和結(jié)構(gòu)施工作業(yè)，提升整個結(jié)構(gòu)的完成性。另外，在暗挖逆做工藝實施過程中，盡可能對周圍環(huán)境不會產(chǎn)生影響，進(jìn)而在小斷面內(nèi)部設(shè)置頂層結(jié)構(gòu)承重體系和結(jié)構(gòu)維護(hù)體系。之后，在承重體系的保護(hù)之下，將開挖斷面逐步擴(kuò)大。另外，在大斷面體系的作用之下，頂部的結(jié)構(gòu)頂板將會受到有效保護(hù)，并以頂部的結(jié)構(gòu)作為地面環(huán)境的防護(hù)工程，由上而下開展內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工工作。

站在蓋挖逆做法施工工藝原理角度來說，主要是對施工圍護(hù)體系和頂板承重體系的高程進(jìn)行合理控制，并通過頂板施做將周邊環(huán)境系統(tǒng)恢復(fù)。在頂板的有效防護(hù)之下，可以實現(xiàn)土方的依次挖掘，以及之上而下施工結(jié)構(gòu)的完美形成，確保整體結(jié)構(gòu)具備永久性使用特點。當(dāng)頂部的支護(hù)體系形成之后，暗挖和蓋挖施工工藝也趨近相同，可以為后續(xù)施工工作的開展提供便利條件。

2 蓋挖逆做法施工工藝特點

2.1 蓋挖逆做法施工工藝的優(yōu)點

①該種施工工藝方法使用過程中，具體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量很小，可以降低對鄰近建筑的影響。②由于臨時支撐系統(tǒng)的存在，并不需要在外架設(shè)開挖工作之中再次設(shè)立內(nèi)支撐系統(tǒng)，在消減工作量的同時，進(jìn)一步提升了工作臺等大型臨時設(shè)施的工作效率。③由于地鐵施工工作的主要施工場所集中在地下，對地面的影響較小，這也為城市發(fā)展創(chuàng)造了更多有利條件。④在穩(wěn)定支撐體系下，整個作業(yè)風(fēng)險可以大幅降低，為工作人員工作提供了一個有效的安全環(huán)境。

2.2 蓋挖逆做法施工工藝的缺點

①在結(jié)構(gòu)施工縫處理上存在很多困難，站在地鐵工程角度來說，由于對施工縫的防水要求較高，如果施工縫無法得到有效處理，便會導(dǎo)致整個混凝土澆筑出現(xiàn)不密實等情況，一旦處理不當(dāng)，便會形成滲漏。②在逆作法支撐位置處理上，很容易受到地下室層高的限制，無法對高度進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。如果在施工過程中遇到較大層高的地下室，施工人員還需要對水平支撐設(shè)備或者是圍護(hù)體系進(jìn)行重新設(shè)計，進(jìn)一步增加了施工工作的工作量。另外，在挖土過程中，頂部始終處于密封狀態(tài)，出土和下料難度也較大，不利于后續(xù)施工工作的開展。③在封閉環(huán)境下，部分災(zāi)害的施救難度也進(jìn)一步提升，如火災(zāi)、洪災(zāi)等。④由于蓋挖逆做法施工工藝的全面實施，使得工序轉(zhuǎn)換次數(shù)明顯增多，進(jìn)而造成初支結(jié)構(gòu)中的材料浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，工序時間也得到了進(jìn)一步延長[1]。

3 蓋挖逆做法施工工藝在地鐵施工中的具體運(yùn)用形式

3.1 施工注程

施工注程主要的工作內(nèi)容如下：①施工準(zhǔn)備；②圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，這其中還包括預(yù)留通道、豎井建設(shè)等等；③軍用梁板路面的有效建設(shè)；④將土方挖掘至頂板底標(biāo)高位置處；⑤頂板結(jié)構(gòu)的全面施工方；⑥站廳板上立柱的維護(hù)和建設(shè)，此項施工流程涉及到的內(nèi)容很多，如下立柱、側(cè)墻以及部分地板等結(jié)構(gòu)的施工操作，其中還涉及到剩余土方的開挖情況以及地鐵站臺層剩余土方的開挖情況；⑦接地網(wǎng)施工操作，該項施工需要與底板的防水層建設(shè)相配合，之后進(jìn)行墊層施工，維護(hù)整個結(jié)構(gòu)的密封性；⑧剩余地板結(jié)構(gòu)層的施工和頂板防水層設(shè)計，在此過程中，人們需要對混凝土保護(hù)層進(jìn)行完善和添加，做好臨時路面的拆除工作，這樣一來，整個頂板回填效果也會進(jìn)一步展示出來，確保整個施工的完整程度。

3.2 主要工序描述

在整個蓋挖逆做施工開展過程中，相關(guān)工作人員：①要做的便是對鉆孔灌注樁進(jìn)行設(shè)計，并從地面開始向下開展。②將基坑挖掘到頂板頂?shù)臉?biāo)高處，以具體的施工標(biāo)準(zhǔn)為主，對施工樁頂冠梁和磚墻擋土墻進(jìn)行建設(shè)，還要做好軍用梁的建設(shè)工作，最終確保路面交通不會受到任何影響。③將土方挖掘至頂板底標(biāo)高處，根據(jù)施工頂板和頂縱梁設(shè)計情況，對邊墻鋼筋進(jìn)行預(yù)留。④等到頂板中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與設(shè)計強(qiáng)度等價之后，人們便可以進(jìn)行站廳層中立柱以及側(cè)墻處土方的開挖工作，兵做好側(cè)墻防水層的鋪設(shè)，施工中也應(yīng)該以側(cè)墻、中縱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計為主。而在站廳層設(shè)計上，還要做好樓板上方的土方預(yù)留，為后續(xù)邊墻設(shè)計提供有利條件。⑤整個中立柱以及中縱梁等部分應(yīng)該與具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度相符，并對樓板上剩余的土方量進(jìn)行挖掘，確保剩余樓板結(jié)構(gòu)不會受到破壞。⑥在地鐵施工過程中，待站廳層樓板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須與設(shè)計要求相符，之后才能進(jìn)行低板處土方的挖掘工作。另外，在側(cè)墻防水設(shè)計上，應(yīng)該以施工站臺層中立柱以及底縱梁等部分的地板結(jié)構(gòu)施工為主，并做好其中的鋼筋預(yù)留工作[2]。

3.3 疊合墻和復(fù)合墻的選擇

站在地鐵車站施工角度來說，疊合墻的綜合造價要對于復(fù)合墻，但其中的施工難度也較高，其施工質(zhì)量也很容易受到一些其他因素影響。尤其是在結(jié)構(gòu)板鋼筋的對接上，在連續(xù)墻接縫處無法對鋼筋連接器進(jìn)行預(yù)留。另外，在邊節(jié)點接縫處很容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，邊墻的裂縫也較多，進(jìn)而引發(fā)更大的滲漏事故。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究資料顯示，在深圳市地鐵一期工程建設(shè)上，總共應(yīng)用了7個站的疊合墻方案，存在很大程度的側(cè)墻豎向滲水裂縫，之間的間距也只有2～4m。在具體施工過程中，由于臨河以及地下水位具有較強(qiáng)的承壓性，含水層主要以粉砂層為主，透水性較強(qiáng)，在此種情況之下，使用復(fù)合墻結(jié)構(gòu)可以確保其質(zhì)量得到更大保障。

3.4 頂板、中板與地連接墻結(jié)合方式的創(chuàng)新

在整個連接墻施工過程中，主要以豎向構(gòu)件設(shè)計為主，對施工期間產(chǎn)生的豎向荷載進(jìn)行有效支撐，在實現(xiàn)永久工況的同時，還要做好抗浮樁的設(shè)計工作。為了可以將上述兩個功能同時實現(xiàn)，人們可以采用具體的連接墻施工時凹槽連接形式，做到鋼板預(yù)埋形式的全面創(chuàng)新，進(jìn)而將局部受壓問題解決，具體原理如圖1所示。其次，在頂板和側(cè)墻交接處拉彎受力解決方案實施上，整個側(cè)墻頂部所受拉力將會是地下兩層站的3倍左右，整個彎矩也會進(jìn)一步加大，僅僅通過配筋操作很難將施工階段的彎矩受力問題解決。因此，在具體施工過程中，應(yīng)該以下面兩個方案的實施為主：

①在側(cè)墻上增加預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計數(shù)量，或者是采用鋼絞線的施工方案，該方案在施工過程中的施工工序十分復(fù)雜，難度較大，而且在質(zhì)量保證上也存在一些困難；②在兩側(cè)邊跨之中可以適當(dāng)增加一些臨時性的鋼柱或者是樁基結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對受力進(jìn)行分擔(dān)。該方案在應(yīng)用過程中具備造價高等缺點，立柱的設(shè)計也會對整個施工方案產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致側(cè)墻的受力持續(xù)提升。由于上述兩個方案存在不同程度的缺點，人們可以將“集接凹槽”法引入其中，為了提升設(shè)計質(zhì)量，人們還可以在“集接凹槽”上下方設(shè)置一些角鋼，規(guī)格為70×70mm，為后續(xù)鑿除工作的開展創(chuàng)造有利條件[3]。

3.5 HPE液壓垂直插入鋼管柱工法的應(yīng)用

在常規(guī)地鐵鋼管柱安裝過程中，工作人員需要下到孔底進(jìn)行混凝土的鑿除以及定位器安裝，此項施工流程涉及到很多不安全因素，而且具體的施工周期較長，最短也要在10d左右，施工成本也較高。為了將該項不足之處改善，人們將HPE液壓垂直插入鋼管柱工藝引入其中，該項工藝屬于蓋挖逆做法中的一種模式，通過HPE液壓垂直插入機(jī)機(jī)身的插入裝置，在混凝土初凝之前完成相應(yīng)操作，直到整個工作與設(shè)計標(biāo)高相符為止。在該工藝施工過程中，需要以機(jī)械化作業(yè)實施為主，并不需要對定位器進(jìn)行安裝，可以通過位移傳感器將管柱的垂直度在電腦上反應(yīng)出來，確保其施工質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)情況相符。以大東門地鐵站施工為例，在整個鋼管柱施工操作完成之后，其偏位值被控制在1/500之內(nèi)，而且該工藝的整體安裝時間保持在10～20h，促使施工工期大大縮短，如圖2所示。

圖1 板墻集接做法

圖2 HPE液壓垂直插入鋼管柱施工現(xiàn)場

4 總結(jié)

綜上所述，蓋挖逆做法的適用范圍極廣，可以在各種地質(zhì)條件和周圍環(huán)境下開展作業(yè)，而且變形較小，施工效率較高，在確保建筑物安全的同時，還能實現(xiàn)施工速度的有效加快。另外，還能降低工程的總投資數(shù)量，施工工期大幅縮短。該方式在很多地區(qū)的地鐵工程建設(shè)上得到了應(yīng)用，積累了豐富的施工經(jīng)驗，同時具備很強(qiáng)的借鑒性。