當(dāng)?shù)叵鹿こ堂髯鰰r(shí)需要穿越公路、建筑等障礙物而采取的新型工程施工力匸方法,是由地面向下開挖至一定深度后,將頂部封閉,其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)施工,主體結(jié)構(gòu)可以順作,也可以逆作。在城市繁忙地帶修建地鐵車站時(shí),往往占用道路,影響交通當(dāng)?shù)罔F車站設(shè)在主干道上,而交通不能中斷,且需要確保一定交通流量要求時(shí),可選用蓋挖法。
一、施工方法分類
1.蓋挖順作法
在道路交通不能長(zhǎng)期中斷的情況下修建車站主體時(shí),可考慮采用蓋挖順作法。蓋挖順作法是在地表作業(yè)完成擋土結(jié)構(gòu)后,以定型的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)覆蓋結(jié)構(gòu)(包括縱、橫梁和路面板)置于擋土結(jié)構(gòu)上維持交通,往下反復(fù)進(jìn)行開挖和加設(shè)橫撐,直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。依序由下而上,施工主體結(jié)構(gòu)和防水設(shè)施,回填土并恢復(fù)管線路或埋設(shè)新的管線路。最后,視需要拆除擋土結(jié)構(gòu)外露部分并恢復(fù)交通。
2.蓋挖逆作法
如果開挖面積較大、覆土較淺、周圍沿線建筑物過于靠近,為盡量防止因開挖基坑而引起鄰近建筑物的沉陷,引起鄰近建筑物的沉陷,或需及早恢復(fù)路面交通,但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu),常采用蓋挖逆作法施工。蓋挖逆作法是先在地表面向下做基坑的維護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱,和蓋挖順作法一樣,基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)多采用地下連續(xù)墻或帷幕樁,中間支撐多利用主體結(jié)構(gòu)本身的中間立柱以降低工程造價(jià)。隨后即可開挖表層土體至主體結(jié)構(gòu)頂板地面標(biāo)高利用未開挖的土體作為土模澆注頂板。頂板可以作為一道強(qiáng)有力的橫撐,以防止維護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)變形,待回填土后將道路復(fù)原,恢復(fù)交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進(jìn)行,即自上而下逐層開挖并建造主體結(jié)構(gòu)直至底板。
3.蓋挖半逆作法
蓋挖半逆作法與逆作法的區(qū)別僅在于頂板完成及恢復(fù)路面后,向下挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后先澆注底板,再依次向上逐層澆注側(cè)墻、樓板。在半逆作法施工中,一般都必須設(shè)置橫撐并施加預(yù)應(yīng)力。
二、施工過程要求
(1)完成地質(zhì)勘查專項(xiàng)工作。
(2)基坑范圍內(nèi)地表建筑物已清除,地下管線已進(jìn)行遷改或釆取了保護(hù)措,作業(yè)面已具備施工條件。
(3)相應(yīng)方案已編制并審批完畢,手續(xù)齊全。
(4)已按照施工方案,合理安排了施工人員、材料、機(jī)械設(shè)備等。
2.測(cè)量放樣
依據(jù)甲方提供的平面、高程控制點(diǎn)(經(jīng)復(fù)核無誤)進(jìn)行本工程的平面及高程控制網(wǎng)的布設(shè),布設(shè)完畢后即開始進(jìn)行施工放樣,放樣結(jié)果須經(jīng)監(jiān)理及第三方測(cè)量單位復(fù)核。
(1)施工放樣前將施工測(cè)量方案報(bào)告監(jiān)理審批。內(nèi)容包括施測(cè)方法、操作規(guī)程、觀測(cè)儀器設(shè)備的配置和測(cè)量專業(yè)人員的配備等。
(2)定專用測(cè)量?jī)x器和工具設(shè)備,建立專業(yè)測(cè)量組,專人觀測(cè)和成果整理。
(3)建立測(cè)量復(fù)核制度,按“三級(jí)復(fù)核制”的原則進(jìn)行施測(cè)。每次施測(cè)后,須經(jīng)測(cè)量工程師及技術(shù)主管復(fù)核。
(4)電工所用的導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)、軸線點(diǎn)要設(shè)置在工程施工影響范圍之外、堅(jiān)固穩(wěn)久的標(biāo)記或說明。定期對(duì)導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核。
(5)用于本工程的測(cè)量?jī)x器和設(shè)備,應(yīng)按照規(guī)定的日期、方法送至有檢定資格的部門檢定和校準(zhǔn),合格后方可投入使用。
(6)用于測(cè)量的圖紙資料,測(cè)量技術(shù)人員必須認(rèn)真核對(duì),必要時(shí)應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)核對(duì),確認(rèn)無誤無疑后,方可使用,如發(fā)現(xiàn)疑問做好記錄并及時(shí)上報(bào),待到答復(fù)后,才能按圖進(jìn)行測(cè)量放樣。
(7)原始觀測(cè)值和記事項(xiàng)目,應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)用鋼筆或鉛筆記錄在規(guī)定格式的外業(yè)手簿中。測(cè)量技術(shù)員要認(rèn)真整理內(nèi)業(yè)資料,保證所有測(cè)量資料的完整。必須一人計(jì)算,另外一人復(fù)核。抄錄資料,亦須認(rèn)真核對(duì)。
(8)積極和測(cè)量監(jiān)理工程師進(jìn)行聯(lián)系、溝通和配合,滿足測(cè)量監(jiān)理工程師提出的測(cè)量技術(shù)要求及意見,并把測(cè)量結(jié)果和資料乏時(shí)上報(bào)監(jiān)理及第三方監(jiān)測(cè)單位,測(cè)量監(jiān)理工程師經(jīng)過內(nèi)業(yè)資料復(fù)核和外業(yè)實(shí)測(cè)確定無誤后,方可進(jìn)行下步工序的施工。
3.圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工在做好各種準(zhǔn)備工作后,將施工基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),圍護(hù)結(jié)構(gòu)有鉆孔灌注樁、地下。連續(xù)墻等承載能力大、剛度大的支護(hù)結(jié)構(gòu),具體施工作業(yè),根據(jù)施工圖的圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型,見相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書。
4.基坑降水
根據(jù)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同,選擇進(jìn)行坑內(nèi)降水和坑外降水。降水方法適用條件:開挖基底低于地下水位的基坑,如果環(huán)境條件允許,應(yīng)根據(jù)基坑地質(zhì)條件及工程特點(diǎn),采取措施降低地下水位至開挖位至開挖面下50 - 2500px,然后才能開挖??咏邓闹饕椒ㄓ泄芫邓?、輕型井點(diǎn)射井點(diǎn)降水、滲井點(diǎn)降水。電滲井降水一般用于淤泥或淤泥質(zhì)黏土等滲透系數(shù)非常小的地層;噴井點(diǎn)降水深度大,{但需要雙層井點(diǎn)管,安裝工藝復(fù)雜,造價(jià)高;輕型井點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單常用方法,但水速度慢,影響半徑小;管井降水深度大,降水速度快。
管井降水一般布置在基坑開挖范圍外或基坑內(nèi)部邊坡平臺(tái)上,分為疏干井和降壓井疏干井用于降低潛水水位,降井用于降低承壓水位??娱_挖中一般釆用管井疏干井降水,并豐可以先開挖地下水位1250px以上的的土方,然后形邊坡平臺(tái),基坑內(nèi)部邊坡平臺(tái)上進(jìn)行井點(diǎn)降水,降低造價(jià)。
5.中間柱施工
中間柱是蓋挖逆作法施工的地下車站之重要的工程構(gòu)件。中間柱由中柱及基礎(chǔ)中樁兩分組成,一般為永久立柱,為主體結(jié)構(gòu)的承載結(jié)構(gòu)。
為了減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)及中間樁柱的人土深度,可以在做圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱之前,用暗挖法預(yù)先做好它們下面的底縱梁,以擴(kuò)大承載面積。當(dāng)然,這必須在工程地質(zhì)條件允許暗挖施工時(shí)才可能實(shí)現(xiàn),而且在開挖最下一層土和澆注底板前,由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁柱都無入土深度,故必須釆取措施,如設(shè)置橫撐以增加它們的穩(wěn)定性。
6.施工頂板及頂板回填恢復(fù)路面
頂板回填碾壓密實(shí)度應(yīng)滿足地面工程設(shè)計(jì)要求,如設(shè)計(jì)無要求時(shí),每層回填做成不少于2%的橫坡和向未填方向形成縱下坡,以利雨期排水?;靥顣r(shí)集中力量,取、運(yùn)、填、壓各環(huán)節(jié)緊跟作業(yè),抓緊晴天突擊作業(yè)。
7.基坑開挖
基坑開挖在降水施工完畢并降水20天后,進(jìn)行土方施工。由于蓋挖法施工時(shí)已經(jīng)限定了出土口的位置,土方開挖必須根據(jù)出土口的位置,向下、左右單方向推進(jìn)開挖,基坑開挖豎向分層、對(duì)稱平衡開挖。過程中應(yīng)充分發(fā)揮機(jī)械的施工效率。一個(gè)工作面上,釆用小型挖掘機(jī)進(jìn)行作業(yè),并配置小型的出土車進(jìn)行出土作業(yè),每臺(tái)挖掘機(jī)均設(shè)專人指揮。(1)基坑頂有動(dòng)載時(shí),坑頂緣與動(dòng)載間應(yīng)留有Im的護(hù)道,如地質(zhì)、水文條件不良,或動(dòng)載過大,應(yīng)進(jìn)行基坑開挖邊坡驗(yàn)算,根據(jù)檢算結(jié)果確定采用增寬護(hù)道或其他加固措施。(2)土方開挖過程中注意保護(hù)坑內(nèi)降水井,確保降水、排水系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。(3)開挖中須遵循“在完成上步支護(hù)前不得繼續(xù)開挖”的原則,當(dāng)開挖一段后及時(shí)網(wǎng)噴支護(hù),然后進(jìn)行下一段的開挖,直至支護(hù)完畢。(4)基坑開挖過程中嚴(yán)禁超挖,基坑縱向放坡不得大于安全坡度,嚴(yán)防縱向滑坡。(5)加強(qiáng)基坑穩(wěn)定的觀察和監(jiān)控量測(cè)工作,以便發(fā)現(xiàn)施工安全隱患,并通過監(jiān)測(cè)反及時(shí)調(diào)整開挖程序。(6)為防止超挖或欠挖,基坑內(nèi)設(shè)計(jì)坡面0.2m范圍內(nèi)的土方采用人工開挖。
出土口的主要工程是出土、下料和調(diào)運(yùn)設(shè)備,,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、基坑大小、施工工期等布置出土口。為了便于安裝提升設(shè)備(龍門吊、電動(dòng)葫蘆、汽車吊)和堆土等,出土口靠近地面運(yùn)輸?shù)缆吩O(shè)置,布置在基坑端頭或側(cè)邊。出土口結(jié)構(gòu)施工應(yīng)預(yù)留鋼筋,出土完成后進(jìn)行封閉。
9.上下入口
在施工初期,由于各個(gè)工作面還沒有連通,一般出土口兼作上下入口,當(dāng)各個(gè)工作面擴(kuò)大連通之后,應(yīng)設(shè)置專門的上下入口,深基坑的上下人口應(yīng)安裝步梯,一般情況下,根據(jù)上下人的多少,確定步梯的寬度,一般不宜小于3m,對(duì)于深度超過20m的基坑除安裝步梯外,應(yīng)安裝電梯。一般情況下,一個(gè)出土口宜對(duì)應(yīng)一個(gè)上下人口,上下人口可同時(shí)兼作消防口、通風(fēng)口、排水口等。
10.基坑清理
基坑開挖后,采用人工清除坑底松土,鏟平凸起部分,修正邊坡。以鏟為主,超挖部
分須報(bào)告監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位等共簡(jiǎn)研究處理。
基坑底預(yù)留750px厚土方采用人工開挖,人工開挖期間測(cè)量組跟班進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量,確?;拥组_挖標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)禁超挖。
11.基坑檢查
(1)基坑開挖到基坑底高程后,必須進(jìn)行基底檢驗(yàn),方可進(jìn)行下道工序施工?;訖z驗(yàn)合格后,應(yīng)盡快進(jìn)行下道工序施工,盡量縮短暴露時(shí)間。
(2)利用測(cè)量控制系統(tǒng),對(duì)基底進(jìn)行放樣,測(cè)設(shè)基礎(chǔ)底面中心十字線、輪廓線和基坑底高程。樁點(diǎn)應(yīng)設(shè)置牢固,并掛線以備檢查。
12.基底處理
當(dāng)基底以下地質(zhì)條件不符合地基承載力要求時(shí),應(yīng)通過變更設(shè)計(jì)釆取處理措施,處理方法隨地基土質(zhì)不同而異。
如遇到地基軟硬不均、溶洞、裂隙、泉眼等特殊情況,應(yīng)采用換土法、土樁法、砂樁法、重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法、旋噴法、塑料排水法、振動(dòng)水沖法、化學(xué)液體加固法等特殊的處理方法。對(duì)于粉質(zhì)土、黃土、砂土、小粒徑等基底,也可釆用旋噴樁加固.
地鐵車站沉降變形監(jiān)測(cè)資料均木用丌異仉配專業(yè)技術(shù)軟件進(jìn)行自動(dòng)化分析、處理。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析、繪制各種表格及曲線,當(dāng)曲線趨于平衡時(shí)推算最終值。
監(jiān)測(cè)人員按時(shí)向施工監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位提交監(jiān)控量測(cè)周報(bào)和月報(bào),并綜合合分析監(jiān)測(cè)成果,對(duì)當(dāng)月的施工情況進(jìn)行評(píng)價(jià)并提出施工建議,及時(shí)反饋指導(dǎo)信息,調(diào)整施工參數(shù),保證安全施工。
14.基坑監(jiān)測(cè)
為了基坑開挖施工的安全,保證工程質(zhì)量,為使周圍已有建筑物、市政設(shè)施、地下管線等不受損傷、少受干擾,必須對(duì)基坑開挖全過程進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。
基坑放坡開挖監(jiān)測(cè)工作主要為:地表沉降值、坡面位移值、地下水位監(jiān)測(cè)值。通過監(jiān)測(cè),隨時(shí)掌握邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)、安全程度,為設(shè)計(jì)和施工提供信息。
(1)基坑土體、地表建筑物及地下管線沉降觀測(cè):采用精密的水準(zhǔn)儀進(jìn)行量測(cè)。主要釆用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行,沉降觀測(cè)點(diǎn)直接設(shè)置在被觀測(cè)對(duì)象的特征點(diǎn)上,并在遠(yuǎn)離基坑或穩(wěn)定的位置設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)。施工初期每天觀測(cè)1-2次,施工后期可每隔7天觀測(cè)1次。
(2)降水觀測(cè):利用井點(diǎn)降水井作為水位觀察井,釆用水位儀進(jìn)行監(jiān)測(cè),施工初期每天觀測(cè)1次,后期可一兩天觀測(cè)1次。根據(jù)水位變化情況調(diào)整抽水泵的開閉。
(3)在基坑開挖支護(hù)施工過程中,每次監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)向項(xiàng)目部和監(jiān)理工程師報(bào)告。提交階段成果資料包括:沉降觀測(cè)成果表、水平位移觀測(cè)成果表、水位監(jiān)測(cè)成果。當(dāng)基坑變形出現(xiàn)異常情況時(shí),加密監(jiān)測(cè)次數(shù),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,提出基坑安全的合理化建議。
三、施工優(yōu)缺點(diǎn)
1.施工優(yōu)點(diǎn)
(1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形小,能夠有效控制周圍土體的變形和地表沉降,有利于保護(hù)鄰近建筑物和構(gòu)筑物。
(2)基坑底部土體穩(wěn)定,隆起小,施工安全。
(3)蓋挖逆作法施工一般不設(shè)內(nèi)部支撐或錨固,可增大施工空間和降低工程造價(jià)。
(4)蓋挖逆作法施工基坑暴露時(shí)間短,用于城市街區(qū)施工時(shí),可盡快恢復(fù)路面交通。
2.施工缺點(diǎn)
(1)蓋挖法施工時(shí),混凝土內(nèi)襯的水平施工縫的處理較困難。
(2)蓋挖逆作法施工時(shí),暗挖施工難度大,費(fèi)用高。
(3)蓋挖法每次分部開挖及澆注襯砌的深度,應(yīng)綜合考慮基坑穩(wěn)定,環(huán)境保護(hù),永久結(jié)構(gòu)形式和混凝土澆注作業(yè)等因素來確定。