軟土地層地鐵車站的新型蓋挖法施工摘要:軟土地區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的可回收重復(fù)利用臨時(shí)路面系統(tǒng)和首道支撐采用鋼筋混凝土兼作臨時(shí)路面支承結(jié)構(gòu)的新型蓋挖法,在上海軌道交通車站建設(shè)中獲得成功。還系統(tǒng)研究了臨時(shí)路面系統(tǒng)、豎向支撐體系、橫向支撐體系等關(guān)鍵技術(shù)。這種新型蓋挖法能夠最大限度地減小對(duì)地面交通的影響,有極大的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞:軌道交通;施工;蓋挖法;臨時(shí)路面;支承;標(biāo)準(zhǔn)化 上海地鐵1號(hào)線淮海路上的車站在施工時(shí),為減少對(duì)淮海路商業(yè)街的影響,在國(guó)內(nèi)首次采用了逆作法施工工藝。但在頂板覆土前,整個(gè)淮海路還是被封閉了1 a,給地區(qū)交通、經(jīng)濟(jì)造成了很大的影響。為解決市中心地鐵車站施工對(duì)城市交通的影響,日本、韓國(guó)等國(guó)家往往采用蓋挖法來(lái)解決,國(guó)內(nèi)的廣州、深圳等也采用軍便梁蓋挖法。這種蓋挖法臨時(shí)路面系統(tǒng)的蓋板梁與基坑首道支撐分設(shè),臨時(shí)路面系統(tǒng)占用較大豎向空間,導(dǎo)致首道支撐位置下移,無(wú)支撐開挖深度較大。這種施工方法對(duì)上海軟土地層基坑施工中控制地層變形、保護(hù)周邊環(huán)境的安全十分不利。近年來(lái)上海采用施工中結(jié)合首道支撐澆筑臨時(shí)路面的蓋挖法,但現(xiàn)澆臨時(shí)路面帶來(lái)了大量的廢棄工程,對(duì)環(huán)境影響很大。可見,上述兩種蓋挖法都存在較大的缺陷。
通過(guò)研究,提出了適應(yīng)上海軟土地層地鐵車站的環(huán)保型蓋挖法施工工藝。采用標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的可回收重復(fù)利用的臨時(shí)路面系統(tǒng),首道支撐采用鋼筋混凝土,兼做臨時(shí)路面的支承結(jié)構(gòu),在基坑開挖過(guò)程中采用鋼支撐與結(jié)合樓板設(shè)置的框架逆作相結(jié)合,保證基坑的穩(wěn)定性、安全性。這種新型蓋挖法在上海軌道交通多個(gè)車站的建設(shè)中得到了成功應(yīng)用。1 蓋挖法施工總體流程 軌道交通11號(hào)線愚園路站位于上海市中心區(qū)三縱三橫主干道中西縱的江蘇路上,地面交通十分繁忙,為保障在車站建設(shè)的全過(guò)程中維持現(xiàn)有通行能力的要求,采用了新型蓋挖法施工。新型蓋挖法的總體流程如圖1所示。主要施工步驟為:施工一側(cè)地下墻、立柱樁→架設(shè)臨時(shí)路面,恢復(fù)該側(cè)地面交通→施工另一側(cè)地下墻、立柱樁和首道支撐→采用順作結(jié)合局部逆作法開挖基坑直至內(nèi)部結(jié)構(gòu)施作完畢→拆除臨時(shí)路面系統(tǒng),恢復(fù)永久道路。現(xiàn)場(chǎng)施作的首道支撐兼做蓋板梁的情況見圖2。2 臨時(shí)路面系統(tǒng) 蓋挖法臨時(shí)路面系統(tǒng)主要有兩方面的作用:承受路面交通荷載及系統(tǒng)自重,保證交通順暢;作為施工的一個(gè)隔離屏障,保障施工的安全順利進(jìn)行。臨時(shí)路面實(shí)際鋪裝效果見圖3。 新型蓋挖法采用標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化可回收重復(fù)利用的預(yù)制板,且結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性要求。為保證路面車輛行駛的平穩(wěn)性,蓋板不平整度應(yīng)<0.5 mm,撓度應(yīng)≤1/400;蓋板梁撓度應(yīng)≤1/500;鋪設(shè)時(shí)相鄰蓋板高差控制在1 mm之內(nèi);同時(shí),應(yīng)采取減震降噪和防滲防漏措施。 為保證預(yù)制蓋板的可回收重復(fù)利用,預(yù)制蓋板尺寸以1 m為模數(shù)。蓋板平面標(biāo)準(zhǔn)尺寸為3 m×2 m,并以2 m×1 m、1 m×1 m預(yù)制蓋板作為臨時(shí)路面敷設(shè)組合時(shí)的調(diào)節(jié)塊。3 豎向支承系統(tǒng) 蓋挖法施工的地鐵車站豎向支承系統(tǒng)包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)、立柱及立柱樁等,承受著由蓋板梁或首道支撐、逆作樓板傳遞的豎向載荷,并對(duì)橫向支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定有重要作用。因此,豎向支撐系統(tǒng)對(duì)于蓋挖法的成敗至關(guān)重要。 中間支承立柱及支承樁的設(shè)計(jì)需考慮臨時(shí)路面板、逆作樓板的傳遞荷載,立柱應(yīng)驗(yàn)算穩(wěn)定性、承載力。其下的支承樁應(yīng)按承載樁進(jìn)行設(shè)計(jì),樁基應(yīng)插入合適的持力層。 立柱一般可采用格構(gòu)柱或H型鋼,可根據(jù)車站設(shè)計(jì)的實(shí)際情況決定是否與永久立柱相結(jié)合。立柱下支承樁一般采用鉆孔灌注樁,直徑應(yīng)與格構(gòu)柱尺寸相適應(yīng),通常為Φ800 mm～Φ1 000 mm;樁深除滿足豎向承載力要求外,應(yīng)符合沉降控制要求,同時(shí)應(yīng)對(duì)基坑引起的支承樁隆起進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算。支承樁的隆起或沉降均不應(yīng)超過(guò)2 cm。立柱與支承樁間應(yīng)有可靠的連接,連接長(zhǎng)度一般為2～3 m。 在上海軟土地層車站的蓋挖法施工中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用地下墻。地下墻既作為基坑的側(cè)向支護(hù)結(jié)構(gòu),承受坑外側(cè)的水土壓力;也作為豎向承載結(jié)構(gòu),承受臨時(shí)路面系統(tǒng)及逆作樓板結(jié)構(gòu)的荷載。因此,地下墻除應(yīng)進(jìn)行側(cè)向荷載作用的結(jié)構(gòu)受力計(jì)算外,還應(yīng)作豎向承載力和沉降驗(yàn)算。地下墻隆沉一般可按不超過(guò)2 cm控制,墻址一般應(yīng)避免位于軟弱土層中,并采取墻址注漿等措施以減少沉降。同時(shí),在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮地下墻與中間立柱樁的變形協(xié)調(diào),控制差異沉降不超過(guò)1 cm。4 結(jié)語(yǔ) 新型蓋挖法適用于軟土地層。它采用可回收重復(fù)利用的臨時(shí)路面系統(tǒng),首道支撐兼做臨時(shí)路面支承梁,開挖過(guò)程中采用鋼支撐與局部樓板逆作相結(jié)合的中間支撐,兼有典型蓋挖法和逆作法的優(yōu)點(diǎn),能夠最大限度地減小對(duì)地面交通的影響,對(duì)控制變形、保護(hù)環(huán)境安全十分有利。這種新型蓋挖法已成功應(yīng)用于上海軌道交通7號(hào)線肇嘉浜路站、11號(hào)線愚園路站等工程中,取得了良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益,有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值和借鑒作用。參考文獻(xiàn)[1]上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院.軟土地層新型蓋挖法設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告[R].2008.[2]吳健,張慶賀.蓋挖逆作法地鐵車站施工中地下連續(xù)墻豎向沉降的可靠性研究[J].河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,34(4).
通過(guò)研究,提出了適應(yīng)上海軟土地層地鐵車站的環(huán)保型蓋挖法施工工藝。采用標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的可回收重復(fù)利用的臨時(shí)路面系統(tǒng),首道支撐采用鋼筋混凝土,兼做臨時(shí)路面的支承結(jié)構(gòu),在基坑開挖過(guò)程中采用鋼支撐與結(jié)合樓板設(shè)置的框架逆作相結(jié)合,保證基坑的穩(wěn)定性、安全性。這種新型蓋挖法在上海軌道交通多個(gè)車站的建設(shè)中得到了成功應(yīng)用。1 蓋挖法施工總體流程 軌道交通11號(hào)線愚園路站位于上海市中心區(qū)三縱三橫主干道中西縱的江蘇路上,地面交通十分繁忙,為保障在車站建設(shè)的全過(guò)程中維持現(xiàn)有通行能力的要求,采用了新型蓋挖法施工。新型蓋挖法的總體流程如圖1所示。主要施工步驟為:施工一側(cè)地下墻、立柱樁→架設(shè)臨時(shí)路面,恢復(fù)該側(cè)地面交通→施工另一側(cè)地下墻、立柱樁和首道支撐→采用順作結(jié)合局部逆作法開挖基坑直至內(nèi)部結(jié)構(gòu)施作完畢→拆除臨時(shí)路面系統(tǒng),恢復(fù)永久道路。現(xiàn)場(chǎng)施作的首道支撐兼做蓋板梁的情況見圖2。2 臨時(shí)路面系統(tǒng) 蓋挖法臨時(shí)路面系統(tǒng)主要有兩方面的作用:承受路面交通荷載及系統(tǒng)自重,保證交通順暢;作為施工的一個(gè)隔離屏障,保障施工的安全順利進(jìn)行。臨時(shí)路面實(shí)際鋪裝效果見圖3。 新型蓋挖法采用標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化可回收重復(fù)利用的預(yù)制板,且結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性要求。為保證路面車輛行駛的平穩(wěn)性,蓋板不平整度應(yīng)<0.5 mm,撓度應(yīng)≤1/400;蓋板梁撓度應(yīng)≤1/500;鋪設(shè)時(shí)相鄰蓋板高差控制在1 mm之內(nèi);同時(shí),應(yīng)采取減震降噪和防滲防漏措施。 為保證預(yù)制蓋板的可回收重復(fù)利用,預(yù)制蓋板尺寸以1 m為模數(shù)。蓋板平面標(biāo)準(zhǔn)尺寸為3 m×2 m,并以2 m×1 m、1 m×1 m預(yù)制蓋板作為臨時(shí)路面敷設(shè)組合時(shí)的調(diào)節(jié)塊。3 豎向支承系統(tǒng) 蓋挖法施工的地鐵車站豎向支承系統(tǒng)包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)、立柱及立柱樁等,承受著由蓋板梁或首道支撐、逆作樓板傳遞的豎向載荷,并對(duì)橫向支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定有重要作用。因此,豎向支撐系統(tǒng)對(duì)于蓋挖法的成敗至關(guān)重要。 中間支承立柱及支承樁的設(shè)計(jì)需考慮臨時(shí)路面板、逆作樓板的傳遞荷載,立柱應(yīng)驗(yàn)算穩(wěn)定性、承載力。其下的支承樁應(yīng)按承載樁進(jìn)行設(shè)計(jì),樁基應(yīng)插入合適的持力層。 立柱一般可采用格構(gòu)柱或H型鋼,可根據(jù)車站設(shè)計(jì)的實(shí)際情況決定是否與永久立柱相結(jié)合。立柱下支承樁一般采用鉆孔灌注樁,直徑應(yīng)與格構(gòu)柱尺寸相適應(yīng),通常為Φ800 mm～Φ1 000 mm;樁深除滿足豎向承載力要求外,應(yīng)符合沉降控制要求,同時(shí)應(yīng)對(duì)基坑引起的支承樁隆起進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算。支承樁的隆起或沉降均不應(yīng)超過(guò)2 cm。立柱與支承樁間應(yīng)有可靠的連接,連接長(zhǎng)度一般為2～3 m。 在上海軟土地層車站的蓋挖法施工中,圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用地下墻。地下墻既作為基坑的側(cè)向支護(hù)結(jié)構(gòu),承受坑外側(cè)的水土壓力;也作為豎向承載結(jié)構(gòu),承受臨時(shí)路面系統(tǒng)及逆作樓板結(jié)構(gòu)的荷載。因此,地下墻除應(yīng)進(jìn)行側(cè)向荷載作用的結(jié)構(gòu)受力計(jì)算外,還應(yīng)作豎向承載力和沉降驗(yàn)算。地下墻隆沉一般可按不超過(guò)2 cm控制,墻址一般應(yīng)避免位于軟弱土層中,并采取墻址注漿等措施以減少沉降。同時(shí),在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮地下墻與中間立柱樁的變形協(xié)調(diào),控制差異沉降不超過(guò)1 cm。4 結(jié)語(yǔ) 新型蓋挖法適用于軟土地層。它采用可回收重復(fù)利用的臨時(shí)路面系統(tǒng),首道支撐兼做臨時(shí)路面支承梁,開挖過(guò)程中采用鋼支撐與局部樓板逆作相結(jié)合的中間支撐,兼有典型蓋挖法和逆作法的優(yōu)點(diǎn),能夠最大限度地減小對(duì)地面交通的影響,對(duì)控制變形、保護(hù)環(huán)境安全十分有利。這種新型蓋挖法已成功應(yīng)用于上海軌道交通7號(hào)線肇嘉浜路站、11號(hào)線愚園路站等工程中,取得了良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益,有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值和借鑒作用。參考文獻(xiàn)[1]上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院.軟土地層新型蓋挖法設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告[R].2008.[2]吳健,張慶賀.蓋挖逆作法地鐵車站施工中地下連續(xù)墻豎向沉降的可靠性研究[J].河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,34(4).
