广深港铁路客运专线深圳福田站主体结构盖挖逆作施工技术

中铁十五局华南公司 李自锋

广深港铁路客运专线深圳福田站主体结构盖挖逆作施工技术

中铁十五局华南公司 李自锋

地下基坑通常采用如下几种施工方法，明挖法、新奥法、浅埋暗挖法、盖挖法、盾构法等。明挖法是目前应用最为广泛的一种施工方法，该法施工简单、安全、快速、造价较低，但对市民生活干扰较大，限制因素较多。暗挖法对市民日常生活影响较小，不会阻断交通，特别适合在地下水位较深、不需要降水的条件下采用，是修建地铁的重要方法，通过合理组织施工及交通疏解，可以把对交通的影响降到最低。目前在北京、上海、广州、南京、深圳等城市都有成功的设计及施工经验，已逐渐成为我国地下工程施工中重要的施工方法。

广深港客运专线深圳福田车站主体结构共分为5个施工段，其中段一的A1和A2区、段二、段五采用明挖顺作法施工，段一的A3区、段三、段四采用盖挖逆作法施工。

一、工程概况

广深港客运专线福田站位于深圳市福田区市民中心广场西侧益田路与深南大道交叉处、益田路下方，呈纺锤形南北展开，下穿福中一路、深南大道、福华一路、福华路。东西走向的深圳地铁2号线、11号线与该车站在地下二层呈“十”字交叉。

福田站为地下三层客运车站，站场规模4台8线，车站全长1 023m（内衬墙外边线），设计里程为DK110+966.00 ～ DK111+987.00。主体结构分5个施工段，由北向南A ～ E区分别长433.212m、50.6m、51.438m、247.9m、242.25m，A区宽16.9 ～ 65.86m，B区宽75.47m，C区宽75.47 ～ 78.86m，D区宽78.86m，E区宽14.606 ～ 42.46m，底板埋深约32m，车站围护结构设计地下连续墙434幅，土石方165万m3。主体最大为三层五跨结构，采用型钢骨架劲性钢筋混凝土。顶板厚度1.2m，中板厚0.25m，底板厚1.4m，侧墙厚1.0m。中间结构柱采用钢管混凝土柱，内填C60微膨胀混凝土。底板下设1.5m和2.8m抗拔桩（部分兼作柱下桩）。

车站共设12个出入口、11组地面风亭、6个消防疏散口、1道采光井（217.1m×9m）、1座300m3的室外消防水池和4座冷却塔，总建筑面积134 608m2（含附属建筑）。其中，主体建筑面积121 083.1 m2，出入口建筑面积6 251.6 m2，风道建筑面积4 450.7 m2，消防疏散通道面积952.6 m2，采光井面积1 264 m2。

本文，笔者以跨度最大的D区为例，介绍盖挖逆作法施工技术。

二、方案确定

广深港客运专线福田站原设计分为5段，其中，A1、A2、B和E区采用明挖顺作法施工，A3和C区采用盖挖逆作法施工，D区采用中心岛法施工。由于福田站位于深圳市中心城区，周边超高层建筑林立，各种管线密布且紧临繁忙主干道，施工安全要求极高。D区原设计的中心岛法在两侧预留土体，中间部分顺作到顶，两侧采用盖挖逆作法并加支撑进行施工，基坑变形较大，不利于周边建筑物的安全，铁道部多次组织专家对该方案进行论证，在开工前将D区改为全盖挖逆作法施工。施工中，加深、加厚围护结构地下连续墙，主体结构顶板、中板、底板与连续墙之间采用预埋接驳器连接，以结构梁板作为基坑的可靠支撑，确保土方开挖施工时基坑和周边建筑物的安全。

三、施工方案

车站主体结构不设伸缩缝，全部采用膨胀混凝土，随基坑开挖方向分段顺序施工，横向施工缝原则上间距20 ～ 30m，设置在纵向柱距1/4 ～ 1/3跨附近。D区主体结构从26轴到46轴，根据分缝原则和现场实际情况划分为9段，采用跳仓法施工。具体施工步骤如下。

1. 施工地下连续墙、冠梁、挡土墙、抗拔桩、钢管立柱、降水井，向下开挖至顶板梁底标高下1.5米，施作钢筋砼垫层。

2. 以钢管砼柱作为支撑施工顶板、顶梁。待顶层结构达到设计强度后，利用其作为横向支撑，开挖至第2次开挖面（地下1层梁底面下1.5m）。

3. 施工地下1层梁、板。待达到设计强度后，利用顶板和地下一层底板作为支撑，向下开挖至第3次开挖面（地下2层梁底面下1.5m）。施工地下1层侧墙。

4. 施工地下2层梁、板。待达到设计强度后，利用地下2层底板作为支撑，向下开挖至第4次开挖面。施工地下二层侧墙。

5. 向下开挖至基底，施工综合接地、垫层、防水层、承台、底板。施工地下3层侧墙。主体结构部分施工结束。

6. 节点处理。施工顶板防水层，回填覆土，恢复路面。

四、施工工艺

1. 顶层土方开挖及顶层梁板施工。

（1）土方开挖。顶层的土方开挖与明挖顺作相同，即用普通的液压反铲挖掘机自北向南开挖，随挖随装车拉走，开挖至顶梁下1.5m作垫层。开挖过程中如围护结构渗漏，须及时封堵，防止渗漏水浸泡土体、影响主体结构的防水质量。

（2）垫层施工。土方开挖至垫层上20 ～ 30cm时，人工配合机械进行找平，抗拔桩孔位置的烂泥需换填干土或粗砂夯实，进行地基承载力检测（达到100kPa），合格后施作垫层。垫层采用25cm厚C20钢筋混凝土。垫层施工完成后应注意保护，在未硬化前不允许上人，未达到强度前禁止上施工机械。

（3）型钢梁施工。在垫层施工完成后首先进行型钢梁施工。顶板主横梁截面尺寸为1 600mm×2 500mm，主纵梁截面尺寸为1 600mm×2 200mm，纵横向主梁均采用型钢骨架。型钢梁分段加工，与钢管柱采用牛腿节点焊接连接，牛腿与钢梁之间的横隔板采用高强度螺栓连接，顶底采用翼缘板焊接。型钢梁在工厂加工成型，现场进行安装，焊缝根据所处位置的重要性分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。焊接采用二氧化碳保护焊，其中Ⅰ、Ⅱ级焊缝采用无损检测。

（4）支架模板安装和钢筋绑扎。施工方案采用自上而下施作顶板、地下一层中板、地下二层中板、底板，侧墙随结构施工进度亦自上而下逆作施工。受型钢限制，必须先安装纵横梁钢筋，再搭设脚手架，安装梁底模和侧模，铺设板底模，安装板面钢筋。支架采用满堂架搭设，采用φ48×3.0钢管，间距和高度根据支架施工方案布置。节点模板采用定型钢模板，梁板模板采用优质竹胶板。钢筋间距和数量按照设计要求布设。纵横向主梁钢筋在梁柱节点位置焊接在节点环形钢板上。侧墙因分两次施工，在施工板钢筋时，顶板下部必须按设计预留边墙及明暗柱钢筋，预留钢筋必须长短间隔错开排列，以保证钢筋接头错开距离不小于500mm，短钢筋板下预留长度不小于400mm，长钢筋板下预留长度不小于1 000mm。边墙及明暗柱预留钢筋，按照长度要求下料，安装时先在底模的设计位置打孔，钢筋从孔内穿出，同时注意控制钢筋的垂直度和标高位置。

（5）混凝土浇筑及施工缝防水。顶板、中板、底板和侧墙混凝土由于分段分块浇筑，因而顶、底板水平施工缝，侧墙顶、底水平施工缝和侧面竖向施工缝，均需作防水处理。顶、底板、侧墙底部水平施工缝和侧墙侧面竖向施工缝采用预埋镀锌钢板止水带和遇水膨胀止水条防水，混凝土表面涂水泥基渗透结晶防水涂料；侧墙顶部水平施工缝采用1条可重复注浆管和2条遇水膨胀止水条防水，混凝土表面涂水泥基渗透结晶型防水涂料。

2. 地下一层土方开挖及中板施工。地下一层土方开挖，必须在顶层梁板混凝土达到设计强度，拆除支架模板后才能进行。

（1）在顶板预留的出土孔中，用炮机破除混凝土垫层，用挖机把土装进吊土斗，用70T履带吊吊出，吊至基坑旁临时堆土场装车运走。

（2）在出土孔处下挖3m，挖机能够正常回旋作业后，进行大面积正常开挖。开挖土方时，应同时破除混凝土垫层，垫层尽量不要悬空，防止脱落砸伤施工人员和机械，确保安全。

（3）开挖至中板梁底下1.5m后，施作地下一层中板垫层。中板的垫层、型钢梁安装、支架模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇捣及施工缝防水施工同顶板。

3. 地下二层土方开挖及中板施工。地下二层土方开挖，必须在地下一层梁板混凝土达到设计强度，拆除支架模板后才能进行。地下二层土方开挖及垫层、型钢梁安装、支架模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇捣及施工缝防水施工同地下一层。

4. 地下三层土方开挖及底板施工。地下三层土方开挖，必须在地下二层梁板混凝土达到设计强度，拆除支架模板后才能进行。

（1）地下三层土方开挖及垫层、混凝土浇捣及施工缝防水施工同地下一层。

（2）土方开挖到基底后，先施工综合接地网（电阻值不大于1Ω），再施工底板垫层，垫层混凝土浇筑时需预留承台位置。

（3）待垫层混凝土强度能够满足机械碾压要求后，进行柱下承台土方开挖。鉴于底层土方含水量较大，承台深度达3m，开挖时极易坍塌，经与设计和监理单位协商，承台垫层改为挂网喷射C25混凝土，边挖边喷，尽量减少边坡的垮塌。

（4）底板防水施工前先用水泥砂浆对垫层进行找平，然后在达到要求的垫层上刷一次基层处理剂，粘贴4mm+3mm厚的聚氨酯胎体SBS改性沥青防水卷材。卷材采用热熔满粘法铺设，确保卷材与找平层之间粘贴可靠，不得出现空鼓、翘边、破损部位。防水层之间采用搭接法连接，搭接宽度为10cm。桩头及连续墙位置根据设计要求进行特殊处理。防水层表面施工5cm厚的细石混凝土保护层。

（5）承台防水施工完成后，安装承台钢筋，浇筑混凝土，再安装底板和底梁钢筋，浇筑底板混凝土。横向钢筋在两侧与连续墙预埋接驳器连接，在钢管柱位置通过环板与柱子连接。横向施工缝防水处理和侧墙预埋钢筋同顶板。底板混凝土分两次浇筑，先浇底板，再浇筑上翻梁。

5. 侧墙施工。负1层、负2层中板和底板施工完以后，间隔14d以后即可施工侧墙。侧墙亦采用逆作法施工。侧墙采用600mm×1 200mm的钢模板，模板外横竖向均采用槽钢加固，拉杆直径为φ14mm，中部焊接60mm×60mm×3mm止水钢板，拉杆与连续墙主筋成L形焊接，焊接必须牢固可靠，严格检查焊接质量。侧墙及柱子钢筋上部与预埋钢筋通过接驳器连接，下部采用电弧焊连接，单面焊≥10d，双面焊≥5d。侧墙混凝土浇筑是施工的关键环节，必须要振捣好，保证混凝土密实。采取如下施工方法。

（1）侧墙模板中间预留300mm×400mm浇筑孔，水平方向间隔2.4m，竖直方向间隔2m，确保混凝土下落高度不超过2m，浇筑一层封堵一层。

（2）浇筑时从浇筑孔内进入振捣，确保振捣密实。

（3）侧墙模板预留喇叭口，浇筑时高出施工缝15cm，确保施工缝混凝土密实。

（4）为了解决逆作法施工的侧墙上部施工缝接触面混凝土难以浇捣、难以充满的弊端，在中板边墙部位每隔1～1.5m预留φ150的浇捣孔，浇筑侧墙时通过上部预留孔对施工缝处混凝土进行浇筑和振捣，利用压力差灌满施工缝。浇筑一周后及时通过可重复注浆管进行注浆填缝。

实践证明，该方法能保证上部水平施工缝部位混凝土密实及接缝的严密，保证防水效果。

五、施工关键措施

1. 基坑西侧紧邻港中旅大厦、时代金融中心、免税商务大厦3座超高层建筑，基坑开挖期间，应加强对连续墙深层水平位移、基坑外水位、建筑物的沉降变形等的观测。

2. 基坑顶板距地面高度约3m，距冠梁顶约1.5m，基坑开挖后地面和冠梁顶面设置两道防护栏杆，并悬挂醒目的安全警示标志，提醒施工人员注意安全。

3. 在基坑周边设置宽300mm深500mm的排水沟，在沟底设置排水坡度，便于基坑降水外排，防止暴雨季节路面雨水流入基坑。预留出的土孔周边挡土墙应及时施作，防止雨水流入基坑并兼作施工围挡。

4. 合理组织，科学安排。加快施工进度，加快土方开挖和各层梁板的施工，缩短基坑暴露时间，减小基坑变形，确保邻近建筑物的安全。

5. 连续墙预埋的梁板钢筋接驳器，缺损的必须进行植筋补足。

6. 连续墙内面预留的φ18拉接钢筋必须按设计施工，不足的进行植筋或与连续墙主筋焊接，并与侧墙钢筋按设计要求进行连接。

7. 在挖掘机和吊机作业范围内，严禁在其下方进行混凝土破除或其他作业。

8. 底板未施工前，严格控制顶板堆载不得超过20kN/ m2。

9. 在板和侧墙施工时，注意各种预埋管、吊钩的位置，各种预留孔洞、坑的位置和尺寸，严格按照设计施工，不得有偏差，防止给后续施工带来不便。

10.及时做好各项施工记录和技术资料的填写，做到及时、有效和真实。

六、结论与建议

广深港客运专线福田车站是盖挖逆作法首次在国内铁路施工中的尝试，具有显著的代表意义。该车站2008年12月开始进场施工，目前已完成部分底板施工，主体结构预计2011年底结束，2012年10月全部完工。盖挖逆作法施工在本站的施工中，受雨天影响小，模板和脚手架用量小，施工进度明显比明挖顺作快，对周边建筑物和道路、管线等的影响较小，工程进度和施工质量受到各方的一致好评。