1、- 1 -地铁车站盖挖逆作矮支架施工工艺工法（QB/ZTYJGYGF-DT-0306-2014）广州分公司 王小孟1 前言1.1 工艺工法概况随着我国高铁、地铁、高层建筑等工程的快速发展，基坑工程所面临的问题日益突出，基坑盖挖逆作施工技术不仅可以有效解决交通的影响、控制基坑的变形，还能有效解决对邻近建筑物、运营线路等周边环境的影响，因此具有良好的应用价值得到了广泛的推广，但传统盖挖逆作法也存在节点处理复杂，盖挖开挖土方进度较慢，传统“地膜”方案造成结构板、梁外观质量不佳， “地膜”拆除易破坏结构、安全风险大，成本较高等缺点。本工法采用非传统的盖挖逆作，围护结构型式采用桩+止水及帷幕，钢格柱作为
2、竖向支撑，结构板采用矮支架，结构侧墙采用单侧悬臂液压大模板台车，对盖挖逆作对结构板的施工分段、施工工序、出土预留孔、梁柱墙节点细部处理等施工技术优化，提高了盖挖工效和结构质量。1.2 工艺原理盖挖逆作围护体系（桩、墙）和结构板的承重体系（钢格柱）施工完成后，土方开挖至顶（中）板下一定高度，简单进行地基处理后，搭设碗扣式满堂支架，铺设方木模板，形成矮支架体系，自上而下依次施工结构板至底板完成，最后顺作侧墙、立柱，最终完成车站结构。2 工艺工法特点2.1 在盖挖逆作板下预先开挖一定高度的土方，形成矮支架搭设空间，间接将部分盖挖土方变为明挖土方，提供用长臂挖掘机、液压垂直伸缩臂挖掘机等先进挖土设备快
3、速开挖板下土方空间，提高了盖挖土方开挖工效。2.2 通过矮支架施工，避免了传统“地膜”施工的人工平整、挖沟槽、砌砖膜、换填、涂刷隔离剂等繁杂工序，克服了传统“地膜”施工梁板平整度、线型差、缺棱掉角的缺点，提高了盖挖逆作结构混凝土的外观质量。2.3 在盖挖逆作板下空间，采用碗扣式支架搭设矮支架，操作简便、工效高。- 2 -2.4 传统“地膜”凿除混凝土垫层难度大、安全风险高，且无法避免对盖挖逆作结构板的扰动和破坏，采用矮支架法保证了施工安全和混凝土成品保护。3 适用范围软弱地质条件下盖挖逆作板施工。4 主要引用标准建筑桩基技术规范 （JGJ94-2008）建筑工程施工质量验收统一标准 （GB50
4、300-2013）建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-2012）地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)(2003 版)地下铁道、轻轨交通工程测量规范(GB50308-1999)地下工程防水技术规范(GB50108-2008)地下防水工程质量验收规范(GB50208-2011)深圳地区地基处理技术规范 （SJG04-96）深圳地区建筑深基坑支护技术规范 （SJG05-2012）建筑基坑工程监测技术规程 （GB50497-2009）5 施工方法在车站盖挖逆作法工况下时，在基坑围护结构受力检算允许条件下，开挖土方至板下 2m，浇筑厚 1015cm 混凝土垫层，然后搭设 2m 高矮支
5、架，铺设方木、模板，施作结构板。通过将传统“地模”改变为矮支架，加快了盖挖土方开挖、逆作结构施工进度，提高了结构混凝土的外观质量。6 工艺流程及操作要点6.1 工艺流程盖挖逆作矮支架施工工艺流程见图 1。- 3 -施工准备软基处理围护结构钻孔桩施工抗拔桩 、 格构柱施工 桩间止水及帷幕施工 降水井及降水施工 冠梁施工第一层钢支撑架设 、桩间网喷砼第二层钢支撑架设 、桩间网喷砼第三层钢支撑架设 、桩间网喷砼土方开挖至顶板下 2 m土方开挖至负一层中板下2 m土方开挖至基底基层处理 、 矮支架体系搭设 、 顶板施工基层处理 、 矮支架体系搭设 、 中板施工底板垫层 、 综合接地 、防水层 、 结构
6、底板施工中柱施工 （ 中间两排钢格柱外包砼 ）逐层 、 逐段拆除钢支撑 、 侧墙施工 、 割除两侧钢格柱图 1 盖挖逆作矮支架施工工艺流程盖挖逆作矮支架施工结构步序见表 1，盖挖逆作矮支架土方开挖（支护）施工步序见表 2 。- 4 -表 1 盖挖逆作矮支架施工结构步序表序号 图示 说明1第一步：1.施工准备，平整施工场地；2.施作地基加固，围护结构钻孔灌注桩及桩间止水帷幕；3.放坡开挖至冠梁顶标高处，进行钻孔桩内预埋测斜管监测。2第二步：施工底板下工程桩、格构柱，开挖土体至冠梁下，施工冠梁。3第三步：1.开挖土体至第一道支撑下500mm，架设第一道钢支撑后；2.开挖土体至顶板下 2m 处（用喷
7、混凝土喷平围护桩之间的凹腔） ，矮支架工法施工顶板及顶梁、顶板防水层，并预留施工站厅层侧墙及柱的接头构造；3.待顶板混凝土达到设计强度后拆除第一道支撑。- 5 -序号 图示 说明4第四步：开挖土体至第二道钢支撑位置下方 500mm 处，施工钢围檩及钢支撑，待钢围檩与围护桩之间的快硬细石混凝土达到强度后，对钢支撑施预加力，并监测围护桩的水平位移值。5第五步：1.开挖土体至中板下 2m 处，矮支架施工中板、梁，并预留施工站台层侧墙及柱的接头构造；2.待下中板达到设计强度后拆除第二道钢支撑。6第六步：继续向下开挖土体，开挖至第三道钢支撑下 500mm 处，施工钢围檩及钢支撑，待钢围檩与围护桩之间的快
8、硬细石混凝土达到强度后，对钢支撑施预加力，并监测围护桩的水平位移值。- 6 -序号 图示 说明7第七步：开挖土体至坑底位置，施工垫层、接地网、防水层后，再施工底板梁、底板。8第八步：1.待底板达到设计强度后，拆除第三道钢支撑，用喷混凝土喷平围护桩之间的凹腔，敷设好站台层侧墙防水层后；2.施工站台层侧墙及柱。9第九步：1.用喷混凝土喷平围护桩之间的凹腔，敷设好站厅层侧墙防水层后；2.施工站厅层侧墙及柱。- 7 -序号 图示 说明10第十步：待站厅层侧墙达到设计强度后，割除两边格构柱。（格构柱割除前，先凿掉其周围板的混凝土保护层，然后贴凿出的混凝土面将其割除，再用高标号砂浆将凿除的混凝土部分抹平）
9、11第十一步：1.施工顶板防水；2.顶板回填；3.施工车站内部结构。表 2 盖挖逆作矮支架土方开挖（支护）施工步序表序号 图示 说明1第一步：1.施工准备，修筑便道；2.由南向北开挖第一段第一层板坑土方，及时架设第一道钢支撑，边挖边架，垫层及结构施工跟进；3、逐步开挖第 2、第 24 段第一层基坑土方，条件具备后，由北向南，形成由南、北两端向中间对向开挖。- 8 -序号 图示 说明2第二步：1.矮支架垫层下软基换填处理，浇筑 10cm 垫层，梁高较大位置加厚垫层。2.桩面网喷处理，铺设外包防水层；3.搭设矮支架，铺设方木、模板；4.按分段施工顶板结构板及下一层结构柱、侧墙预留构造。3第三步：开
10、挖第二道钢支撑以上土方，挖土行进沿基坑纵向整体向前推进，每个工作面配置两台PC120 挖掘机水平倒运至出土预留孔，一台 PC60 炮机负责基坑搅拌桩抽条破除，再由液压伸缩臂挖掘机垂直开挖，地面挖掘机配合装车外运。4第四步：1.向后退挖第二道钢支撑以下土方，开挖至结构中板下 2m；2.边退边架支撑，保证支撑架设及时有效。- 9 -序号 图示 说明5第五步：1.矮支架垫层下软基换填处理，浇筑 10cm 垫层；2.桩面网喷处理，铺设外包防水层；3.搭设矮支架，铺设方木、模板；4.按分段施工结构中板及下一层结构柱、侧墙预留构造。6第六步：1.开挖第二道钢支撑以上土方，挖土行进路线先整体向前推进，开挖至
11、第三道钢支撑底 500mm处；2.桩面网喷处理，铺设外包防水层。7第七步：1.退挖至基底面，边退边架设第三道支撑；2.桩面网喷处理，铺设外包防水层。- 10 -序号 图示 说明8第八步：1.底板基底处理，浇筑底板垫层；2.桩面网喷处理；3.铺设外包防水层，并浇筑底板防水保护层；4.按分段浇筑底板结构。6.2 操作要点6.2.1 垫层施工垫层为厚 10cm 的 C20 混凝土，在地质情况较差地方要提前进行换填处理，标高按设计要求控制在 5cm 以内，垫层混凝土施工过程中，纵横向每隔 5m 设置一标高控制线，严格控制垫层表面标高。1 垫层浇筑前及结构施工期间，将地下水控制到垫层底以下 1.0m 左
12、右。2 车站开挖至逆作垫层下标高 0.3m 时，用人工配合挖掘机进行基底清理，避免扰动原状土。施工段两侧设截水沟和集水坑，防止基层浸泡变软导致结构施工期间垫层下沉变形。3 垫层作为支架基础直接影响结构板平整度，在垫层施工时注意以下几点1）机械开挖尽量一次成型，避免二次开挖扰动原状地基，增加回填数量和施工难度。2）为防止结构板混凝土施工时两端土体隆起，垫层向底板施工分段外延伸 2.0m以上。4 根据预先埋设的标高控制桩控制垫层施工厚度满足设计要求，并及时收面、养生，确保垫层面无蜂窝、麻面、裂缝，垫层施工允许偏差执行。6.2.2 矮支架搭设1 搭设顺序安放垫板安立杆安扫地杆安横杆安上层立杆安上层横
13、杆逐层支设- 11 -到楼板底，安立杆顶 U 形托调整顶托高度安钢管主楞。2 支架搭设在垫层上按立杆位置安放立杆，搭设到板底，安装并调整立杆上面的 U 托，使U 托顶板处于同一水平面内，再支设钢管主楞。接头是立杆同横杆、斜杆的连接装置，应确保接头锁紧。搭设时，先将上碗扣搁置在限位销上，将横杆等接头插入下碗扣，使接头弧面与立杆密贴，待全部接头插入后，将上碗扣套下，并用榔头顺时针沿切线敲击上碗扣凸头，直至上碗扣被限位销卡紧不再转动为止。如发现上碗扣扣不紧，或限位销不能进入上碗扣螺旋面，应检查立杆与横杆是否垂直，相邻的两个碗扣是否在同一水平面上(即横杆水平度是否符合要求)；下碗扣与立杆的同轴度是否符
14、合要求；下碗扣的水平面同立杆轴线的垂直度是否符合要求；横杆接头与横杆是否变形；横杆接头的弧面中心线同横杆轴线是否垂直；下碗扣内有无砂浆等杂物充填等；如是装配原因，则应调整后锁紧；如是杆件本身原因，则应拆除，并送去整修。脚手架搭设以 3 人为一小组，其中 1 人递料，另外两人共同配合搭设，每人负责一端。搭设完一层架子，铺一层脚手板，逐层向上搭设。3 模板安装支架搭设完成后安装顶托，再铺设主楞（方木 100*100mm250mm） 、模板，保证模板铺设完成后的标高及平整度，加固顶托及支架。6.2.3 碗扣式钢管支架拆除1 当 8 米跨度内楼板、梁混凝土强度达到 75%以上(8 米跨度以上，梁混凝土
15、强度需达到 100%)，可以拆模。拆除前应对脚手架作一次全面检查，清除所有多余物件，并设立警戒区，禁止无关人员进入。2 拆除顺序自上而下逐层拆除，严禁上、下两层同时拆除，拆除的构件人工递下，严禁抛掷。3 拆除的钢管、扣件应及时分类堆放，以便运输、保管。4 每班拆架下班时，不应留下扣件松动，架体堆放钢管、扣件等隐患。5 拆架时严禁碰撞脚手架附近电源线，以防触电事故。- 12 -6 在拆除过程中，凡松开连接的杆、配件应及时拆除运走，避免误扶、误靠已松脱的杆件。7 劳动力组织劳动力组织见表 3。表 3 劳动力组织表序号 工种 人数 备注1 技术 3 负责现场施工组织、技术、测量2 架子工 30 负责
16、碗扣式支架搭设、拆除3 混凝土工 5 浇筑垫层4 普工 20 人工清底5 汽车吊司机 2 负责材料倒运8 主要机具设备主要机具设备配置见表 4。表 4 主要机具设备配备表序号 名称 型号 数量 备注1 汽车吊 25T 2 台 进行模板、支架吊装作业2 碗扣架 4 套 模数 LG-600、LG-1200、HG-300、HG-600、HG-9003 竹胶板 4 套4 挖土挖掘机 挖掘机 PC120 2 台5 附着式振捣器 5KW 2 台9 质量控制9.1 易出现的质量问题盖挖逆作混凝土浇筑时支架模板沉降变形、侧墙施工缝易产生漏水。9.2 保证措施9.2.1 填海淤泥软弱地层承载力不够，易引起矮支架
17、及模板不均匀下沉变形，影响结构板、梁平整度。- 13 -主要保证措施：1 对垫层下原状软基进行换填处理，并按要求压实，保证承载力达到混凝土结构板施工及等强期间的下沉变形要求，必要时进行地基承载力试验。纵梁下、侧墙位置混凝土垫层厚度适当增加。2 加强现场施工组织协调，减少垫层暴露时间。雨季施工期间，加强垫层表面降排水工作，避免垫层浸水下沉变形。3 模板选择刚度大，方木选择 100*100mm，方木、碗扣架严格按照设计尺寸布设，必要时在支架立杆下设方木。9.2.2 侧墙位置施工缝防水薄弱，混凝土密实度不够，基面处理不到位，后期易产生渗漏。1 加强围护结构基面处理，确保基面平整、无渗漏，保证外包自粘
18、性防水卷材铺设质量。2 加强防水卷材施工质量控制，对已施工完成的卷材进行隔板防护处理，特别是在结构钢筋焊接时，防止焊渣落入防水卷材上，造成防水卷材损伤。3 加强现场施工管理，对搭接不规范、破损的防水卷材进行修补、更换处理。4 在施工缝位置，预留足够搭接长度的防水卷材，并使用彩条布加以保护。5 加强侧墙混凝土施工缝止水板的定位预埋和保护，施工缝混凝土面人工凿毛，冲洗干净。6 施工缝位置沿止水板两侧埋设注浆管，固定牢固。7 在盖挖逆作板预埋侧墙混凝土浇筑钢管，沿止水板位置左右交错布置，间隔不大于 1m。10 安全措施10.1 主要安全风险分析混凝土浇筑过程中或土方开挖工作面过近，导致支架变形或坍塌
19、。10.2 保证措施10.2.1 加强安全技术交底，架子安装、拆除必须由专业队伍施工，架子工必须持证上岗。- 14 -10.2.2 所有支架构件都必须经过检验，确保合格。10.2.3 严格控制之间现场搭设尺寸，支架搭设完毕，严格执行三检制，未通过验收支架严禁使用。10.2.4 浇筑混凝土期间安排专人检查支架，发现问题和隐患，及时加固，确保施工安全。10.2.5 拉长土方开挖与矮支架距离，至少保证土方开挖距离支架在 3 段结构板长度（36m）以上，防止淤泥流动引起支架沉降变形。11 环保措施11.1 加强对工人的宣传教育，传递物料、工具严禁抛掷，以防坠落伤人。11.2 架子拆除后，钢管、扣件、木
20、楞、模板按位置集中堆放，码放整齐。11.3 每天下班前，清扫现场，做到工完场清。12 应用实例12.1 工程简介深圳地铁 11 号线为机场快线，接驳深圳宝安机场 T3 新航站楼。采用 BT 模式，前海湾站位于与香港隔海相望的深圳前海深港合作区，原始地貌为滨海滩涂，现状为填海区，该区域存在为普遍分布不规则的填石和较厚的流塑状、软塑状淤泥等软弱不良地层。前海湾站与已建 1、5 号线及后建的前海综合交通枢纽工程惠莞深城际线、深港西部快线将形成“三条地铁+两条轻轨”的平行大换乘。车站为地下三层两柱三跨岛式车站，长 830m，标准宽 25.7m，深 18.1m，建筑面积 7.8 万平米，工程造价 11.
21、79 亿元，规模相当于三四个标准地铁车站，是国内最长的在建地铁车站。由于车站所处填海区地层复杂，东侧且距已运营 5 号线地铁车站平行最小净距仅有9.1m，故主要采用盖挖逆作法，仅南端 110m 采用明挖顺作法。车站东侧围护桩设计为 12001300+900 三管旋喷桩止水及帷幕，西侧围护桩设计为 15001600+900 三管旋喷桩止水及帷幕，底板下方沿车站纵向设置四排抗拔桩。车站南端 110m 采用明挖顺筑法进行施工，共设置 4 道支撑体系，其中第一道为钢筋混凝土支撑，第二四道为 600 钢支撑，在施工结构底板时需进行一次换撑，支撑间距平均为 3m。北端 720m 采用盖挖逆筑法进行施工，在
22、车站负一层板- 15 -上方 1m 及负二层底板上方 2m 均设置一道钢支撑（带自动轴力补偿系统） 。盖挖段沿车站纵向每隔 8m 设置四根临时钢立柱。中间两根外包混凝土作为永久立柱，两侧两根在侧墙完成后割除。车站主体结构底板设计厚度 1.3m，中间沿纵向设置两道底纵梁，底纵梁尺寸为1.2m*1.5m，结构柱设计尺寸为 0.7m*1.2m，高度与层高相同，车站侧墙设计厚度1m，车站中板设计厚度 0.5m，并在与立柱连接位置设置纵梁，局部加设横梁。车站顶板设计厚度 1m，并在与立柱链接位置设置纵梁，局部加设横梁。前海湾站车站采用非传统的大体量盖挖逆作，具有新颖的特点：1 围护结构采用桩+止水及帷幕
23、型式。2 主体结构为全外包防水，非叠合墙结构体系，结构中板与围护结构节点上无刚性连接。3 结构中板采用设置在车站横向 4 根钢格柱作为竖向临时支撑（纵向为 4 排） ，且钢格柱下均设有基桩（即抗拔桩：兼有抗拔和竖向承载力要求） ；中间两排钢格柱为永临结合，外包钢筋混凝土成为永久立柱，两边临时钢格柱割除。4 为控制基坑及邻近地铁运营线结构的变形，设有支撑体系，即冠梁位置设有普通钢支撑，板下设有两道带自动轴力补偿系统的钢支撑。5 非传统意义上的盖挖逆作，其结构中板采用盖挖逆作，侧墙、立柱盖挖顺作，整体工法是盖挖逆作和顺作的结合。12.2 施工情况在车站施工过程中，克服深圳填海区淤泥、填石、基岩隆起
24、等复杂地层的影响，于 2012 年 8 月2013.6 完成地基加固、围护结构钻孔桩、旋喷桩、抗拔桩及格构柱定位施工，2013 年 7 月2014 年 10 月完成主体结构盖挖逆作施工。运用盖挖逆作采用矮支架工法取得了巨大成功，加快了车站施工进度，提高了盖挖逆作结构质量，保证了施工安全。同时，依托前海湾站工程开展课题研究，形成深圳填海区邻近运营线地铁深大基坑变形控制及关键施工技术研究成果报告，总结出一套车站创新型盖挖逆作综合施工技术。12.3 工程结果评价- 16 -盖挖逆作矮支架施工工艺，在保证安全的同时，增加了板下的作业空间，提高了盖挖土方开挖和逆作结构的工效，降低了总体施工成本。同时，减少了传统地膜施工中人工平整、挖沟槽、换填、涂刷隔离剂等繁杂工序，将盖挖逆作结构质量提高了一个层次，施工质量得到进一步提升，使结构混凝土达到“内实外美”质量目标，为车站结构创优、配合 11 号线创建鲁班奖奠定基础。在保质保量的同时，因其简便易行、成本投入较低，得到各方的好评，在深圳地铁三期工程建设的 7、9、11号线作为样板工程进行推广。12.4 建设效果及施工图片- 17 -图 2 盖挖逆作矮支架法土方开挖- 18 -图 3 盖挖逆作矮支架法- 19 -图 4 盖挖逆作矮支架法结构混凝土外观质量
