軟土地層地鐵車站的新型蓋挖法施工摘要:軟土地區(qū)采用標準化、模數(shù)化的可回收重復(fù)利用臨時路面系統(tǒng)和首道支撐采用鋼筋混凝土兼作臨時路面支承結(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地面交通的影響,有極大的推廣價值。關(guān)鍵詞:軌道交通;施工;蓋挖法;臨時路面;支承;標準化 上海地鐵1號線淮海路上的車站在施工時,為減少對淮海路商業(yè)街的影響,在國內(nèi)首次采用了逆作法施工工藝。但在頂板覆土前,整個淮海路還是被封閉了1 a,給地區(qū)交通、經(jīng)濟造成了很大的影響。為解決市中心地鐵車站施工對城市交通的影響,日本、韓國等國家往往采用蓋挖法來解決,國內(nèi)的廣州、深圳等也采用軍便梁蓋挖法。這種蓋挖法臨時路面系統(tǒng)的蓋板梁與基坑首道支撐分設(shè),臨時路面系統(tǒng)占用較大豎向空間,導(dǎo)致首道支撐位置下移,無支撐開挖深度較大。這種施工方法對上海軟土地層基坑施工中控制地層變形、保護周邊環(huán)境的安全十分不利。近年來上海采用施工中結(jié)合首道支撐澆筑臨時路面的蓋挖法,但現(xiàn)澆臨時路面帶來了大量的廢棄工程,對環(huán)境影響很大?？梢?上述兩種蓋挖法都存在較大的缺陷。
通過研究,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。采用標準化、模數(shù)化的可回收重復(fù)利用的臨時路面系統(tǒng),首道支撐采用鋼筋混凝土,兼做臨時路面的支承結(jié)構(gòu),在基坑開挖過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→拆除臨時路面系統(tǒng),恢復(fù)永久道路?，F(xiàn)場施作的首道支撐兼做蓋板梁的情況見圖2。2 臨時路面系統(tǒng) 蓋挖法臨時路面系統(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;作為施工的一個隔離屏障,保障施工的安全順利進行。臨時路面實際鋪裝效果見圖3。 新型蓋挖法采用標準化、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)時相鄰蓋板高差控制在1 mm之內(nèi);同時,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)。蓋板平面標準尺寸為3 m×2 m,并以2 m×1 m、1 m×1 m預(yù)制蓋板作為臨時路面敷設(shè)組合時的調(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)計需考慮臨時路面板、逆作樓板的傳遞荷載,立柱應(yīng)驗算穩(wěn)定性、承載力。其下的支承樁應(yīng)按承載樁進行設(shè)計,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)計的實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,同時應(yīng)對基坑引起的支承樁隆起進行預(yù)測計算。支承樁的隆起或沉降均不應(yīng)超過2 cm。立柱與支承樁間應(yīng)有可靠的連接,連接長度一般為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)進行側(cè)向荷載作用的結(jié)構(gòu)受力計算外,還應(yīng)作豎向承載力和沉降驗算。地下墻隆沉一般可按不超過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,在設(shè)計中應(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1 cm。4 結(jié)語 新型蓋挖法適用于軟土地層。它采用可回收重復(fù)利用的臨時路面系統(tǒng),首道支撐兼做臨時路面支承梁,開挖過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,能夠最大限度地減小對地面交通的影響,對控制變形、保護環(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號線肇嘉浜路站、11號線愚園路站等工程中,取得了良好的社會效益和環(huán)境效益,有較好的推廣應(yīng)用價值和借鑒作用。參考文獻[1]上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院.軟土地層新型蓋挖法設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)研究報告[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(自然科學(xué)版),2004,34(4).
通過研究,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。采用標準化、模數(shù)化的可回收重復(fù)利用的臨時路面系統(tǒng),首道支撐采用鋼筋混凝土,兼做臨時路面的支承結(jié)構(gòu),在基坑開挖過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→拆除臨時路面系統(tǒng),恢復(fù)永久道路?，F(xiàn)場施作的首道支撐兼做蓋板梁的情況見圖2。2 臨時路面系統(tǒng) 蓋挖法臨時路面系統(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;作為施工的一個隔離屏障,保障施工的安全順利進行。臨時路面實際鋪裝效果見圖3。 新型蓋挖法采用標準化、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)時相鄰蓋板高差控制在1 mm之內(nèi);同時,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)。蓋板平面標準尺寸為3 m×2 m,并以2 m×1 m、1 m×1 m預(yù)制蓋板作為臨時路面敷設(shè)組合時的調(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)計需考慮臨時路面板、逆作樓板的傳遞荷載,立柱應(yīng)驗算穩(wěn)定性、承載力。其下的支承樁應(yīng)按承載樁進行設(shè)計,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)計的實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,同時應(yīng)對基坑引起的支承樁隆起進行預(yù)測計算。支承樁的隆起或沉降均不應(yīng)超過2 cm。立柱與支承樁間應(yīng)有可靠的連接,連接長度一般為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)進行側(cè)向荷載作用的結(jié)構(gòu)受力計算外,還應(yīng)作豎向承載力和沉降驗算。地下墻隆沉一般可按不超過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,在設(shè)計中應(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1 cm。4 結(jié)語 新型蓋挖法適用于軟土地層。它采用可回收重復(fù)利用的臨時路面系統(tǒng),首道支撐兼做臨時路面支承梁,開挖過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,能夠最大限度地減小對地面交通的影響,對控制變形、保護環(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號線肇嘉浜路站、11號線愚園路站等工程中,取得了良好的社會效益和環(huán)境效益,有較好的推廣應(yīng)用價值和借鑒作用。參考文獻[1]上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院.軟土地層新型蓋挖法設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)研究報告[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(自然科學(xué)版),2004,34(4).
