李利利 姚殿梅(陕西铁路工程职业技术学院,渭南 714000)
基于盖挖法的某地铁车站施工方法的选择
李利利 姚殿梅
(陕西铁路工程职业技术学院,渭南 714000)
由于本地铁工程处于城市繁华地段,为减少阻断地面交通的时间,盖挖法施工相对于明挖法、暗挖法等地铁车站施工表现出了明显优势。本文首先简单介绍了三种盖挖法的施工方法以及各自的优缺点,然后根据本工程的实际情况进行各种施工方法的比选,最后综合考虑各种因素确定该工程采用盖挖顺作法作为最终的施工方法。
明挖法;暗挖法;盖挖法;盖挖顺作法
目前我国地铁车站主要采用的施工方法有:明挖法、暗挖法和盖挖法。
在城市繁华地段地铁施工中盖挖法优势明显,由于其先恢复路面,因此其对交通的阻断时间很短,同时与暗挖法比较,施工相对简便,造价较低,从而成为中意的施工方法。
2.1 盖挖顺作法
在路面交通不能长期中断的道路下方修建地下结构时,可以采用盖挖顺作法。这种方法首先由地表面依设计要求完成护壁桩或地下连续墙等围护结构和必要的横、纵地梁,把预制的标准化模数的盖板(混凝土盖板或钢盖板)覆盖在挡土结构上,形成临时路面,恢复道路交通。而后在盖板下方进行土方开挖,直至地下结构底部的设计标高。然后再依照地上建筑物的常规施工顺序由下而上修建该地下结构的主体结构、进行防水处理。上述工序完成后,拆除临时顶盖,进行土方回填,并恢复地下管线或埋设新的管线。最后视需要拆除挡土结构的外露部分及恢复永久性道路。
盖挖顺作法所形成的永久结构和地面常规施工方法建成的结构类似,工艺相对较简单,从上到下开挖到底后再由下向上施工结构,开挖净空高,钢支撑布置与开挖工序安排较简单,便于操作,施工进度快,不存在逆筑施工所形成的结构应力逆转和“抽条施工”所形成的各部不均匀沉降及普遍存在的界面收缩应力问题。结构依次形成,整体性好,次生应力小,防水施工易于进行,防水效果较好。这都是盖挖顺作法的优点。但是采用盖挖顺作法施工,顶盖的费用较高,而且基坑围护结构承载时间可能会长达1-2年,如施工管理不善、土方开挖后支撑架设不及时等,坑周地表将会产生较大沉降,对邻近建筑物安全的影响也较大。
2.2 盖挖逆作法
在地下构筑物顶板覆土较浅、沿线建筑物过于靠近的情况下,为防止因基坑长期开挖而引起地表明显沉陷危及临近建筑物的安全,或是为了避免盖挖顺作法两次占用道路的弊病,可以采用盖挖逆作法施工。盖挖逆作法的施工步骤是:首先在地面向下做基坑的围护结构和中间桩柱(通常围护结构仅做到顶板搭接处,其余部分用便于拆除的临时挡土结构围护),然后可以在地面开挖至主体结构顶板底面标高并浇筑形成地下结构的永久顶板,进行覆土回填,恢复永久路面。以后的工作都是在顶板或临时路面盖板的保护下进行:自地下1层开始,自上而下逐层开挖,每挖完一层,即浇筑本层的结构板(同时也是下一层的顶板)和边墙,逐层建造主体结构直至整体结构的底板。在这种情况下,永久结构是在盖挖的方式下自上而下逆向建成的,称为盖挖逆作法。
盖挖逆作法施工工艺相对繁琐,开挖到结构板位置后即进行该处结构板施工,达到设计强度后才能继续开挖,施工空间净空小,开挖困难,钢支撑安装困难,进度慢,施工阶段和使用阶段结构的受力转换复杂,对施工要求较高,但对控制基坑变形和保护周边环境有利。
2.3 盖挖半逆作法
盖挖半逆作法和盖挖顺作法相似,是在开挖地面、完成顶层板及恢复路面后,向下挖土至地下结构底板的设计标高,先建筑底板、再依次向上逐层建筑侧墙、楼板。但是与盖挖顺作法的区别在于,盖挖顺作法所完成的顶板是将来要拆除的临时性盖板,而不是永久结构的顶板,而盖挖半逆筑法所完成的顶板就是地下结构的顶部结构。因此,在地下结构完成后就不必要再一次挖开路面。
盖挖半逆作法简单易行、施工费用较低。用来修建小型地下通道,效果很好。
车站施工方式的选择主要是依据车站施工时对地面道路及周边交通的影响程度,车站基坑开挖过程中对周围建、构筑物等保护要求,以及施工周期和工程造价等因素综合确定。
明挖法为我国地铁车站的主要施工方式,其多为先施工围护体系,在开挖土方的同时随挖随撑,开挖到施工底板后,至下而上建造结构。采用明挖法施工具有施工方便,造价较低等优点,但对周边环境影响较大,尤其施工周期长,若全部敞开式开挖对于交通的干扰最大,对本工程不适用。
暗挖法多在繁华商业区或无法破路施工地段,施工中采用矿山法进行,边开挖边支护。暗挖法通常要求有良好的围岩条件,若是在不良围岩条件的情况下要对地层进行注浆处理加以改良,该方法一般不适用于流砂地层和地下水充沛的场地,本工程为控制地面变形,必须采用小步长,强支护的工程措施,因此造价较高,施工技术复杂,工期较长,因此也不予选择。
盖挖法在车站站位所在道路难以封交时可采用,在城市繁华地段地铁施工中盖挖法优势明显,其先采用地下连续墙、钻孔桩等形式作围护结构,然后修筑地下结构的顶板或临时路面盖板,而后在顶板或临时路面盖板的遮护下进行土方开挖和结构施工。由于其先恢复路面,因此其对交通的阻断时间很短,同时与暗挖法比较,施工相对简便,造价较低。
不同施工方法的对比情况如表1所示。
表1 不同施工方法比较
由于本工程处于繁华十路口。在这种地理位置的情况下,选用盖挖顺作法施工,通过调整施工方式和步骤,满足地面道路车辆的基本通行是十分适宜的,也是能够实现的,同时又能有效地控制工程质量和造价。在严格控制施工程序的情况下,基坑变形也可以保证在允许变形量以下,满足环境保护要求。故选用盖挖顺作法来进行施工。
地铁车站施工方法的选择是通过综合考虑对地面交通的影响,对周围建、构筑物的影响,施工进度、施工难度、工程造价等因素决定的。对于处在城市繁华地段地铁施工的本工程而言,盖挖顺序法虽然在某个单个因素上并没有明显的优势,但综合这些因素考虑,盖挖顺序法对于该工程而言是十分合适的。
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U45
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1007-6344(2016)04-0056-01
陕西铁路工程职业技术学院2014年科研基金资助项目(2014-11)
李利利(1986-),陕西西安人,助教,研究方向:路面工程材料,