地铁车站半盖挖法主体结构施工技术研究冯静收

地铁车站半盖挖法主体结构施工技术研究冯静收

冯静收

冯静收

中铁五局电务城通公司

摘要：采用半盖挖法可以有效减小城市交通与车站施工之间的相互干扰。本文结合实际工程案例，分析了半盖挖法的关键施工技术。并就钢管支撑施工、盖明挖结合段不均匀沉等问题提出控制建议。实际监测证实，盖挖与明挖段因变形与受力都有规律性变化。但盖挖法相对形变较小。

关键词：地铁车站；主体施工；半盖挖法；监测

1工程概述

1.1工程概况

边家村站位于友谊西路与太白北路交汇处，站位跨路口设置，与远期7号线换乘T型换乘。本站为地下二层岛式站台车站（主干道交叉口段为三层），有效站台中心里程为右DK31+576.310，车站总长222.4m，标准段宽22.7m，轨面埋深约15.15m。车站设4个出入口、1个紧急疏散出入口、2组风亭。车站主体采用半盖挖法施工，主体围护结构采用Φ1000@1500灌注桩＋Φ609钢管内支撑。出入口、风道采用明挖顺作法施工，围护结构采用Φ600@1200灌注桩＋Φ609钢管内支撑。

1.2周边环境

边家村站位于友谊西路和太白北路十字交叉路口处，站位所处地周边多为居住区。友谊西路为双向8车道外加2条非机动车道，道路中间设有约2m宽的绿化隔离带，规划道路宽60m，已基本实施规划。太白北路为双向8车道，道路中间设有约2m宽的绿化隔离带，规划道路宽50m，现状道路宽30m。

2地铁车站施工方法的选择

2.1明挖法

本方法由地表开始挖至设计标高，再由下至上的顺序进行主体和防水施工。完毕后进行回填。该方法具有施工便捷、经济性较高、技术成熟等多种优势。其主要缺点为：占用场地时间长，且需迁改施工范围内的所有管线，如开挖区域为交通干道则综合比选优势不足。

2.2盖挖法

本方法充分利用了围护结构与相关支撑体系。首先，采用军便梁系统进行临时铺盖，并恢复正常路面交通。然后在铺盖系统下部开挖土方，施工主体结构。从施工顺序上来看，盖挖法可分为顺作或逆作两种方法。盖挖法同样属于成熟施工方法，相比于明挖法可有效缩短道路占用时间。

2.3施工方法

本项目选择半盖法施工是结合了明挖与盖挖两种方法的优势。本项目位于主干道交叉口位置，且车站在其中一整条主干道下方，道路交通车流量大，既要满足车站施工条件，又不造成交通断流。因此选择半盖法。除去车站所在交叉路口及车站半侧行车的铺盖系统段，其余部分则选择了明挖法施工，既减小了交通压力，又最大限度开创了敞开明挖施工条件，保证了结构施工受外部干扰最小化。

3施工关键技术分析

选择半盖挖法施工不仅需要处理钢管支撑施工技术，还需考虑明挖盖挖两种开挖基础部位的不均匀沉降问题。

3.1土方开挖

本项目开挖主要分五个阶段实施，第一阶段从干道交叉口铺盖系统东西两侧分别进行表层土及车辆行走槽开挖，东西两侧采用大小挖机配合的方式，开挖出车辆行走槽及挖机在基坑内部工作的空间；第二阶段从干道交叉口正中间分为东西两个工作面放坡开挖，随着开挖深度加深退格开挖；第三阶段干道交叉口负三层土采用挖机翻倒至东端，由东侧外运至渣土场；第四阶段东侧、西侧采用顺坡退格开挖；第五阶段西侧开挖至结构端头，剩余土方采用码头吊垂直运输的方式进行开挖。东侧顺坡退格开挖，开挖至结构端头，剩余土方采用码头吊垂直运输的方式进行开挖。开挖基底预留10～30cm土方采用人工配合吊车进行清底。

纵向拉坡开挖，纵向分段长度不大于8m，段间土坡坡比为1：0.5。其次采用水平分层，分台阶分步开挖，随开挖随支护。

3.2钢管支撑施工技术

本项目采用壁厚16mm的钢管支撑，支撑于基坑两侧C35钢筋混凝土钻孔桩，两者之间支垫钢围檩进行传力。

（1）桩基施工技术

由于桩基础影响着主体结构净空，因此需通过精确定位及复核后方可进行施工。

为保证桩基承载力及沉降满足要求，钻孔完成后应清孔并保证孔底沉渣厚度≤150mm。若沉渣厚度过大，会导致桩基承载力下降，引起桩基沉降量较大，盖挖明挖段受力不一，进而引起不均匀沉降，车站结构易出现裂缝。桩基施工前施作试桩并进行静载试验确定基桩的变形特征，承载力不满足要求时可采取桩端或桩侧后注浆的方式以提高桩基承载力，减小桩基沉降。

（2）钢管支撑定位施工技术

凿除支撑锚固面桩基础混凝土后，进行定位器安装与重新复核。固定需按照上下两端同时定位，下端依靠定位器上端则采用钢板焊接。钢管支撑需按照一次吊装完成的要求施工，保证其稳定的落于定位器上钢板上，并高度吻合。

3.3明挖与盖挖结合部位不均匀沉降控制技术

由于采用了半明挖半盖挖施工方法，其基础部位的土层受力具有明显差异，多会造成该部位的不均匀沉降。由此造成车站主体结构施工后出现裂缝，进而为车站防水带来负面影响。

考虑到施工方法的差异出现沉降，本项目采用SAP2000对盖挖和明挖的沉降进行分析，从而获得顶板和底板最大沉降值。如不考虑加固明挖段，则盖挖最大沉降幅度为4.5mm。如增加加固因素，其沉降值能控制在1.2mm左右。因此，施工中明挖段采取了地基加固方案，加固范围为明挖段基底1m土层进行水泥搅拌土换填。

4监测分析

4.1墙体水平位移

本次检测使用了活动式测斜仪，结合基坑实际特点设置出相应测斜孔。实际证明，各盖挖段测点平移较小，明挖段相对较大。出现此结果与结构支撑体系直接相关，即：军便梁铺盖系统具有围护结构支撑作用，且抗变形能力较强。

4.2基坑周边地层移动

开挖基坑后，基坑墙体内外侧压力差的相互作用产生了变形，由此造成了墙后土层的移动。此次测量按照每10～25m间距设置1条测线，并保证其与基坑侧壁垂直。同时，每个测线上设置3个测点，采用高精度水平仪对测点高程进行观测。

从实际测量来看，半明挖半盖挖两种开挖方式对地表沉降的影响具有较大差异性，如：盖挖最大沉降位于坑壁一定位置处，且多个沉降点的沉降量为凹槽装。但明挖沉降量则随着坑壁距离的增大而减少。从沉降量来看明挖法要大于盖挖法。

4.3坑外水位变化

为提升坑外地下水的稳定性，基坑周边提前布设好水位观测孔，及时观测水位变化情况。通过观察发现，在整个施工降水井抽排过程中水位产生一定的变化，停止降水抽排后水位会逐渐达到一个稳定标准。但施工过程中有明显降雨过程，受天气因素影响水位变化明显。结构施工完成段未出现渗漏漏水，则证明施工防水效果显著。

5结语

①本项目发挥了明挖盖挖两种开挖方式的优点，证明半盖挖法能有效解决车站基坑安全、工期、施工标准等条件。同时，还能有效缓解地面交通压力等；②采用半盖挖法施工需考虑到基础形式区别，并充分考虑地面沉降问题。通过基底换填处理避免施工期间出现结构不均匀沉降，导致结构裂缝，进而影响到车站防水；③现场监测证实：明挖比盖挖受力较小，且两者平移的规律相反。此外，两者墙后地表沉降的规律也存在差异，即：盖挖段墙后地表沉降规律与距离大小成正比，明挖法则与距离大小成反比；④实践证实，半盖挖法从经济性和适用性上更具应用前景。

参考文献：

［1］李围，何川.地铁车站施工方法综述［J］.西部探矿工程，2004（07）．

［2］刘国彬，王卫东.基坑工程手册（2版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009．

［3］胡兴.新亚大厦深基坑半逆作法施工技术［J］.施工技术，2011，4（01）．