软土地层地铁车站的新型盖挖法施工摘要:软土地区采用标准化、模数化的可回收重复利用临时路面系统和首道支撑采用钢筋混凝土兼作临时路面支承结构的新型盖挖法,在上海轨道交通车站建设中获得成功。还系统研究了临时路面系统、竖向支撑体系、横向支撑体系等关键技术。这种新型盖挖法能够最大限度地减小对地面交通的影响,有极大的推广价值。关键词:轨道交通;施工;盖挖法;临时路面;支承;标准化 上海地铁1号线淮海路上的车站在施工时,为减少对淮海路商业街的影响,在国内首次采用了逆作法施工工艺。但在顶板覆土前,整个淮海路还是被封闭了1 a,给地区交通、经济造成了很大的影响。为解决市中心地铁车站施工对城市交通的影响,日本、韩国等国家往往采用盖挖法来解决,国内的广州、深圳等也采用军便梁盖挖法。这种盖挖法临时路面系统的盖板梁与基坑首道支撑分设,临时路面系统占用较大竖向空间,导致首道支撑位置下移,无支撑开挖深度较大。这种施工方法对上海软土地层基坑施工中控制地层变形、保护周边环境的安全十分不利。近年来上海采用施工中结合首道支撑浇筑临时路面的盖挖法,但现浇临时路面带来了大量的废弃工程,对环境影响很大。可见,上述两种盖挖法都存在较大的缺陷。
通过研究,提出了适应上海软土地层地铁车站的环保型盖挖法施工工艺。采用标准化、模数化的可回收重复利用的临时路面系统,首道支撑采用钢筋混凝土,兼做临时路面的支承结构,在基坑开挖过程中采用钢支撑与结合楼板设置的框架逆作相结合,保证基坑的稳定性、安全性。这种新型盖挖法在上海轨道交通多个车站的建设中得到了成功应用。1 盖挖法施工总体流程 轨道交通11号线愚园路站位于上海市中心区三纵三横主干道中西纵的江苏路上,地面交通十分繁忙,为保障在车站建设的全过程中维持现有通行能力的要求,采用了新型盖挖法施工。新型盖挖法的总体流程如图1所示。主要施工步骤为:施工一侧地下墙、立柱桩→架设临时路面,恢复该侧地面交通→施工另一侧地下墙、立柱桩和首道支撑→采用顺作结合局部逆作法开挖基坑直至内部结构施作完毕→拆除临时路面系统,恢复永久道路。现场施作的首道支撑兼做盖板梁的情况见图2。2 临时路面系统 盖挖法临时路面系统主要有两方面的作用:承受路面交通荷载及系统自重,保证交通顺畅;作为施工的一个隔离屏障,保障施工的安全顺利进行。临时路面实际铺装效果见图3。 新型盖挖法采用标准化、模数化可回收重复利用的预制板,且结构应满足强度、刚度以及稳定性要求。为保证路面车辆行驶的平稳性,盖板不平整度应<0.5 mm,挠度应≤1/400;盖板梁挠度应≤1/500;铺设时相邻盖板高差控制在1 mm之内;同时,应采取减震降噪和防渗防漏措施。 为保证预制盖板的可回收重复利用,预制盖板尺寸以1 m为模数。盖板平面标准尺寸为3 m×2 m,并以2 m×1 m、1 m×1 m预制盖板作为临时路面敷设组合时的调节块。3 竖向支承系统 盖挖法施工的地铁车站竖向支承系统包括围护结构、立柱及立柱桩等,承受着由盖板梁或首道支撑、逆作楼板传递的竖向载荷,并对横向支撑系统的稳定有重要作用。因此,竖向支撑系统对于盖挖法的成败至关重要。 中间支承立柱及支承桩的设计需考虑临时路面板、逆作楼板的传递荷载,立柱应验算稳定性、承载力。其下的支承桩应按承载桩进行设计,桩基应插入合适的持力层。 立柱一般可采用格构柱或H型钢,可根据车站设计的实际情况决定是否与永久立柱相结合。立柱下支承桩一般采用钻孔灌注桩,直径应与格构柱尺寸相适应,通常为Φ800 mm～Φ1 000 mm;桩深除满足竖向承载力要求外,应符合沉降控制要求,同时应对基坑引起的支承桩隆起进行预测计算。支承桩的隆起或沉降均不应超过2 cm。立柱与支承桩间应有可靠的连接,连接长度一般为2～3 m。 在上海软土地层车站的盖挖法施工中,围护结构一般采用地下墙。地下墙既作为基坑的侧向支护结构,承受坑外侧的水土压力;也作为竖向承载结构,承受临时路面系统及逆作楼板结构的荷载。因此,地下墙除应进行侧向荷载作用的结构受力计算外,还应作竖向承载力和沉降验算。地下墙隆沉一般可按不超过2 cm控制,墙址一般应避免位于软弱土层中,并采取墙址注浆等措施以减少沉降。同时,在设计中应充分考虑地下墙与中间立柱桩的变形协调,控制差异沉降不超过1 cm。4 结语 新型盖挖法适用于软土地层。它采用可回收重复利用的临时路面系统,首道支撑兼做临时路面支承梁,开挖过程中采用钢支撑与局部楼板逆作相结合的中间支撑,兼有典型盖挖法和逆作法的优点,能够最大限度地减小对地面交通的影响,对控制变形、保护环境安全十分有利。这种新型盖挖法已成功应用于上海轨道交通7号线肇嘉浜路站、11号线愚园路站等工程中,取得了良好的社会效益和环境效益,有较好的推广应用价值和借鉴作用。参考文献[1]上海市城市建设设计研究院.软土地层新型盖挖法设计施工关键技术研究报告[R].2008.[2]吴健,张庆贺.盖挖逆作法地铁车站施工中地下连续墙竖向沉降的可靠性研究[J].河南大学学报(自然科学版),2004,34(4).
通过研究,提出了适应上海软土地层地铁车站的环保型盖挖法施工工艺。采用标准化、模数化的可回收重复利用的临时路面系统,首道支撑采用钢筋混凝土,兼做临时路面的支承结构,在基坑开挖过程中采用钢支撑与结合楼板设置的框架逆作相结合,保证基坑的稳定性、安全性。这种新型盖挖法在上海轨道交通多个车站的建设中得到了成功应用。1 盖挖法施工总体流程 轨道交通11号线愚园路站位于上海市中心区三纵三横主干道中西纵的江苏路上,地面交通十分繁忙,为保障在车站建设的全过程中维持现有通行能力的要求,采用了新型盖挖法施工。新型盖挖法的总体流程如图1所示。主要施工步骤为:施工一侧地下墙、立柱桩→架设临时路面,恢复该侧地面交通→施工另一侧地下墙、立柱桩和首道支撑→采用顺作结合局部逆作法开挖基坑直至内部结构施作完毕→拆除临时路面系统,恢复永久道路。现场施作的首道支撑兼做盖板梁的情况见图2。2 临时路面系统 盖挖法临时路面系统主要有两方面的作用:承受路面交通荷载及系统自重,保证交通顺畅;作为施工的一个隔离屏障,保障施工的安全顺利进行。临时路面实际铺装效果见图3。 新型盖挖法采用标准化、模数化可回收重复利用的预制板,且结构应满足强度、刚度以及稳定性要求。为保证路面车辆行驶的平稳性,盖板不平整度应<0.5 mm,挠度应≤1/400;盖板梁挠度应≤1/500;铺设时相邻盖板高差控制在1 mm之内;同时,应采取减震降噪和防渗防漏措施。 为保证预制盖板的可回收重复利用,预制盖板尺寸以1 m为模数。盖板平面标准尺寸为3 m×2 m,并以2 m×1 m、1 m×1 m预制盖板作为临时路面敷设组合时的调节块。3 竖向支承系统 盖挖法施工的地铁车站竖向支承系统包括围护结构、立柱及立柱桩等,承受着由盖板梁或首道支撑、逆作楼板传递的竖向载荷,并对横向支撑系统的稳定有重要作用。因此,竖向支撑系统对于盖挖法的成败至关重要。 中间支承立柱及支承桩的设计需考虑临时路面板、逆作楼板的传递荷载,立柱应验算稳定性、承载力。其下的支承桩应按承载桩进行设计,桩基应插入合适的持力层。 立柱一般可采用格构柱或H型钢,可根据车站设计的实际情况决定是否与永久立柱相结合。立柱下支承桩一般采用钻孔灌注桩,直径应与格构柱尺寸相适应,通常为Φ800 mm～Φ1 000 mm;桩深除满足竖向承载力要求外,应符合沉降控制要求,同时应对基坑引起的支承桩隆起进行预测计算。支承桩的隆起或沉降均不应超过2 cm。立柱与支承桩间应有可靠的连接,连接长度一般为2～3 m。 在上海软土地层车站的盖挖法施工中,围护结构一般采用地下墙。地下墙既作为基坑的侧向支护结构,承受坑外侧的水土压力;也作为竖向承载结构,承受临时路面系统及逆作楼板结构的荷载。因此,地下墙除应进行侧向荷载作用的结构受力计算外,还应作竖向承载力和沉降验算。地下墙隆沉一般可按不超过2 cm控制,墙址一般应避免位于软弱土层中,并采取墙址注浆等措施以减少沉降。同时,在设计中应充分考虑地下墙与中间立柱桩的变形协调,控制差异沉降不超过1 cm。4 结语 新型盖挖法适用于软土地层。它采用可回收重复利用的临时路面系统,首道支撑兼做临时路面支承梁,开挖过程中采用钢支撑与局部楼板逆作相结合的中间支撑,兼有典型盖挖法和逆作法的优点,能够最大限度地减小对地面交通的影响,对控制变形、保护环境安全十分有利。这种新型盖挖法已成功应用于上海轨道交通7号线肇嘉浜路站、11号线愚园路站等工程中,取得了良好的社会效益和环境效益,有较好的推广应用价值和借鉴作用。参考文献[1]上海市城市建设设计研究院.软土地层新型盖挖法设计施工关键技术研究报告[R].2008.[2]吴健,张庆贺.盖挖逆作法地铁车站施工中地下连续墙竖向沉降的可靠性研究[J].河南大学学报(自然科学版),2004,34(4).
