當?shù)叵鹿こ堂髯鰰r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施工,主體結構可以順作,也可以逆作。在城市繁忙地帶修建地鐵車站時,往往占用道路,影響交通當?shù)罔F車站設在主干道上,而交通不能中斷,且需要確保一定交通流量要求時,可選用蓋挖法。
一、施工方法分類
1.蓋挖順作法
在道路交通不能長期中斷的情況下修建車站主體時,可考慮采用蓋挖順作法。蓋挖順作法是在地表作業(yè)完成擋土結構后,以定型的預制標準覆蓋結構(包括縱、橫梁和路面板)置于擋土結構上維持交通,往下反復進行開挖和加設橫撐,直至設計標高。依序由下而上,施工主體結構和防水設施,回填土并恢復管線路或埋設新的管線路。最后,視需要拆除擋土結構外露部分并恢復交通。
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,或需及早恢復路面交通,但又缺乏定型覆蓋結構,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結構和中間樁柱,和蓋挖順作法一樣,基坑維護結構多采用地下連續(xù)墻或帷幕樁,中間支撐多利用主體結構本身的中間立柱以降低工程造價。隨后即可開挖表層土體至主體結構頂板地面標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有力的橫撐,以防止維護結構向基坑內變形,待回填土后將道路復原,恢復交通。以后的工作都是在頂板覆蓋下進行,即自上而下逐層開挖并建造主體結構直至底板。
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路面后,向下挖土至設計標高后先澆注底板,再依次向上逐層澆注側墻、樓板。在半逆作法施工中,一般都必須設置橫撐并施加預應力。
二、施工過程要求
(1)完成地質勘查專項工作。
(2)基坑范圍內地表建筑物已清除,地下管線已進行遷改或釆取了保護措,作業(yè)面已具備施工條件。
(3)相應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、機械設備等。
2.測量放樣
依據(jù)甲方提供的平面、高程控制點(經(jīng)復核無誤)進行本工程的平面及高程控制網(wǎng)的布設,布設完畢后即開始進行施工放樣,放樣結果須經(jīng)監(jiān)理及第三方測量單位復核。
(1)施工放樣前將施工測量方案報告監(jiān)理審批。內容包括施測方法、操作規(guī)程、觀測儀器設備的配置和測量專業(yè)人員的配備等。
(2)定專用測量儀器和工具設備,建立專業(yè)測量組,專人觀測和成果整理。
(3)建立測量復核制度,按“三級復核制”的原則進行施測。每次施測后,須經(jīng)測量工程師及技術主管復核。
(4)電工所用的導線點、水準點、軸線點要設置在工程施工影響范圍之外、堅固穩(wěn)久的標記或說明。定期對導線點、水準點進行復核。
(5)用于本工程的測量儀器和設備,應按照規(guī)定的日期、方法送至有檢定資格的部門檢定和校準,合格后方可投入使用。
(6)用于測量的圖紙資料,測量技術人員必須認真核對,必要時應到現(xiàn)場核對,確認無誤無疑后,方可使用,如發(fā)現(xiàn)疑問做好記錄并及時上報,待到答復后,才能按圖進行測量放樣。
(7)原始觀測值和記事項目,應在現(xiàn)場用鋼筆或鉛筆記錄在規(guī)定格式的外業(yè)手簿中。測量技術員要認真整理內業(yè)資料,保證所有測量資料的完整。必須一人計算,另外一人復核。抄錄資料,亦須認真核對。
(8)積極和測量監(jiān)理工程師進行聯(lián)系、溝通和配合,滿足測量監(jiān)理工程師提出的測量技術要求及意見,并把測量結果和資料乏時上報監(jiān)理及第三方監(jiān)測單位,測量監(jiān)理工程師經(jīng)過內業(yè)資料復核和外業(yè)實測確定無誤后,方可進行下步工序的施工。
3.圍護結構施工在做好各種準備工作后,將施工基坑圍護結構,圍護結構有鉆孔灌注樁、地下。連續(xù)墻等承載能力大、剛度大的支護結構,具體施工作業(yè),根據(jù)施工圖的圍護結構類型,見相應的作業(yè)指導書。
4.基坑降水
根據(jù)基坑圍護結構的不同,選擇進行坑內降水和坑外降水。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,應根據(jù)基坑地質條件及工程特點,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?、輕型井點射井點降水、滲井點降水。電滲井降水一般用于淤泥或淤泥質黏土等滲透系數(shù)非常小的地層;噴井點降水深度大,{但需要雙層井點管,安裝工藝復雜,造價高;輕型井點設備簡單常用方法,但水速度慢,影響半徑?。还芫邓疃却?,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部邊坡平臺上,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,基坑內部邊坡平臺上進行井點降水,降低造價。
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件。中間柱由中柱及基礎中樁兩分組成,一般為永久立柱,為主體結構的承載結構。
為了減少圍護結構及中間樁柱的人土深度,可以在做圍護結構和中間樁柱之前,用暗挖法預先做好它們下面的底縱梁,以擴大承載面積。當然,這必須在工程地質條件允許暗挖施工時才可能實現(xiàn),而且在開挖最下一層土和澆注底板前,由于圍護結構和中間樁柱都無入土深度,故必須釆取措施,如設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路面
頂板回填碾壓密實度應滿足地面工程設計要求,如設計無要求時,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集中力量,取、運、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,進行土方施工。由于蓋挖法施工時已經(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、左右單方向推進開挖,基坑開挖豎向分層、對稱平衡開挖。過程中應充分發(fā)揮機械的施工效率。一個工作面上,釆用小型挖掘機進行作業(yè),并配置小型的出土車進行出土作業(yè),每臺挖掘機均設專人指揮。(1)基坑頂有動載時,坑頂緣與動載間應留有Im的護道,如地質、水文條件不良,或動載過大,應進行基坑開挖邊坡驗算,根據(jù)檢算結果確定采用增寬護道或其他加固措施。(2)土方開挖過程中注意保護坑內降水井,確保降水、排水系統(tǒng)的正常運轉。(3)開挖中須遵循“在完成上步支護前不得繼續(xù)開挖”的原則,當開挖一段后及時網(wǎng)噴支護,然后進行下一段的開挖,直至支護完畢。(4)基坑開挖過程中嚴禁超挖,基坑縱向放坡不得大于安全坡度,嚴防縱向滑坡。(5)加強基坑穩(wěn)定的觀察和監(jiān)控量測工作,以便發(fā)現(xiàn)施工安全隱患,并通過監(jiān)測反及時調整開挖程序。(6)為防止超挖或欠挖,基坑內設計坡面0.2m范圍內的土方采用人工開挖。
出土口的主要工程是出土、下料和調運設備,,應根據(jù)地質情況、基坑大小、施工工期等布置出土口。為了便于安裝提升設備(龍門吊、電動葫蘆、汽車吊)和堆土等,出土口靠近地面運輸?shù)缆吩O置,布置在基坑端頭或側邊。出土口結構施工應預留鋼筋,出土完成后進行封閉。
9.上下入口
在施工初期,由于各個工作面還沒有連通,一般出土口兼作上下入口,當各個工作面擴大連通之后,應設置專門的上下入口,深基坑的上下人口應安裝步梯,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,對于深度超過20m的基坑除安裝步梯外,應安裝電梯。一般情況下,一個出土口宜對應一個上下人口,上下人口可同時兼作消防口、通風口、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
分須報告監(jiān)理、設計單位等共簡研究處理。
基坑底預留750px厚土方采用人工開挖,人工開挖期間測量組跟班進行標高測量,確?;拥组_挖標高符合設計要求,嚴禁超挖。
11.基坑檢查
(1)基坑開挖到基坑底高程后,必須進行基底檢驗,方可進行下道工序施工?;訖z驗合格后,應盡快進行下道工序施工,盡量縮短暴露時間。
(2)利用測量控制系統(tǒng),對基底進行放樣,測設基礎底面中心十字線、輪廓線和基坑底高程。樁點應設置牢固,并掛線以備檢查。
12.基底處理
當基底以下地質條件不符合地基承載力要求時,應通過變更設計釆取處理措施,處理方法隨地基土質不同而異。
如遇到地基軟硬不均、溶洞、裂隙、泉眼等特殊情況,應采用換土法、土樁法、砂樁法、重錘夯實法、強夯法、旋噴法、塑料排水法、振動水沖法、化學液體加固法等特殊的處理方法。對于粉質土、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)測資料均木用丌異仉配專業(yè)技術軟件進行自動化分析、處理。根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析、繪制各種表格及曲線,當曲線趨于平衡時推算最終值。
監(jiān)測人員按時向施工監(jiān)理、設計單位提交監(jiān)控量測周報和月報,并綜合合分析監(jiān)測成果,對當月的施工情況進行評價并提出施工建議,及時反饋指導信息,調整施工參數(shù),保證安全施工。
14.基坑監(jiān)測
為了基坑開挖施工的安全,保證工程質量,為使周圍已有建筑物、市政設施、地下管線等不受損傷、少受干擾,必須對基坑開挖全過程進行系統(tǒng)監(jiān)測。
基坑放坡開挖監(jiān)測工作主要為:地表沉降值、坡面位移值、地下水位監(jiān)測值。通過監(jiān)測,隨時掌握邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)、安全程度,為設計和施工提供信息。
(1)基坑土體、地表建筑物及地下管線沉降觀測:采用精密的水準儀進行量測。主要釆用精密水準測量方法進行,沉降觀測點直接設置在被觀測對象的特征點上,并在遠離基坑或穩(wěn)定的位置設置基準點。施工初期每天觀測1-2次,施工后期可每隔7天觀測1次。
(2)降水觀測:利用井點降水井作為水位觀察井,釆用水位儀進行監(jiān)測,施工初期每天觀測1次,后期可一兩天觀測1次。根據(jù)水位變化情況調整抽水泵的開閉。
(3)在基坑開挖支護施工過程中,每次監(jiān)測結果及時向項目部和監(jiān)理工程師報告。提交階段成果資料包括:沉降觀測成果表、水平位移觀測成果表、水位監(jiān)測成果。當基坑變形出現(xiàn)異常情況時,加密監(jiān)測次數(shù),對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析研究,提出基坑安全的合理化建議。
三、施工優(yōu)缺點
1.施工優(yōu)點
(1)圍護結構變形小,能夠有效控制周圍土體的變形和地表沉降,有利于保護鄰近建筑物和構筑物。
(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內部支撐或錨固,可增大施工空間和降低工程造價。
(4)蓋挖逆作法施工基坑暴露時間短,用于城市街區(qū)施工時,可盡快恢復路面交通。
2.施工缺點
(1)蓋挖法施工時,混凝土內襯的水平施工縫的處理較困難。
(2)蓋挖逆作法施工時,暗挖施工難度大,費用高。
(3)蓋挖法每次分部開挖及澆注襯砌的深度,應綜合考慮基坑穩(wěn)定,環(huán)境保護,永久結構形式和混凝土澆注作業(yè)等因素來確定。