盖挖逆作法地铁区问隧道施工技术研究 陈安惠 ，陈寿根 ，陈 亮 （１．中铁二局项目建设管理公司，四川成都６１００３１；２．西南交通大学，四川成都６１００３１） 【摘一要】 盖挖逆作法是一种新兴的城市隧道施工技术，对于隧道施工中缓解城市交通压力有着特别 积极的作用。同时，盖挖逆筑法具有提高地下工程安全性、缩短工程工期、防止周围地基出现下沉等优点，是 种具有发展前途和推广价值的隧道施工技术。文章结合深圳地铁五号线上一下水径区间施工，研究了盖 挖逆筑法在地铁区间隧道施工的关键技术，可为我国城市地铁施工提供借鉴。 【关键词】 盖挖逆筑法；地铁车站；施工技术 【中图分类号】Ｕ４５５．４５ 在繁华城区修建地铁、地下通道或地下停车场等地下工 【文献标识码】Ｂ 构和中间桩柱，然后从地面开挖至主体结构顶板，并浇筑永 久顶板，回填后施作路面，以便交通正常通行。接下来的施 工都是在顶板的保护下进行暗挖施工，根据地下结构的施工 顺序不同，盖挖法又分为盖挖顺作法和盖挖逆作法。盖挖顺 作法是将隧道区间开挖完成后自下而上施作主体结构，而盖 挖逆作法则是往下每开挖一层就将该层的主体结构施作完， 再进行下一层的施工，这样就无需横向支撑 Ｊ。 １．１围护结构 程，开槽明挖施工会较长时期干扰交通、基坑支撑运输困难、 影响市容环境等不利因素，往往是不可取的。而浅埋暗挖法 施工造价高、工期长、地层沉陷对近邻建筑物安全性影响大 等缺点，同样不是最优的施工方法。而先修筑地下结构的顶 板、后在顶板的遮护下修建地下工程的盖挖法，往往会因为 安全、实用及较小的施工成本而成为较优施工方法。 盖挖逆筑法是一种新兴的隧道施工技术，对于隧道施工 中缓解城市交通压力有着特别积极的作用。同时，盖挖逆筑 法具有提高地下工程安全性、缩短工程工期、防止周围地基 深圳地区多为饱和的软弱土层。在这种情况下，围护结 构应以刚度大、止水性能好的地下连续墙为首选方案。在盖 挖逆作法施工中，为保证防水质量，围护结构调整为防水性 能更好的地下连续墙。 本工程中的上～下水径区间和下水径站均采用盖挖逆 作法施工，设置地下连续墙４４５幅，分直型墙和Ｌ型墙两大 出现下沉等优点，是一种具有发展前途和推广价值的隧道施 工技术。２０世纪５０年代末意大利米兰地铁站首次采用盖挖 逆作法施工…，后欧洲、日本等许多地区地铁车站相继采用 这种方法施工。１９６５—１９８９年间，德国慕尼黑地铁共建车站 ５７座，其中采用逆作法施工的就有２０座。我国上海地铁陕 西南路站、常熟路站、黄陂路站、三山街站，北京地铁复八线 永安里站、天安门东站以及广州、天津、深圳等地区的地铁站 也采用盖挖逆作法施工。然而，以往盖挖逆作法主要用于修 建地铁车站，很少应用于地铁区间隧道施工。 本研究的依托工程——深圳地铁五号线上一下水径地 类，其中Ｌ型墙设置在结构拐角处，连续墙间采用工字型钢 接头。区间基坑较深段地下连续墙厚度为１ ０００ ｍｍ，其余地 段和车站部分地下连续墙厚度为８００ ｍｍ。连续墙采用跳槽 施工，即先施工的墙幅混凝土浇筑完成并达到７０％强度后， 方可进行相邻墙幅的挖槽。 施工中先施工导墙，采用液压抓斗槽壁机辅以冲击钻机 进行成槽施工，上部土层采用液压抓斗槽壁机抓挖成槽，下 铁区间隧道位于车流量大和道路两侧建筑密集的吉华路上， 区间线路长７３０．５ ｍ，，宽度１９．１～４４ ｍ，深度１７—２４ ｍ，隧道 结构为二～四跨箱型钢筋混凝土结构。前期工程（建筑物拆 迁、管线改移、交通疏解等）导致建设工期缩短了６个月。为 保证地铁５号线的工期要求，通过研究，决定从交通疏解方 案和地铁结构方案两处着手进行优化，采用盖挖逆作法施 工，以降低对交通的干扰，避免钢支撑架设和减少地面因素 对施工的影响。 部岩层（部分强风化和中风化角岩）采用冲击钻机冲孔成槽， 泥浆护壁，钢筋笼现场整幅制作，两台履带起重机（主吊５０ ｔ，副吊２５ ｔ）吊起人槽，双导管灌注水下混凝土成墙。 １．２立柱施工 中间立柱是盖挖逆作法施工的重要工程构件。中间立 柱在施工阶段为临时支柱，而在运营阶段则为永久承载结 构。中间立柱由钢管混凝土柱及基础中间桩（钢筋混凝土钻 孔灌注桩）两部分构成 Ｊ。 中间立柱采用挖孑Ｌ桩法施工，挖孔达到设计标高后，下 盖挖逆作法应用于地铁区间隧道施工的实例很少，严重 缺乏可借鉴的经验。本文结合深圳地铁五号线上～下水径 区间施工，研究了盖挖逆作法在地铁区间隧道施工的关键技 术，为工程设计和施工提供指导，并对今后类似工程的设计 和施工提供借鉴。 ’ １盖挖逆作法施工 盖挖法的施工步骤是：首先从地面向下做基坑的围护结 ［定稿日期］２０１２—０６—０４ ［作者简介］陈安惠（１９６７～），男，硕士，现从事项目建 设管理方面的工作。 四川建筑第３３卷１期２０１３．０２ １４７ 放钢管柱，并固定在孔底的定位连接装置上，四周设置水平支 坑，集中采用自卸汽车外运到弃土场。为了提高施工进度， 每层每隔５０ｍ设置１个预留出碴进料口，基坑挖到该层底 板底面设计标高以上２０ ｅｍ时，采用人工开挖，避免破坏原 状土。 １．５主体结构施工 撑，然后一次性浇注钢管柱内混凝土。待管内混凝土终凝后， 将钢管柱与挖孑Ｌ桩之间的空隙采用中粗砂回填密实（图１）。 地面线 主体结构主要包括地模施工和结构施工。 地模施工是盖挖逆作法各工序中的一个关键工序，地模 施作质量的好坏，直接影响结构的成型及外观质量，本工程 地模采用如下施工步骤：①整平基坑底面并用蛙式打夯机夯 实，在夯实的地基上铺设５ ｅｍ厚的石粉找平层，并用蛙式打 夯机夯实整平；②在夯实的石粉找平层上铺１０ ｃｍ厚的混凝 土；③在混凝土模上抹２ ｅｍ厚Ｍ１０砂浆找平层，并赶光压 实；④绑扎钢筋前在地膜表面均匀抹一层水性脱模剂。 为了保证混凝土面平顺，无凹凸不平现象，铺设混凝土 图１ 立柱施工 时按横向分条施工，在横条两侧设置１０ ｃｍ槽钢，在其上用 铝合金水平尺刮平。为防止灌注混凝土时地膜两端土体隆 起，地膜垫层要夯密实，并进行密实度检测，以利土膜稳定。 中板和底板结构达到强度后，开始施工永久立柱，中纵 梁、底纵梁绕过钢管柱，永久立柱采用钢筋混凝土包封型钢 而成（图２）。 为防止受结构自重及荷载作用引起梁面下沉，土膜制作时沿 跨度方向设置１ ｃｍ的上拱度；为保证地膜顺利脱落，混凝土 面抹光终凝后，在其表面涂刷脱模剂，脱模剂涂刷后，不得用 水冲洗，脱模剂要选用非亲水性脱模剂。 结构施工采用自上而下分段分层施工，整个基坑结构板 共分为９０段，分６个工作面同时进行施工，每层板施工完成 并达到强度后，进行每层侧墙、内隔墙或立柱结构施工，同时 也进行下一层的土方开挖作业。 １．６防水施工 车站及区间结构采用叠合墙结构形式，顶板与围护结构 采用结构自防水，仅在顶板铺设防水层。顶板直接落在连续 墙顶部，将防水层一直铺设到墙外表面距顶板与墙顶接缝以 下３０ ｅｍ处。内衬墙与连续墙间不设置防水层，内衬墙与顶 图２钢管柱包封 板交接处及顶板与墙顶连接处均设置遇水膨胀止水条或止 水胶，以确保结构防水要求。 由于施工场地限制，部分顶板不能一次成型，需分幅成 型。逆作法施工，顶板设置预留孑Ｌ洞作为出土进料的通道， 结构不能一次浇筑，均需设置施工缝，对顶板采用Ｌ型施工 缝，以改善顶板结构“齐缝”而造成的抗剪能力差的问题。对 结构顶板施工缝采用钢边橡胶止水带和带注浆管的遇水膨 １．３结构顶板施工 区间顶板覆土深４～１０ ｍ，采用盖挖逆作法施工时土方 开挖不能太深，为减小顶板埋深，将区间结构比原设计增加 一层，以增加空间，供二次开发利用。 由于受交通疏解的限制，结构顶板分一次或两次浇筑完 成。 中ＣＫ２８＋７９０～ＣＫ２９＋２９０、ＣＫ２９＋７５５～ＣＫ２９＋８６７ 段结构顶板一次性浇筑完成。ＣＫ２９＋２９０一ＣＫ２９＋７５５段结 胀止水条，同时加强施工过程控制，充分保障车站结构顶板 防水质量，以达到规范及设计要求。 构顶板需分两次浇筑完成。采用盖挖逆作法施工，结构顶板 直接坐落在围护结构和临时或永久立柱上。 １．４土方开挖 ２监控量测 为保证基坑稳定和周围建筑及地下管线的安全，施工中 对基坑进行全过程监控量测。现场监控量测是监视基坑稳 土方开挖分两部分进行，即顶板明挖土石方和地下层盖 挖土石方。相应节段土方开挖时间必须满足该节段围护结 构、结构顶（中）板混凝土的强度要求。 顶板明挖土石方：顶板基坑深约４ ｍ，原路面混凝土采用 定、判断基坑支护设计是否合理、施工方法和工艺是否可行 的重要依据，也是保证安全施工、提高经济效益的重要条件， 应用监测的信息指导施工，及时掌握支护系统的状况，确保 支护系统和周围环境的安全。 液压破碎锤破除，直接利用挖机装碴，自卸汽车外运。 地Ｆ盖挖土石方：顶板以下采用盖挖逆作法施工，土方 采取纵向分段、竖向分层开挖，每层土石方采用小型挖掘机 挖（翻）土至出土口，通过预留孔洞，利用伸缩臂挖机或电动 葫芦提升系统将土石方垂直运输到地面，储存在临时屯土 主要监测项目有：①地表沉降；②围护结构水平位移；③ 邻近建筑物、管线的沉降监测；④支撑轴力及桩墙内力监测； （下转第ｌ５１页） ｌ４８ 四ＪＩｌ建筑第３３卷１期２０１３．０２ 表１ 四种索力更换的优缺点比较 各自优缺点（表１）。吊杆更换中索力置换的核心内容：先将 更换方式 优点 缺点 原吊杆承受的恒重分批卸载到临时吊杆上，更换新吊杆后， 方式再将临时索力分批加载到新吊杆。 一 受力明确，施工设备少 对钢丝绳和滑轮组的要求较 高，操作时技术要求高 ３结束语 每对吊杆拱背上三角垫块不 方式二 受力明确通过对几种索力置换方式介绍，了解几种索力置换方式 一，施工设备少 操作不便样，制作麻烦，拱肋位置小 。张拉临时吊杆属 的优缺点，希望对吊杆更换的设计和施工起到抛砖引玉 于高空作业，危险度高 作用。 每对吊杆拱背上三角垫块不 方式三 受力明确一参考文献 ，施工设备少 设操作平台小样，制作麻烦，横梁底部搭 ，施工略有 不便 方式四 传力明确，桥面施工操 需制作两片钢桁架梁，不适 ［１］单成林．旧桥加固设计原理和计算示例［Ｍ］．从民交通出版 作方便，高空作业少 合设纵梁的梁格桥面系 社，２００７ ［２］ 刘来君，赵小星．桥梁加固设计与施工技术［Ｍ］．人民交通出 总之，通过几种吊杆更换中索力置换方式介绍，了解其 版社，２００４ （上接第１４８页） ⑤地下水位观测；⑥其它需要监测的项 目。表１为明挖基坑安全判别标准。 ‘ 表１明挖基坑安全判别标准 安全判别值 监测项目 允许值 Ⅲ级管理 Ⅱ级管理 Ｉ级管理 围护结构水平位移 取０．００２５ ｈ与３０ｍｍ的小值 取０．００２５ ｈ与３０ⅡⅡｎ的小值 ８０％的允许极限值 １００％的允许极限值以上 地表沉降 ３Ｏ ｍｍ １０ｍｍ以下 １Ｏ～３Ｏｍｍ ３０ｍｍ以上 管线沉降 ２０ ｍｍ １０ｍｍ以下 １Ｏ一２Ｏｍｍ ２０ｍｍ以上 支撑轴力 ２Ｏｏ０ ｋＮ １００ ｋＮ以下 １ｏ０Ｏ一２０ｏＯ ｋＮ ２０００ ｋＮ以上 ３结束语 安装精度要求高。 盖挖逆筑法作为一种新兴的城市隧道施工技术，极具较 参考文献 高的应用价值。本文结合深圳地铁五号线上一下明挖区间 和上水径车站隧道施工的特点，通过理论研究联系实际，得 ［１］刘建国，韩雪峰，顾洪源，等．地铁区间隧道盖挖逆筑法设计施 出以下几点体会：（１）采用盖挖逆筑法施工，可不架设钢支 工方案研究［Ｊ］．四川建筑，２０１０，３０（５）：２０４—２０６ 撑，可减少施工工序，提高施工工效；（２）围护结构采用整体 ［２］ 陈亮，陈寿根．盖挖逆筑法隧道施工过程模拟研究［Ｊ］．吉林水 性能好的地下连续墙，有利于保证深、长基坑的稳定性；（３） 利，２０１０，３０（６）：２４—３５ 盖挖逆筑法利用结构板作支撑，有利于控制地面沉降和基坑 ［３］韩雪峰，顾洪源，刘建国，等．钢筋接驳器在盖挖逆筑法施工中 变形，基坑相对安全，周边建筑物安全能达到保障；（４）盖挖 的应用［Ｊ］．四川建筑，２０１０，３０（５）：１６２—１６４ 逆作法施工中，墙和柱的施工要求较高，特别是中间立柱的 四川建筑第３３卷１期２０１３．０２ １５１