地铁车站盖挖逆作法施工技术要点及应用管理探讨

彭海真

摘要：盖挖逆作法因施工组织灵活、安全系数高、噪声及振动影响较小、占地时间少等优点，被广泛应用于城市地铁车站施工，特别是在场地狭窄、交通疏解难等复杂周边环境的条件下应用较多。本文结合工程实际，对盖挖逆作法施工技术要点进行分析，并就施工中的注意事项展开探究，以供参考。

关键词：地铁车站；盖挖逆作法；施工技术

盖挖法是指用铺盖板铺设施工临时路面，用钻孔灌注桩和混凝土支撑、钢支撑作为基坑支护体系承担基坑周围土侧压力和路面荷载，维持地面交通畅通，用各种临时支撑及支护来保证基坑稳定的施工方法，主要分为盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。本文选取盖挖逆作法作为研究对象，结合工程实际，主要从施工技术要点、注意事项等方面展开分析和研讨。

一、工程概况

某深圳地铁车站为既有地铁线的换乘车站，地处城市中心地带，周边条件复杂，车流量较大，为地下二层岛式车站。车站总长度235.76m，标准段宽21.4m；站台长140m，宽12m，车站覆土厚度4.1～4.7m；车站共设置3个出入口，1 个疏散口，2组风亭。车站东北侧设置通道与现有地铁线路连接，主体采用双柱三跨钢筋混凝土框架结构，车站主要采用盖挖逆作法施工，基坑采用坑内管井降水方案，总体平面图如图1所示。

车站基坑围护结构采用地下连续墙、咬合桩支护形式，盖板施工基坑采用地连墙、咬合桩、钻孔灌注桩+钢支撑支护形式，钻孔灌注桩桩间旋喷桩止水。其中，围护结构南侧、东侧、北侧东半段主要采用1000mm厚地下连续墙，地下连续墙共59幅；咬合桩采用φ1000@750钻孔灌注桩，咬合桩共272根，围护结构水下混凝土均采用C35 P10；钢管柱桩基础采用φ1800钻孔灌注桩，水下混凝土均采用C35 P10，盖挖主体结构设置56根永临结合钢管柱（19根永久钢管柱，31根临时型钢格构柱，6根抗拔桩），基础形式一柱一桩，基础采用φ1800钻孔灌注桩；旋喷桩采用262根φ600@900 、24根φ600@450 二重管旋喷止水桩。

二、施工技术要点及注意事项

盖挖逆作法是地铁车站建设中常见的施工工法，由车站结构顶板、永临结合钢管柱和围护结构组成承重体系，分段分层向下放坡开挖，自上而下进行车站主体结构施工。施工流程（图2）如下：围护结构施工→永临钢管柱施工→顶板施工、土方回填、恢复路面→开挖地下一层土方→地下一层底板和边墙施工→ 开挖地下二层土方→地下二层底板和边墙施工。

（一） 施工前准备工作

在施工前，首先做好施工场地布置，以合理、文明、安全、经济、满足业主的总体规划为原则，根据实际情况，结合设计提供的总平面图合理布置施工场地，确保正常施工，达到文明施工要求。其次，做好技术准备工作，认真审阅地质勘察报告和施工图纸，编制切实可行的施工方案及施工组织设计，减少对周边环境的影响，并做好相关人员的安全技术交底和培训工作。最后，配备主要施工机械（双轮铣槽机、旋挖钻机全套管全回转钻机、流动式起重机械等），确保机械设备性能质量良好，无质量与安全隐患。施工前期应做好施工测量，以设计图为依据，确保位置无偏差。

（二）围护结构主要施工技术

1.地下连续墙

连续墙成槽施工采用双轮铣槽机或旋挖钻机配合液压抓斗成槽机成槽，成槽过程中采用泥浆护壁，先抓后铣，即先用旋挖钻配合液压成槽机挖槽，至岩层成槽机无法开挖时改用双轮铣槽机成槽。在地下连续墙成槽施工时，采用优质的膨润土拌制泥浆护壁，需要注意的是，泥浆拌制后储放24h以上方可使用。地下连续墙开挖前先做导墙，待导墙混凝土达到设计强度要求后方可开展成槽作业。

地下连续墙采用跳槽法施工，相邻槽段混凝土强度达到设计强度70％以上方可开挖。成槽后混凝土必须在24h内浇筑完毕，且必须从底到顶一次浇筑完成。地下连续墙钢筋笼整体吊放，1000mm厚度的地下连续墙钢筋笼采用1台150t履带吊及1台80t履带起重机起吊。入槽后至混凝土浇筑时总停置时间不应超过4h。地下连续墙应采取钻孔抽芯试验和超声波检测墙体混凝土强度、墙底沉渣厚度、墙底岩土层性状和墙身完整性。

2.咬合桩

本项目钻孔咬合桩是采用“旋挖钻机+全套管全回转钻机+超缓凝型混凝土”方案。采用硬咬合施工工艺，先施工A桩（素桩）再施工B桩（荤桩），循环交替，素桩混凝土施工宜加缓凝剂，缓凝时间根据地质和桩长及同类工程的类比经验，得出桩的缓凝时间为60h，可满足施工要求。套管咬合桩断面如图3所示。

在A桩混凝土初凝之后开始B桩施工，B桩施工时，切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，实现咬合。

3.钻孔灌注桩

项目局部围护结构采用φ600@900临时钻孔灌注+φ600@900二重管旋喷止水桩，分期导边施工顶板时灌注桩（φ600）采用C30水下混凝土。钻孔灌注桩采用旋挖钻机成孔进行泥浆护壁法施工，泥浆护壁钻孔灌注桩是通过钻机在地面桩基位置先成孔，在成孔过程中采用泥浆循环在孔壁周围形成均匀一致的泥浆保护面，桩孔内的泥浆具有一定的比重，阻止桩孔周围的地下水向桩孔内渗透，防止孔壁土方坍塌，直至终孔下入灌注桩桩身钢筋笼，用水下混凝土浇筑方法，通过混凝土从桩底均匀上升使泥浆全部排出桩孔最终形成密实的桩身。

旋挖钻施工顺序：施工准备→测量放线→护筒埋设→钻孔→成孔检测→清孔→下钢筋笼→下导管→混凝土浇筑→破桩头→成桩检测。

（三）钢管柱施工工艺流程

本项目钢管桩基础采用φ1800钻孔灌注桩，施工阶段承受竖向荷载，使用阶段兼抗拔，永久钢管柱桩采用全回转钻机+旋挖钻机成桩工艺，临时型钢格构柱桩采用旋挖钻机施工。钢管柱施工质量的好坏直接影响盖挖逆作法车站整体的施工质量和安全。

钢管柱插桩基础主要利用全回转钻机设备作业，全回转旋挖钻机具有双层夹紧功能，可以抱紧钢管柱下插交替操作 。基本流程如下：首先，复测柱位中心点及标高，全套管钻机利用设备自带的垂直和水平微调系统对中位置符合要求，通过十字交叉垂球法确保孔位与平台中心对齐。在全回转钻机抱紧钢立柱后，根据柱身上的测斜仪数据校正柱身垂直度并复测柱中心位置，符合要求后，全回转钻机抱紧插入钢立柱时万能平台松开，插入一个行程后万能平台抱紧，全回转钻机松开夹紧装置并上升一个行程循环重复以上动作直至柱插入至设计标高。

（四）土石方开挖

本项目车站顶板以上土石方开挖由两端向中间展开，以分层、分段、对称、均衡、适时的开挖为原则，并遵循“开槽支撑、随挖随撑、分层开挖、严禁超挖”原则。在土方开挖时，应先分层再分段，每段开挖长度为6m左右。开挖临道路侧放坡坡比为1∶2，台阶长度6m左右，第一开挖平台位于冠梁顶面以下1.5m，至钢支撑底以下50mm，安装钢支撑并预加轴力，剩余土体开挖至设计基底标高以上30cm时进行人工清底，开挖采用自西向东的顺序分段、分层向下开挖。标准段顶板以上土方开挖如图4所示。

本项目车站顶板以下土石方开挖均在车站顶板以下施工（图5），每层混凝土结构达到设计要求的强度后，方可开挖下一层土方，土方盖挖施工采用“挖掘机挖土＋抓斗提升+自卸车外运”的方式开挖，由临时出土孔向周围施工。采用小型反铲开挖、转运至出土孔处，用液压抓斗从临时出土孔处垂直提升至地面，自卸汽车外运至指定弃渣场，本工程在顶板以下土石方开挖阶段，在车站共设4个出土孔，另外利用南北端2个盾构接收井预留孔，作为盖挖期间出土、下料孔。

（五）主体结构侧墙混凝土施工缝处施工技术

盖挖逆作法车站主体结构侧墙混凝土施工，存在顶部水平施工缝易渗漏水的难题。在浇筑侧墙时，为避免侧墙上部因施工做法的限制而无法浇筑密实，需要在侧墙上部施工缝位置设置注浆管和排气管，侧墙混凝土浇筑到第一止水钢板下边时，加强振捣使混凝土流入围护结构与第一止水钢板之间的密闭空间，并通过排气管将密闭空间内的空气向外排放，混凝土浇筑完成且初凝后，通过压力注浆方法将注浆填充施工缝未填满混凝土的区域，确保逆作法外墙施工缝的混凝土充分密实，避免出现施工缝渗漏现象（图6）。

三、地铁车站盖挖逆作法施工注意事项

（一）加强施工现场安全管理

施工现场场地狭窄、交叉作业环节多，施工风险较大，因此，施工单位要高度重视施工现场安全管理：一是健全、落实安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防工作机制，建立并及时完善安全风险点危险源“一企一清单”和“一项目一清单”。二是按要求配齐质量安全管理人员，每天认真开展安全风险分级管控和隐患排查治理工作，日常巡查施工过程中的地质风险，评估现场风险状况，及时采取处置措施，消除安全隐患。三是编制施工监测方案，监控量测周边建筑物、基坑支撑轴力、围护结构变形、地下水位、地面沉降等。

（二）加强施工现场质量管理

一是严格做好围护结构施工过程质量控制。在地连墙、围护桩施工时，钢筋笼在制作、运输、吊装过程中应采用有效措施防止钢筋笼变形。水下混凝土灌注前，做二次清孔。在水下混凝土灌注时，钢筋笼入槽后至浇筑混凝土时总停置时间不应超过4h。导管埋入混凝土深度一般为2～6m；导管接头连接严密并在使用前做水密性试验，经试验合格后方可投入使用。地连墙各槽段必须按施工操作规程一次浇筑完成，不预留施工缝。地连墙、围护桩施工完成后，应采用声波透射法、钻芯法、低应变法等方法对围护桩、连续墙等围护结构进行完整性检测。

二是严格做好钢管柱施工过程质量控制。车站采用盖挖逆作法施工，部分中间钢管立柱作为永久立柱，故钢管柱施工要求非常高。在施工过程中应重点加强钻孔桩成形、钢管柱就位固定、垂直度调整等环节的管理。

三是加强车站主体结构施工质量控制。盖挖逆作法施工，要重点做好中间钢管柱与梁板接头、主体结构侧墙接头等部位的施工处理。主体结构侧墙水平施工缝位置可设置注浆管和排气管，通过压力注浆法将注浆填充未填满混凝土的区域。

（三）创新施工技术与管理

盖挖逆作法施工期间，可充分运用信息化指导施工现场质量安全管理。

一是利用BIM系列Navisworks软件进行施工模拟和碰撞检查，检查设计存在的问题并进行调整优化。还可以用该办法对盖挖逆作法专项施工方案中的实际净高、检测支承柱间的距离、主体结构与构配件间的碰撞进行机械施工模拟分析，提早发现设计、施工方案中的缺陷与不足并做出调整。

二是引入基坑自动化监测系统、钢支撑轴力伺服系统，实时对支撑轴力、围护结构变形、地下水位、地面沉降等指标进行自动化监测。

三是利用视频监控、无人机进一步加强施工现场安全管理。管理人员可通过视频监控实时查看施工现场，及时发现安全隐患，并予以及时处置。利用无人机进行测绘测量，航拍工程的形象进度、安全文明施工等情况。

四、结语

地铁车站盖挖逆作法可以有效解决地铁基坑中常见的场地限制、工期短、周边建构筑物复杂等问题。逆作法基坑稳定性和周边建构筑物的沉降控制效果均比较好。本文结合工程实际，重点介绍盖挖逆作法主要关键施工技术，包括围护结构施工技术、永临钢管柱施工技术、土方开挖施工技术、主体结构侧墙混凝土施工缝处施工技术等，在工程实践中证明可行，同时针对施工现场质量、安全管理提出相关建议，以期能为今后类似盖挖逆作法地铁车站施工提供参考。

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