位于市中心主要道路的地下车站在施工期间如何维持地面交通,减少施工对社会生活的影响是轨道交通建设中一个十分突出的问题。
(一)盖挖法施工概述
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。
最早运用盖挖法的工程是20世纪60年代西班牙马德里的隧道,后来在很多国家隧道建设中得到应用,其在国外已经是成熟的技术,但我国的发展应用比较晚。
盖挖法的优点:
(1)结构的水平位移小,安全系数高;
(2)对地面影响小,可以最低程度影响交通,对居民生活影响小;
(3)施工受外界气候影响小。
盖挖法的缺点:
(1)由于竖向出口少,需水平运输,后期开挖出土不方便;
(2)作业空间小,施工速度较明挖法慢,工期长;
(3)和基坑开挖、支挡开挖相比费用较高。
(二)盖挖法施工类型
盖挖法有逆作和顺作两种施工方法。
盖挖顺作法是在现有的道路上,按所需的宽度,由地表面完成挡土墙结构后,以定型的预制标准覆盖结构置于挡土结构上维持正常的交通流,往下反复进行开挖和架设横撑,直至设计标高。依序由下而上建筑主体结构和防水措施,回填土并恢复管线路。最后依据需要拆除挡土结构的外露部分及恢复交通。盖挖顺作法中的挡土结构是非常重要的,要求具有较高的强度、刚度和较高的止水性。
盖挖逆作法多用在深层开挖、软弱地层开挖、靠近建筑物施工等情况下。该法在地下建筑结构施工时以结构本身既做挡土墙又作内支撑,不架设临时支撑。施工顺序和顺作法相反,从上往下依次开挖和构筑结构本体。所谓全逆作法就是从地面开始,地上和地下同时进行立体交叉施工的方法;半逆作法是将地下结构自地面往下逐层施工,地面以上结构在地下结构完成后再进行施工。
盖挖逆作法的优点:
(1)结构本身用来作为支撑,具有相当高的刚度,使挡墙的应力、变形减小,提高了工程的安全性,能有效控制周围土体的变形和地表的沉降,减小了对周边环境的影响。
(2)适用于任何不规则形状的平面或大平面的地下工程。
(3)可以早期展开地上结构的施工,同时进行地上和地下结构的施工,缩短了工程的施工总工期。
(4)不必另外架设开挖工作平台,大大削减支撑和工作平台等大型临时设施,减少费用。
(5)由于开挖和施工的交错进行,逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递给地基,减少了大开挖时卸载对持力层的影响,减小了基坑内地基回弹量。
(三)盖挖逆作法的施工步骤
盖挖逆作法的施工步骤为:一柱、二盖、三板、四墙、五底。① 柱:先施作边柱(桩)护壁(摩擦桩或条形基础桩),同时施作结构钢管柱(或混凝土柱);② 盖:将盖板置于边桩和中柱之上。为了使边桩连成一体,边桩上设冠梁。这里盖板的概念,实际上是由周边梁结构和柱上纵横梁结构及盖板结构均置于地膜之上(此时结构已倒挂于桩柱上)而组成的梁板结构;③ 板:开挖负一层土方后,施作中隔板地膜,在地膜上绑扎中隔板钢筋(梁板结构),浇注中隔板混凝土;④ 墙:用不带动力的移动式边墙支架(专门设计)逐层浇筑边墙混凝土;⑤ 底:在完成负一层土方、中板、边墙后施作车站的负二层土方、底板及边墙;逆作法能做到地上和地下同时施工,合理、安全、有效缩短工期,提高经济效益。
(四)盖挖逆作法的关键技术
盖挖逆作法没有太复杂的技术,它是由若干简单的、原始的技术巧妙而有机的组合,从而形成一套完整的甚至于完美的施工工法。确保整个车站防水系统和结构钢筋的完整和连续是第一个关键技术,通过地模预留沟槽和回填沟槽来实现。
钢管柱的加工、运输、吊装、就位要求精度极高,不论是旋挖桩钢管基础或条形基础都有一套完整的工艺流程,为确保底层深基坑开挖安全必须采取的横向支撑或桩锚加固技术。
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