蓋挖順筑法基本原理

蓋挖順筑法施工適用于路面交通不能長期中斷的道路下修建地下車站或區(qū)間隧道，其施工順序是在現(xiàn)有場地上，按所需寬度，由地表完成圍護結(jié)構(gòu)后，以定型的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件覆蓋于圍護結(jié)構(gòu)上，形成“蓋”，以維持場地的正常使用，然后往下逐層進行土方開挖及架設(shè)橫撐，直至開挖到設(shè)計的底標(biāo)高，即所謂的“挖”。然后再依序自下而上施作建筑結(jié)構(gòu)主體及防水措施，即主體結(jié)構(gòu)的“順作”。待主體結(jié)構(gòu)完成后，拆除臨時路面系統(tǒng)的“蓋”后回填土并恢復(fù)路面交通的使用。當(dāng)開挖寬度較大時，為防止橫撐和路面支撐系統(tǒng)失穩(wěn)及滿足受力條件，經(jīng)常需要在建造圍護結(jié)構(gòu)的同時建造臨時中樁。

施作圍護結(jié)構(gòu)及中間樁→架設(shè)臨時鋼梁并鋪臨時路面→基坑開挖→架設(shè)支撐→由下至上順序施筑主體結(jié)構(gòu)→施作防水層→回填土→拆除臨時鋼梁及蓋板→恢復(fù)路面。

在路面交通不能長期中斷的道路下方修建地下結(jié)構(gòu)時，可以采用蓋挖順筑法。這種方法首先由地表面依設(shè)計要求完成護壁樁或地下連續(xù)墻等圍護結(jié)構(gòu)和必要的橫、縱地梁，把預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)的蓋板(混凝土蓋板或鋼蓋板)覆蓋在擋土結(jié)構(gòu)上，形成臨時路面，恢復(fù)道路交通。而后在蓋板下方進行土方開挖，直至地下結(jié)構(gòu)底部的設(shè)計標(biāo)高。然后再依照地上建筑物的常規(guī)施工順序由下而上修建該地下結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)、進行防水處理。上述工序完成后，拆除臨時頂蓋，進行土方回填，并恢復(fù)地下管線或埋設(shè)新的管線，最后視需要拆除擋土結(jié)構(gòu)

蓋挖法作為一種新的施工方法，其施工技術(shù)無疑是極具應(yīng)用價值的。但軟土基坑蓋挖法施工中開挖及支撐、中間立柱與圍護結(jié)構(gòu)的差異沉降等關(guān)鍵技術(shù)與控制要點沒有成熟經(jīng)驗，這些都給地下工程理論研究提出了新的課題，蓋挖法施工的研究工作開展得相當(dāng)有限，對蓋挖法下基坑工程性狀的認(rèn)識主要建立在對一些工程經(jīng)驗的總結(jié)基礎(chǔ)上，其理論分析尚不成熟，這客觀上嚴(yán)重制約了蓋挖法技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用。因此，有必要對蓋挖法施工進行系統(tǒng)的理論研究。蓋挖順筑法作為蓋挖法的一種，其施工的關(guān)鍵問題如下:

(1) 圍護形式

由蓋挖順筑法的施工過程可以看出，該法首先要在地面以下形成一個由頂蓋和圍護結(jié)構(gòu)包圍而成的巨大地下空間，而后再修建地下結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)。根據(jù)用途和需要，該圍護結(jié)構(gòu)既可以成為地下永久主體結(jié)構(gòu)的一部分，承受永久荷載，也可以不作為地下永久主體結(jié)構(gòu)的組成部分，僅在施工階段承載。但是無論怎樣，這個由頂蓋和圍護結(jié)構(gòu)包圍而成的巨大地下空間的安全和穩(wěn)定是蓋挖法成功的最根本的條件。因此，根據(jù)現(xiàn)場條件、地下水位高低、開挖深度以及周圍建筑物的鄰近程度，選擇確定圍護結(jié)構(gòu)的形式是蓋挖順筑法的一個技術(shù)關(guān)鍵。由于鉆孔灌注樁施工設(shè)備簡單、施工工藝成熟、容易滿足增加剛度的要求。

工程質(zhì)量容易保證和造價較低等一系列優(yōu)點，使得它在北方地下水位較低的第四紀(jì)地層的地下工程施工中往往成為圍護結(jié)構(gòu)的首選。但是在地下水位較高的情況下，選擇止水性能好的地下連續(xù)墻或密排咬合樁作為圍護結(jié)構(gòu)，則降、排水容易，工程成功有保證。我國南方，多為飽和的軟弱土層。在這種情況下，應(yīng)以剛度大、止水性能好的地下連續(xù)墻為首選方案。

(2) 中間樁柱的設(shè)計與施工

蓋挖法施工要求先施作圍護結(jié)構(gòu)與中間立柱，作為結(jié)構(gòu)在施工期間的支撐構(gòu)件。根據(jù)使用功能，中間立柱可分為臨時立柱與永久立柱兩種類型，臨時立柱指的是只在施工期間作為臨時的支撐構(gòu)件，施工完成后，臨時柱將被拆除:而作為主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)柱即永久立柱在施工期間與竣工之后均是同一立柱，為承載構(gòu)件。設(shè)計上有時也采用臨時立柱與永久立柱相結(jié)合的方法，即部分或全部施工期間的臨時立柱作為永久立柱的勁性骨架，在施工結(jié)構(gòu)柱時，臨時立柱不拆除，而是在其外緣澆注混凝土。設(shè)計時采用何種立柱體系需結(jié)合車站的建筑布局等進行結(jié)構(gòu)安全性、承載體系受力合理性及工期與造價等因素綜合比較，臨時立柱在蓋挖順筑法中應(yīng)用較多，由于蓋挖順筑法其上部荷載較小，臨時立柱可以采用由角鋼或H型鋼組合而成的簡易格構(gòu)柱，其柱網(wǎng)布置不受永久結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)限制，機動性較大。永久立柱在蓋挖順筑法中應(yīng)用很廣泛，作為永久立柱一般要求其能承受較大的荷載，柱網(wǎng)布置在滿足結(jié)構(gòu)要求同時必須滿足建筑布局要求，永久立柱多采用鋼管混凝土柱。

(3)差異沉降的控制方面

立柱樁之間以及立柱樁與地下連續(xù)墻之間的不均勻沉降是逆作法施工中常遇的問題，而且經(jīng)常導(dǎo)致樓板結(jié)構(gòu)開裂，其危害不容忽視。但是立柱樁沉降問題又是一個非常棘手的問題，還沒有一套完整的理論可以準(zhǔn)確的分析出立柱樁的沉降。

(4)地下連續(xù)墻側(cè)向位移和周圍土層位移的監(jiān)控

由于地鐵車站一般修建在鬧市區(qū)，為了減小對周圍建筑安全性及使用性的影響，對位移控制要求比較嚴(yán)格，因此有必要對地下連續(xù)墻側(cè)向位移和周圍土層位移采取及時的控制措施。

(5) 路面系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

車站蓋挖法的關(guān)鍵技術(shù)之一是建造一個穩(wěn)固的臨時路面系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的設(shè)計著重考慮以下四個因素:一、它具有設(shè)計承載能力，滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求；二、滿足快速安裝、拆卸的要求，減小對地面交通影響的次數(shù)與天數(shù)；三、對車站土石方開挖與結(jié)構(gòu)施工無干擾或小干擾；四、經(jīng)濟成本合理低廉。

(6)挖土工藝

挖土是蓋挖法施工的重要環(huán)節(jié)，不僅是影響工期的關(guān)鍵因素，而且是產(chǎn)生變形的主要原因，也是施工安全的關(guān)鍵。采用蓋挖法施工時，在蓋板施工完成后整個地下部分處于封閉狀態(tài)，挖土難度大，周期長，出土也極為不利，而且還為頂板以下的地下工程的材料入場、施工中的通風(fēng)、照明等帶來諸多的不便。在這種情況下就得事前進行周密的商討和規(guī)劃，確定出土孔洞的尺寸大小、位置和數(shù)量，優(yōu)化挖土順序，保證基坑的安全和施工工期。

(7) 降、排水施工

蓋挖順筑法施工，雖然是“棚蓋下的明挖施工”，但是為了便于結(jié)構(gòu)下部施工，必須使施工期間地下水位低于底板，否則將難于施工。因此在地下水位較高的情況下，有必要采用圍護結(jié)構(gòu)堵水、基坑內(nèi)部降水等有效措施，保持圍護墻內(nèi)土層的地下水位穩(wěn)定在基底以下，以保證施工順利進行。

蓋挖順筑法是根據(jù)不同的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，設(shè)計以連續(xù)墻、混凝土灌注樁作為邊坡支護結(jié)構(gòu)，然后施作蓋板，形成框架結(jié)構(gòu)后，在其保護下開挖土方，并完成結(jié)構(gòu)施工。這種施工方法對周圍環(huán)境影響小，可同時向地下和地上施工，速度快，質(zhì)量好，施工安全，在世界許多大城市地鐵車站施工中已有不少成功的范例，并且可以做到不影響交通，相比暗挖法施工要經(jīng)濟。

蓋挖順筑法的優(yōu)點在于：

(1)不影響交通，保證繁忙交通主干道順利行車；

(2)車站順作便于主體結(jié)構(gòu)施工；

(3)對車站防水施工更為有利。

結(jié)語

在城市交通繁忙的主干道上修建地鐵車站，蓋挖順筑法優(yōu)點明顯，它比暗挖法節(jié)省投資不少，且安全性能、防水性能都大大提高，明挖法在交通繁忙的城市主干道上幾乎不可能，而蓋挖法能解決這些問題，值得大力推廣。

1地鐵隧道明挖法施工

2地鐵隧道蓋挖法施工

2.1蓋挖順筑法施工

2.2蓋挖逆筑法和半逆筑法施工

2.3地下連續(xù)墻施工安全

2.3.1地下連續(xù)墻成槽施工

2.3.2連續(xù)墻施工

3地鐵隧道暗挖法施工

3.1淺埋暗挖法施工

3.2全斷面巖石掘進機施工

3.2.1危險源及一般安全要求

3.2.2全斷面巖石掘進機施工準(zhǔn)備

3.2.3TBM掘進

3.2.4TBM支護與襯砌

3.2.5TBM到達(dá)掘進

3.2.6TBM拆卸

3.2.7特殊地質(zhì)條件下施工

3.2.8TBM施工運輸

3.3盾構(gòu)施工

3.3.1危險源及一般安全要求

3.3.2施工準(zhǔn)備

3.3.3盾構(gòu)始發(fā)

3.3.4盾構(gòu)掘進

3.3.5管片制作及拼裝

3.3.6接收

3.3.7過站、調(diào)頭及解體

3.3.8洞門、聯(lián)絡(luò)通道施工

3.3.9特殊地段施工

3.3.10施工運輸

3.4凍結(jié)法施工

3.5洞樁法施工

3.6鉆爆法施工

3.7沉管法施工

3.8沉井法施工