盖挖法施工技术在城市地下空间开发中的应用

1 前言 
  盖挖法是指在城市建筑工程中以临时路面或结构顶板维持地面畅通,再进行下部结构施作的施工方法。根据工程实际情况可分为以下3 种方法:盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。本文以上海金沙江路真北路口南一区地下空间开发工程为例,论述适用于本工程的盖挖半逆作法施工技术。 
  盖挖半逆作法是指先施工刚度较大的围护结构,接着施工结构顶板并恢复路面后,然后向下挖土至设计标高,即先浇筑底板(其间完成各道钢筋混凝土水平支撑),再依次向上逐層浇筑侧墙、柱、楼板。 
  通过集约化的城市空间开发策略,建立立体开发概念 , 地上、地下资源同步利用,以高效率的城市功能空间布局, 实现集约高效地利用土地, 对于各地建设立体化、现代化城市具有极其重要的战略意义。 
  2 应用工程概况 
  上海金沙江路真北路口地下空间开发项目南一区总建筑面积7 993 m2,为地下2 层(埋深相当于地下3 层,其顶板下沉、上覆3 m厚填土内埋众多市政管线及路面)。顶板面标高为-4.220 m;地下1层面标高为-10.71 m,建筑面积4 718 m2;地下室底板面标高为-15.31 m,建筑面积为3275 m2;局部深坑落深1.8 m。 
  工程±0.00 m相当于绝对标高5.20 m,现场自然地面标高为-1.2 m,坑底标高为-16.76 m,基坑开挖深度为15.56 m。基坑安全等级为一级,环境保护等级为一级。 
  3 地下空间应用开发的意义 
  3.1 生态环境的持续发展 
  反映设计与自然环境相结合是城市地下空间的开发利用的一个重要组成部分 ,也就是说, 环境建设应体现地方特色,并结合当地的气候、材料和能源, 保持可持续发展的生态环境,国内外众多城市建地下空间建设、绿地及其他天然水资源等环境的保护和发展, 从而改善了生态环境, 取得了良好的综合效益。 
  3.2 社会文化的持续发展 
  城市是一个地区文化与生活环境相互结合的地方,需要保持历史价值和精神价值的城市人工环境。城市地下空间的开发和利用文化因素,主要是体现在对历史建筑的保护和再利用,维护社会结构和文化的多样性,以便使得环境质量有了很大的提高, 以满足人精神上和心理上的要求,从而使社会和文化可持续发展。 
  3.3 资源的充分合理利用 
  城市空间环境是城市潜在和存储的资源。在城市地下空间开发利用运用合理、科学的措施,合理分配空间资源,保护和再利用现有的环境和基础设施,可以节省资源的同时促进城市历史文化的可持续发展。 
  4 盖挖法基坑围护设计方案 
  围护形式:北侧与真北路地铁车站共用厚800 mm地下连续墙,深度31 m。其余三面的基坑围护形式采用钻孔灌注桩配合搅拌桩止水帷幕,钻孔桩桩径为1.1 m,桩长32 m。基坑内共设置2道钢筋混凝土支撑+B0板,其中B0板的板面标高为-4.220 m,第1道支撑的面标高为-8.910 m,第2道支撑的面标高为-13.135 m。 
  在B0板上设置3.6 m高的挡土墙,将B0板分成南、北2个区域,其中挡土墙北侧提供给市政公司施工金沙江路,南侧为南一区的施工区域,包括7 m宽的施工便道及4.5 m宽的取土口。基坑内沿南北向设置2 道钻孔灌注围护桩,将整个基坑分成3个小基坑,由西向东分为A、C、B三个区。 
  5 盖挖法施工技术 
  5.1 逆作B0板施工 
  B0板既是永久结构板也是围护的支撑板,为格式梁板板底亦采用厚150 mm的C20 mm混凝土垫层;为保证板底垫层强度及挖土时有效脱离,在垫层中设置钢筋网片及吊钩。所有与混凝土的接触部位均采用木夹板,以保证混凝土的饰面质量。 
  5.2 承受重载的钢格构柱施工 
  B0板及其板上马路的覆土、通行的车辆等全部质量经计算为12 t/m2,均通过B0板下的钢立柱来承担,其中每根钢立柱可承受的设计荷载为390 t,可承受的极限荷载为520 t。由于托梁为B0板上纵横大梁的交点,故该处钢筋较为密集,为方便施工,同时又可保证托梁的质量,特采取将托梁底与大梁底做平。为保证钢立柱与托梁混凝土的之间共同均匀受压,在钢立柱的上口设置了钢压板,并将托梁的下排钢筋一排改为多排,以方便钢筋均匀穿入。 
  5.3 土方开挖施工 
  本次暗挖根据支撑道数共分3 次开挖,开挖总流向为A段→C段→B段。每个区设置2个出土口由坑下的5 台小挖机由西向东(朝出土口)进行翻土。第1、2次开挖采用300型长臂挖机,第3次开挖采用300型伸缩臂。挖机停在施工便道的取土口边,土方车由施工斜道倒进工地。 
  5.4 基坑降水施工 
  该基坑底板位于淤泥质黏土层及5-1粉质黏土层中。但基坑自浅层开始就分布有厚度较大的3层砂质粉土(约8 m),既影响基坑开挖,又容易引发滑坡等安全事故。 
  为此,结合本基坑开挖深度和降水要求,确定设置19口疏干井,深度设置为21 m,滤管分3段。由于B0板上不允许开孔,故从B0板支模开始即将疏干井管割至板底,等B0板下土方开挖后再启用降水。 
  5.5 通风照明 
  由于是地下暗挖作业,施工人员、机械相对密集,施工环境差,空气质量也较差。因此在B0板以下进行挖土、支撑及结构施工时,分别在A、B、C三个区各安装1 台大功率轴流风机,将地下操作区内的废气排出,同时清新空气经取土孔向地下操作区流入,形成空气流通循环。 
  地下每层每区布置10盏400 W的照明灯具,每跨内前后都有1盏,随着地下工作面的推进,同时将上道支撑上的照明设备移至下一道支撑。 
  结语 
  从工程的实施效果来看,采用盖挖半逆作法后至2012年春节前完成A区、C区大底板,B区完成了第1道支撑施工。2012年春节后A、C区拆支撑进行地下结构施工,B区挖土准备第2道支撑施工。以上进度节点完全符合与业主达成的进度,后续进度也符合地铁附属结构的总进度节点目标。 
  工程实施过程中应用了信息化以指导施工,周边环境监测共布设127 个监测点,围护结构监测共布设20个变形监测点,支撑轴力布设27个变形监测点,立柱隆沉布设30个变形监测点。从监测结果可知,采用盖挖半逆作法,除局部数据超过报警值外,其余围护结构技术指标等均符合设计要求。超出区域也在可控范围内,说明本工程选择此围护体系是成功的。 
  地下建筑空间是城市的战略性空间资源,我们必须要科学、合理地利用与发展。总而言之,在21世纪,地下空间的开发利用已经成为城市建设和发展不可缺少的组成部分,因此地下空间开发是本世纪的重要的内容之一,同时也相信, 未来地下空间施工技术将越来越先进。 
  参考文献 
  [1] 侯建军.地下工程“盖挖施工法”施工工艺在成都地铁车站中的应用[J].邱虹,陈万强.水电站设计,2011(2):89-94. 
  [2] 侯建军.浅谈隧道盖挖施工技术[J].技术与市场,2013(7):112-113.
浏览次数:  更新时间:2017-12-20 09:04:03
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