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【摘 要】 近几年,盖挖法被广泛利用到建设施工中,施工技术的应用价值是非常高的。在交通流量大的市区使用盖挖法修建浅埋地铁车站,是非常具有可行性的。本文对盖挖法在地铁车站施工中的应用以及发展进行了探讨。
【关键词】 盖挖法;地铁车站;应用;发展
一、盖挖法在地铁车站施工中的应用
1.围护形式
盖挖法最基础的条件是由顶盖与围护结构包围而形成安全稳定的地下巨大空间。然后在这个巨大空间内施工修建地下结构的主体结构,从实际用途上看,这种围护结构在施工完成后可以成为地下主体结构的一部分,承受永久荷载功能;同时如果在施工完成后不需要围护结构的承载,那么它仅作为施工阶段的承载功能。根据实际情况而确定围护结构的形式,这是利用盖挖法进行施工的技术关键。因此在实施盖挖法前要对现场条件、地下水位的高低、周围建筑物的邻近距离以及开挖的深度都要进行仔细的测量。在我国北方地区地下水位处于比较低的第四纪地层地下施工中,采用钻孔灌注桩,由于其设备简单、施工工艺成熟并且容易满足增加其刚度要求,而且造价低,工程质量容易得到保障,所以这也被广泛采用。但是在地下水位较高地区,因其水位较高,选择墙体或密排咬合桩体作为围护结构,这样有利于降、排水,使工程成功得到保障。
2.中间桩柱的设计与施工
作为结构在施工期间的支撑构件围护结构与中间立柱,是盖挖法施工的首要要求。中间立柱可以根据其施工时与完工时的用途分为临时立柱和永久型立柱。临时立柱就是在施工时担任临时支撑作用,一旦施工工期结束,临时柱将被拆除。永久型立柱,指的就是无论是在施工时还是施工完成时都充当承载构件,这便是相对于临时立柱而言的相对永久性作用。在设计上有时也会采用临时立柱与永久立柱同时结合的方法,也就是部分或者是全部施工期间临时立柱充当永久型立柱的劲性骨架,在结构柱施工时,临时立柱不用拆除,而是在临时立柱的周围浇灌混凝土。在实践施工过程中,采用哪种立柱体系,是需要根据车站的自身建筑布局等进行各个因素综合考虑的,包括承载体系受力合理性、结构安全性及工期与造价等。在盖挖顺作法中临时立柱应用较多,而顺作法立柱较逆作法立柱其上部荷载能力较小,临时立柱考虑到成本原因可以由角钢或者H型钢组合构成的简易立柱,而且这样的柱网布置不会受到永久结构网的限制,有很大的机动性。在盖挖法吕无论是顺作法还是逆作法中永久立柱都被广泛利用,但对永久立柱所承受的荷载要求相对比较高,柱网而置不仅要满足结构要求同时还要满足建筑布局要求,所以永久立柱多采用钢管混凝土柱。劲性骨架钢筋混凝土柱一般在作荷载较小并满足承载力时采用,这种形式一般是利用部分临时立柱作为永久立柱的。
3.差异沉降的控制方面
不均匀沉降是立柱桩之间以及立柱桩与地下连续墙之间使用逆作法施工中常遇的问题,在逆作法施工期间,基坑开挖引起土体应力释放,导致坑内土体回弹,带动立柱桩上移;同时主体结构施工后,桩身承受的向下荷载增加,导致立柱桩下沉。整个过程中,桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部外荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力,这些力共同作用的结果,使桩发生沉降与抬升的变形。而且经常导致楼板结构开裂,其危害不容忽视。但是立柱桩沉降问题又是一个非常棘手的问题,目前还没有一套完整的理论可以准确的分析出立柱桩的沉降,特别是在逆作法工程中,立柱桩的沉降影响因素更多,沉降问题更复杂。只要这些作用有差异,反映到立柱桩上就会产生沉降差异。还有地基土分布的不均匀性也将导致立柱桩产生不均匀沉降。
4.地下连续墙侧向位移和周围土层位移的监控
地铁车站大多修建在闹市区,所以对其周围的建筑安全性与使用性要着重考虑,对位移控制要求相对较高,因此,对地下连续墙侧向位移和周围土层位移必须采取采取及时有效的控制措施。
5.结构各部位的连接和节点构造问题
逆作法施工有别于普通的施工方法,其施工顺序是由地下自上而下进行,这与常规施工有很大的环境与施工差异,所以与常规施工的各种地下室结构节点都有很大区别。从围护结构与顶板;层间底板和内侧墙;内侧墙与顶板;层间底板与中柱之间连的合理性和可靠性都是在施工过程中需要特别注意的。同时逆作法在墙梁与柱梁节点、包括立柱节头的处理等的施工上都有其一定的施工难度。
6.挖土工艺
挖土在盖挖法施工中对整个工程工期有着至关重要的作用,同时也是产生变形的主要原因,而且也是决定施工安全的关键因素。因为盖挖法在施工是采用盖板施工完成后进行的,整个施工过程都是处于地下密闭环境,顶板以下的地下工程的材料入场、施工中的通风、照明等带来诸多的不便,且其挖土难度大,周期较长,出土也极不方便。这样的条件下要确定出土孔洞的尺寸大小、位置以及数量就必须事先进行周官的商讨与规划,进行优化挖土顺序,最终能保证基坑的施工工期及施工安全。
7.降水与排水
盖挖法尤其是盖挖逆筑法的施工,都需要有无水的环境,因为在洞内进行的土方的开挖过程中,需要保证人身的安全,土方的运办输以及混凝土的浇筑。尤其在地层较软弱土质时,为保持土层的自身稳定性,必须尽力保持土层的干燥,若土层中含水,土体的稳性性下降,将会导致难尽管施工。所以,规范要求“盖挖逆筑法施工,必须保持围护墙内土层的地下水位稳定在基底0.5m以下,必要时应采取降水措施,并按有關规定执行。”因此,在盖挖法施工中,必须保证在无水环境下施工。
二、盖挖法应用前景分析
因为地铁站大多建在闹市区,所以在施工中对是否阻挠交通是需要衡量的。而使用盖挖法相对占用道路较少,再加上国内市区道路基本设有非机动车道及人行道,而盖挖法公需要占用一半的车站基坑的宽度,这样不会对交通组织形成明的阻碍,这是盖挖法对于交通的优点之处,但是目国内很少采用盖挖法进行施工建筑,一方面是因为盖挖法施工需要的支撑体系、盖板体系及专用取土设备等投入较大,施工技术、经验的缺乏也其主要原因。对比于其它施工方法,盖挖法投资巨大,但也是仅仅是针对土建工程费用,而对于包括前期费用工程总投资来说,相反会节约工程投资。地铁车站或市中心区域都是建筑集中,交通局促,而车站一旦占用道路的主要部分,需要较大规模的进行车站动拆或建筑动拆,这会大大提高建筑成本。
另外盖挖法的支撑体系、盖板体系的生产等形成规模效应,可重复回收利用,当盖挖法推广开来,这套设备被回收,成本也可以大大降低。对管线进行原位悬吊保护也可降低管线搬迁费用,避免管线反复改移造成不必要的浪费。
从社会效益来说,由于占地小是盖挖法施工的一大优点,对交通的影响降到最低,可以改变以往地铁车站施工期间,由于工程施工而导致的交通拥堵现象,提高人们的出行效率。
三、结束语
埋置于较稳定地层中的一般双层车站。施工期间对地面交通的处置应优先采用短期封路或分条旋工的作法。这不仅有利于简化施工和降低造价,总工期还可缩短。通过本文的分析,可以得出盖挖法有着广泛的社会效益和经济效益,在城市地铁车站建设中有着广泛的应用前景,有必要进行积极的引导推广。
参考文献:
[1]邵根大,地铁车站采用盖挖逆作法[J]、现代城市轨道交通,2004(2).
[2]陈涛.洪湖北街车站盖挖法施工技术总结[J].山西建筑,2007(18).
【关键词】 盖挖法;地铁车站;应用;发展
一、盖挖法在地铁车站施工中的应用
1.围护形式
盖挖法最基础的条件是由顶盖与围护结构包围而形成安全稳定的地下巨大空间。然后在这个巨大空间内施工修建地下结构的主体结构,从实际用途上看,这种围护结构在施工完成后可以成为地下主体结构的一部分,承受永久荷载功能;同时如果在施工完成后不需要围护结构的承载,那么它仅作为施工阶段的承载功能。根据实际情况而确定围护结构的形式,这是利用盖挖法进行施工的技术关键。因此在实施盖挖法前要对现场条件、地下水位的高低、周围建筑物的邻近距离以及开挖的深度都要进行仔细的测量。在我国北方地区地下水位处于比较低的第四纪地层地下施工中,采用钻孔灌注桩,由于其设备简单、施工工艺成熟并且容易满足增加其刚度要求,而且造价低,工程质量容易得到保障,所以这也被广泛采用。但是在地下水位较高地区,因其水位较高,选择墙体或密排咬合桩体作为围护结构,这样有利于降、排水,使工程成功得到保障。
2.中间桩柱的设计与施工
作为结构在施工期间的支撑构件围护结构与中间立柱,是盖挖法施工的首要要求。中间立柱可以根据其施工时与完工时的用途分为临时立柱和永久型立柱。临时立柱就是在施工时担任临时支撑作用,一旦施工工期结束,临时柱将被拆除。永久型立柱,指的就是无论是在施工时还是施工完成时都充当承载构件,这便是相对于临时立柱而言的相对永久性作用。在设计上有时也会采用临时立柱与永久立柱同时结合的方法,也就是部分或者是全部施工期间临时立柱充当永久型立柱的劲性骨架,在结构柱施工时,临时立柱不用拆除,而是在临时立柱的周围浇灌混凝土。在实践施工过程中,采用哪种立柱体系,是需要根据车站的自身建筑布局等进行各个因素综合考虑的,包括承载体系受力合理性、结构安全性及工期与造价等。在盖挖顺作法中临时立柱应用较多,而顺作法立柱较逆作法立柱其上部荷载能力较小,临时立柱考虑到成本原因可以由角钢或者H型钢组合构成的简易立柱,而且这样的柱网布置不会受到永久结构网的限制,有很大的机动性。在盖挖法吕无论是顺作法还是逆作法中永久立柱都被广泛利用,但对永久立柱所承受的荷载要求相对比较高,柱网而置不仅要满足结构要求同时还要满足建筑布局要求,所以永久立柱多采用钢管混凝土柱。劲性骨架钢筋混凝土柱一般在作荷载较小并满足承载力时采用,这种形式一般是利用部分临时立柱作为永久立柱的。
3.差异沉降的控制方面
不均匀沉降是立柱桩之间以及立柱桩与地下连续墙之间使用逆作法施工中常遇的问题,在逆作法施工期间,基坑开挖引起土体应力释放,导致坑内土体回弹,带动立柱桩上移;同时主体结构施工后,桩身承受的向下荷载增加,导致立柱桩下沉。整个过程中,桩身所承受的荷载包括桩身自重、上部外荷载、正摩阻力、负摩阻力、桩端阻力,这些力共同作用的结果,使桩发生沉降与抬升的变形。而且经常导致楼板结构开裂,其危害不容忽视。但是立柱桩沉降问题又是一个非常棘手的问题,目前还没有一套完整的理论可以准确的分析出立柱桩的沉降,特别是在逆作法工程中,立柱桩的沉降影响因素更多,沉降问题更复杂。只要这些作用有差异,反映到立柱桩上就会产生沉降差异。还有地基土分布的不均匀性也将导致立柱桩产生不均匀沉降。
4.地下连续墙侧向位移和周围土层位移的监控
地铁车站大多修建在闹市区,所以对其周围的建筑安全性与使用性要着重考虑,对位移控制要求相对较高,因此,对地下连续墙侧向位移和周围土层位移必须采取采取及时有效的控制措施。
5.结构各部位的连接和节点构造问题
逆作法施工有别于普通的施工方法,其施工顺序是由地下自上而下进行,这与常规施工有很大的环境与施工差异,所以与常规施工的各种地下室结构节点都有很大区别。从围护结构与顶板;层间底板和内侧墙;内侧墙与顶板;层间底板与中柱之间连的合理性和可靠性都是在施工过程中需要特别注意的。同时逆作法在墙梁与柱梁节点、包括立柱节头的处理等的施工上都有其一定的施工难度。
6.挖土工艺
挖土在盖挖法施工中对整个工程工期有着至关重要的作用,同时也是产生变形的主要原因,而且也是决定施工安全的关键因素。因为盖挖法在施工是采用盖板施工完成后进行的,整个施工过程都是处于地下密闭环境,顶板以下的地下工程的材料入场、施工中的通风、照明等带来诸多的不便,且其挖土难度大,周期较长,出土也极不方便。这样的条件下要确定出土孔洞的尺寸大小、位置以及数量就必须事先进行周官的商讨与规划,进行优化挖土顺序,最终能保证基坑的施工工期及施工安全。
7.降水与排水
盖挖法尤其是盖挖逆筑法的施工,都需要有无水的环境,因为在洞内进行的土方的开挖过程中,需要保证人身的安全,土方的运办输以及混凝土的浇筑。尤其在地层较软弱土质时,为保持土层的自身稳定性,必须尽力保持土层的干燥,若土层中含水,土体的稳性性下降,将会导致难尽管施工。所以,规范要求“盖挖逆筑法施工,必须保持围护墙内土层的地下水位稳定在基底0.5m以下,必要时应采取降水措施,并按有關规定执行。”因此,在盖挖法施工中,必须保证在无水环境下施工。
二、盖挖法应用前景分析
因为地铁站大多建在闹市区,所以在施工中对是否阻挠交通是需要衡量的。而使用盖挖法相对占用道路较少,再加上国内市区道路基本设有非机动车道及人行道,而盖挖法公需要占用一半的车站基坑的宽度,这样不会对交通组织形成明的阻碍,这是盖挖法对于交通的优点之处,但是目国内很少采用盖挖法进行施工建筑,一方面是因为盖挖法施工需要的支撑体系、盖板体系及专用取土设备等投入较大,施工技术、经验的缺乏也其主要原因。对比于其它施工方法,盖挖法投资巨大,但也是仅仅是针对土建工程费用,而对于包括前期费用工程总投资来说,相反会节约工程投资。地铁车站或市中心区域都是建筑集中,交通局促,而车站一旦占用道路的主要部分,需要较大规模的进行车站动拆或建筑动拆,这会大大提高建筑成本。
另外盖挖法的支撑体系、盖板体系的生产等形成规模效应,可重复回收利用,当盖挖法推广开来,这套设备被回收,成本也可以大大降低。对管线进行原位悬吊保护也可降低管线搬迁费用,避免管线反复改移造成不必要的浪费。
从社会效益来说,由于占地小是盖挖法施工的一大优点,对交通的影响降到最低,可以改变以往地铁车站施工期间,由于工程施工而导致的交通拥堵现象,提高人们的出行效率。
三、结束语
埋置于较稳定地层中的一般双层车站。施工期间对地面交通的处置应优先采用短期封路或分条旋工的作法。这不仅有利于简化施工和降低造价,总工期还可缩短。通过本文的分析,可以得出盖挖法有着广泛的社会效益和经济效益,在城市地铁车站建设中有着广泛的应用前景,有必要进行积极的引导推广。
参考文献:
[1]邵根大,地铁车站采用盖挖逆作法[J]、现代城市轨道交通,2004(2).
[2]陈涛.洪湖北街车站盖挖法施工技术总结[J].山西建筑,2007(18).