浅谈地铁车站盖挖逆作法施工

浅谈地铁车站盖挖逆作法施工
作者：王鹏王瑞
来源：《科学时代·下半月》2013年第11期
【摘要】盖挖逆作法是当前地下浅埋多层结构的主要施工方法，并已成为当今世界各国在交通繁忙的城市中心地区修建地铁车站的一种有效方法。

本文重点探讨了地铁车站盖挖逆作法中钢管柱的施工技术要点。

【关键词】地铁车站；盖挖逆作法；施工要点
盖挖逆作法是先施工基坑的围护结构及中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑围护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间结构立柱以降低工程造价。

开挖表层土体至主体结构顶板底面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。

顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止围护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。

以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。

如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为防止因基坑开挖引起临近建筑物的沉降，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。

简言之，盖挖逆作法的施工顺序为：一柱、二盖、三板、四墙、五底。

下面就“一柱”施工技术进行具体分析。

一、工程概况
本车站采用盖挖逆作法施工，车站共设52根中间柱。

中间柱作为施工过程的中间支撑柱，在车站底板结构尚未封闭时，承受地下各层已施作完毕的框架结构自重和各种施工荷载；顶板封闭后，中间柱作为车站主要竖向承载和传力结构。

车站主体共52根中柱，中柱为
Φ800mm钢管柱，壁厚14mm，柱长16.2m，柱心填充C40微膨胀混凝土，钢管柱与顶板、中板和底板相接位置设置换形钢牛腿；柱下设Φ1600mm混凝土灌注桩基础，桩基采用C35水下混凝土灌注，桩长采用ZJ1型20.5m（2～25轴，共48颗）和ZJ2型21.5m（26、27轴，共4颗）两种类型，钢管柱锚入桩基2m。

二、盖挖逆作法中间柱施工技术要点
（一）钢管柱定位施工技术
1、凿除杯口砼
柱底桩基施工完毕后，孔内会预留较粘稠的泥浆。

人工淘浆后，再用风镐将原柱底桩基杯口砼凿除，以便下一步安桩四脚锚栓。

柱底桩基为凿除浮浆及安装锚栓，需要一次性凿除杯口砼1.5m深。

凿除面应做到平滑。

2、桩底压浆及桩基检测
盖挖逆做法车站中间立柱桩的不均匀沉降是其难点之一，为控制桩基间差异沉降，采用压浆（后注浆），对桩底范围的土体进行加固。

对柱底桩基均做超声波检测，以确保桩身的完整性。

桩底压浆流程：清理管头→做管头→上管头密封器→接上高压管→清水开塞→拌浆→注浆→屏浆→清洗→结束。

桩基检测流程：布置检测仪器→连接线路→下探头→收集数据→分析数据→出具检测报告
3、安装四脚锚栓
固定钢管柱下部定位器的锚栓采用M24型号，在定位器底部基板垂直方向四个开口的边角同时限位。

为增加四脚锚栓的整体性，设置双排双向φ16@150×150钢筋与其焊接紧密。

四脚螺栓中心点与桩中心重合，上层钢筋中央焊制一块10cm见方的辅助钢板用于定位。

钢板中心打出一个小点，为测量提供方便。

将钢板上的点与桩中心点重合后，即可认为四脚锚栓安装到位。

锚栓制作完成后，放入孔内凿除后的砼上。

通过测量校核高程和平面位置后，浇筑C50砼将其锚固。

由于使用方量较小，混凝土采用现场自拌，用吊桶将混凝土吊入孔内浇注振捣。

浇注过程中随时调整四脚锚栓的中心与桩中心重合，当浇注至定位器底部高度好，将该面抹平，本次浇砼顶面标高即为定位器地面标高。

4、安装定位器
定位器是一种精加工的装置，精确校正其平面位置、高程和垂直度后，其构造特点决定了可实现对钢管柱的引渡、限定、精确定位的功能。

自动定位器呈十字锥形，由钢板组焊而成，然后由车床整体加工，其中心位置误差在±3 mm以内，固定边与水平面所成的直角误差在l‰以内，其锥底宽度比钢管内径小6 mm。

主要构件包括锥形引渡板、定位十字板、环形锚固脚及定位铁件等构件，其中锥形引渡板、定位十字板实现对钢管柱的引渡功能，并限定钢管柱的水平位移；环形锚固脚承托钢管柱，并控制钢管柱的水平位置及标高，锚固于圆形钢筋混凝土桩内，可防止自动定位器变形、移位；定位铁件承托上部构件，并提供准确的空间位置。

定位器的制作质量必须严格控制，保证其具有足够的强度、刚度及精确度，以确保钢管柱安装时定位器不发生破坏、变形、移位现象，并提供所要求的精度。

定位器安装：首先，在地面将定位器的预埋安装脚焊接在下节钢套管管壁的设计位置上。

在钢套管吊放过程中，严格控制其管顶标高，从而精确控制安装脚标高。

然后，由井口将标高控制点投测于钢套管管壁上，将柱心投测于桩顶基表面，根据实测的柱心位置在地面修整十字
板四肢长度，用吊车将定位器及其配件吊入柱孔，施工人员在定位器预埋安装脚上焊接定位器连接板，将定位器安装就位。

通过调节螺栓，调节定位器标高，推移定位器，调节其柱心位置。

精确校核其平面位置、标高、垂直度后，紧固定位器调节螺栓。

为保证型钢柱安装精度，定位器安装必须牢固准确。

定位器的安装前精确放线定位，安装后重新复验。

浇注锚固定位器的桩基混凝土至预定位置，在浇注混凝土时，要尽量避免对定位器的冲击。

为缩短施工周期，保证定位器被牢固地锚固于桩基砼中，并在钢管柱吊装过程中不发生变形移位，可采用C50早强细石砼锚固定位器，其2 h强度可达到20 MPa。

（二）钢管柱安装
1、钢管柱的吊放安装定位
管柱一次整体吊放入孔，中间不接驳。

出厂前，在上节法兰盘底加肋板上对称焊接设置一对吊耳，同时在吊耳侧加焊肋板，以确保柱体处于最不利位置时，吊耳不发生侧翻破坏现象。

准备工作完成后，采用两台25吨吊机相互配合作业。

一台主吊，另一台吊车辅助吊装，以防止钢管柱底部戳地变形。

操作时一台吊车在钢管柱上端两点起吊钢管柱，同时另一台吊车起吊钢管柱底部，使钢管柱上端起吊过程中，其底部脱离地面。

辅助吊车缓慢放绳，待钢管柱完全垂直吊离地面，且相对稳定后，将其与辅助吊车分离。

对准桩位，下放钢管柱，慢插入孔，钢管柱底部可直接嵌入定位器，其管端稳固座落于定位器环行定位板上，通过标高测定柱底与定位器的吻合程度。

然后对柱上端精确定位。

通过设置在挖孔桩护壁预埋钢板与钢管柱加肋板之间的4只花篮螺栓进行钢管柱柱体上端定位，花蓝螺栓可对柱体位置进行微调（钢管柱出厂前由厂家在钢管柱上端将钢管柱的中心定出）。

由于钢管柱下端平面位置、标高、垂直度已由定位器确定，钢管柱上端空间位置校定后，即可认为柱顶与柱底在垂直方向投影重合，钢管柱位置已精确定位。

柱顶钢筋笼在吊放前在地面与柱体焊接在一起整体吊装。

2、钢管柱的稳定加固
钢管柱定位完成后，为了保证钢管柱混凝土灌注过程中柱体不产生位移，吊装就位后从上至下进行加固，加固位置为钢管柱顶部及钢管柱两个连接法兰处，加固处采用四面对顶，加固采用顶丝杠。

3、灌注钢管柱内混凝土。

选择高位抛落无振捣法。

其原理是利用混凝土白管口自由下落时所获得的重力加速度冲击能量，使混凝土挤密而无需振捣。

对于抛落高度不足4m的，采用内部振捣器振实。

施工中一次抛落的混凝土量不小于0.7立方，用料斗装填，料斗的下口尺寸应比钢管柱内径小，以便混凝土下落时，钢管柱管内空气能够排出。

4、钢管柱与挖孔桩护壁之间回填砂。

为了保护钢管柱柱体成品，防止施工时对其破坏，施工时需对柱体与挖孔桩孔壁之间进行回填处理，从孔口地面沿挖孔桩环形均匀填入砂。

（三）变形监测及分析
在施工前对盖挖地面顶板周围进行沉降点的布设，布点断面15m/道，整个车站布112个点位；在盖挖顶板下土方开挖时对墙体进行观测，共设水平收敛点66个；同时还对桩体变形、周围土压力及主体结构裂缝等进行监测；通过地面沉降观测来确定边桩与中桩沉降是否一致。

通过监测结果显示，地面沉降最大为10mm；结构在一层土方开挖中高边墙净空收敛为12mm。

观测结果在设计允许范围内，结构没有出现开裂现象。

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