盖挖逆作法施工工艺工法后附图片.docx
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盖挖逆作法施工工艺工法后附图片
盖挖逆作法施工工艺工法
1前言
1.1工艺工法概述
盖挖逆作法是当今世界在交通繁忙的城市中心地区修建浅埋地铁车站,尤共是修建具有综合功能要求的地铁车站的一种有效方法。
在修建地铁车站的多种工法中，盖挖法是一种常用的施工方法，而其中的盖挖逆作法是一种技术含量较高、施工较为复杂的施工技术。
其路面敞口作业时间较短，对工程周边的商业及交通环境影响较小；其立柱结构本身作为围护结构的支撑体系分为钢管桩（柱）、H钢桩（柱），刚度较高，可显著减小围护结构及周边环境的变形；施工方法分为打入法（精度低）、湿作业钻孔安装法（有地下水时，精度居中）、干作业钻孔安装法（精度高）。
盖挖逆作法造价介于明挖与暗挖之间，较为低廉。
本工法采用钢管柱作为支撑，湿作业钻孔安装法进行阐述。
1.2工艺原理
盖挖逆作法工艺的原理是先施工围护体系（桩、墙）和顶板的承重体系（中间柱），开挖土方至顶板结构底高程后，施做顶板并恢复周边环境，在顶板的防护下，依次开挖土方和自上而下施做结构，最终形成完整的永久结构。
当顶部支护体系形成后，暗挖和盖挖二者施工工艺基本相同。
2工艺工法特点
2.1优点
2.1.1围护结构变形量小，对邻近建筑的影响小。
2.1.2临时支撑少，不必另外架设开挖工作平台与内撑，大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施。
2.1.3主要施工作业均位于地下，对地面和地下环境的影响很小。
2.1.4在稳定的支撑体系下作业，安全风险较低。
2.2缺点
因工艺原因，盖挖逆作法亦具有局限性，主要表现在以下几个方面：
施工过程中产生的不均匀沉降对结构体系的不利影响比顺做法严重；结构体由上向下施作，施工缝多。
由于混凝土结构硬化过程中的收缩与下沉的影响，不可避免的出现裂缝，对结构的刚度、耐久性、防水性均产生不利影响；多数交汇于同一节点的工程构件非同步施工，其连接精度控制难度较大；层板一般采用土模施工，混凝土的表观质量控制难度较大。
3适用范围
商业繁荣、建筑密集、交通繁忙的城市中心区域或交通枢纽地区、软弱地质地区、跨度比较大、无法用锚索施工的地铁车站。
4主要技术标准
4.1《建筑桩基技术规范》（JGJ94）
4.2《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300）
4.3《建筑基坑支护技术规范》（YB9258）
4.4《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120）
4.5《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）
4.6《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308）
4.7《地下工程防水技术规范》（GB50108）
4.8《地下防水工程质量验收规范》（GB50208）
4.9《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489）（北京市地方标准）
4.10《喷射混凝土加固技术规程》（CECS161）
4.11《地铁工程监控量测技术规程》（DB11/490）（北京市地方标准）
5施工方法
待围护结构施工完成后，顶板以上土方开挖至顶板底，顶板结构及顶板防水层及保护层施作。
回填顶板以上土方后开始施工钢管柱。
钢管柱与柱下桩基相连，上部钢管柱采用人工挖孔工艺进行施工，下部柱下桩基采用旋挖钻进行成孔施工,采用导管进行桩基混凝土灌注,然后进行钢管柱定位器的安装和钢管柱的施工,钢管柱外圈细砂回填为钢管柱的承重提供传力的基础。
最后进行开挖、楼板及边墙结构施做。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
图1盖挖逆作法施工工艺流程
6.2操作要点
6.2.1施工准备-钢管柱定位施工
1.钢管柱主要施工步序：
人工挖孔至柱下桩基部分（或地下水位线）→旋挖钻机施工柱下桩基，并浇筑混凝土→钢管柱底部锚固、定位器定位→钢管柱精确定位后的混凝土浇筑→钢管柱外圈细砂回填。
2.钢管柱施工时上部采用人工挖孔至地下水位线高程，孔壁采用钢筋混凝土护壁进行防护；水位线以下部分采用钻机钻孔后灌注钢筋混凝土桩基础，然后进行钢管柱的定位施工，钢管柱自身刚度大，其定位主要在于底部和顶部两点定位。
6.2.2钢管柱底部定位
1.安装定位器角钢基座
桩顶浮浆破除后，先将桩头清理干净，然后将定位器（或角钢基座）高程导入孔内，然后把角钢基座高程上下的桩基箍筋各一圈与主筋点焊牢固，精确测出定位器高层后，将角钢基座焊接在桩基的主筋上，安装时严格控制角钢基座的平面高程。
考虑作业空间狭小，角钢型号的选用以满足工人作业时踩踏不变形为原则，必要时在角钢的多个方向加焊支撑钢筋将基座顶紧在护壁上，防止角钢基座发生水平偏移。
图2安装定位器角钢基座示意图
2.测放孔口部位定位器中心（钢管柱中心）
用全站仪在孔口测放定位器中心（即钢管柱中心），并用十字线标记于锁口圈上，然后先用细钢丝线吊5Kg铅锤至孔底，初步确定定位器的中心位置，将定位器临时固定在角钢基座上。
图3安装孔位定位器示意图
3.自动定位器精确定位及安装
用全站仪和激光垂准仪配套使用精确校准定位器的中心位置，定位误差小于2mm。
校准后将定位器的圆环形底盘焊接固定在角钢基座上。
在孔内绑扎钢管柱和桩基的锚固钢筋笼后，浇筑混凝土至定位器底盘高度，钢管柱底部定位即告完成。
当定位器部位的混凝土达到一定强度后即可安装钢管柱。
当钢管柱即将到底时，注意缓慢下放，使钢管柱在定位器导向肢的引导下慢慢就位，避免撞击定位器造成定位失败。
图4安装钢管示意图
6.2.3钢管柱加工制作安装及顶部定位
1.钢管柱加工制作及验收
1）材料选用Q235、t=20mm钢板；焊条：
E43型；螺栓：
M20×80mm（GB/T5782），强度等级：
A级；锚栓：
Q235B；钢管壁厚：
20mm，Φ800指外径，法兰盘板厚20mm。
钢管采用钢板卷制。
对卷管钢板，采用半自动直线切割机下料，成形尺寸长宽误差±0.5mm以内，对角线误差±1mm以内，各种法兰盘均采用仿形切割机下料，保证切边质量和成型尺寸。
卷管钢板下料后，经检验合格，使用坡口铣床加工焊接坡口。
焊接坡口、尺寸严格按照设计图。
2）卷管
根据钢管柱直径及壁厚，制作压边胎具，安装于400吨压力机，对全管钢板进行压边（预弯）。
将经过预弯的钢板通过三轴卷板机进行卷制，达到要求后取出。
将卷好的工件放入专用模具中，定位夹紧后将纵向接口点焊在一起，点焊前校正，确保两端面垂直于轴线。
取出点焊好的管节，置于滚轮架上，先用二氧化碳保护焊打底，再用焊接操作机（上装自动埋弧焊机头）盖面成型。
清除飞溅焊渣、药皮，用圆度检验样板（半径等于钢管外径，弧长等于内接四边形边长）检验圆度误差不大于规范要求数值：
用3m检测尺按规范要求检验直线度，采用压力机进行校正。
3）拼接
在专用工装（可严格保证直线度）上将校正好的管节拼接成符合设计长度的管节。
采用焊接操作机、滚轮架焊接内外环向拼缝。
钢管柱尽量不要拼接接长，如必须拼接时，只可以拼接一次，并确保拼接钢管几何尺寸符合设计要求。
4）焊接端部法兰盘
法兰下料后，置于平台上校平，消除因受热引起的翘曲变形。
检验方法：
2mm塞尺检验。
用分度头进行分度，然后钻孔。
分度误差不大于30秒。
制作对接模具，保证两端法兰的垂直度、同轴度。
将钢管置于其中，点焊。
然后按图纸将加强钢板均分后点焊，点焊牢固后从模具中取出。
在平台上设于法兰孔对应的定位螺栓，直立钢管，用螺栓固定法兰盘后，用二氧化碳保护焊机焊接，这样可有效防止法兰盘周边翘曲变形。
焊完冷却后方可取出。
5）检验
按照《钢结构工程施工质量验收规范》进行自检。
图纸未注明高度的焊缝均为完全焊透的对接焊缝，焊缝等级为二级，焊缝技术要求详见《建筑钢结构结构焊接技术规程》（JGJ81）。
6）防腐处理
对钢构件喷砂除锈，按设计要求喷涂防腐涂料。
除锈等级最低达到Sa2级，涂料必须具有与钢材附着力优良、耐腐蚀性强的性能。
防锈涂层材料选择及涂刷遍数必须与除锈等级匹配。
钢管柱底部与结构锚固段（锚栓部位）喷砂除锈后不做喷漆处理，其他各管节与结构锚固段经喷砂除锈后只喷涂一层底漆（锚栓部位）。
7）钢管柱拼装
钢管柱加工完成后，可在工厂进行试拼装，按规范及图纸要求检查确认无误后方可出厂。
8）钢管加工及制作允许误差见表
表1钢管加工及制作允许误差
项目
单根柱纵向弯曲
柱径和椭圆度（偏差/柱径）
管端不平度
对口错边
预拼装单元弯曲
最大允许值
柱长1/500，±5mm
2/1000，±5mm
1/1500
t/10，3mm
（t为钢管壁厚）
柱长1/1500，10mm
9）钢管柱运输吊装采用吊车进行装卸，选用25t汽车吊进行吊装，为了防止吊装时钢丝绳磨损钢管柱表面防锈漆及防止打滑，可在钢丝绳位置塞方木或废旧车胎，然后吊装，既能防止磨损防锈漆，又可防止打滑。
钢管柱堆码时，要在最下一层铺上方木，向上堆码时，在每层间也要堆码方木，既要防止磨损防锈漆，还要防止在吊放时将栓钉碰撞损坏。
图5钢管柱堆放示意图
钢管柱吊装时，要有信号工现场指挥，技术人员现场监督，预防安全事故的发生，防止在吊装时因吊装不慎对钢管柱造成损害。
10）将钢管柱在地面拼装后吊入孔内，钢管柱由于直立后重心较高，只需很小的水平力即可移动顶部，因此不需要采取过多措施，底部自动就位后，恢复孔口的定位十字线，在3个方向上用手动千斤顶一端顶住护壁，一端顶住钢管柱的顶托牛腿，微调至钢管柱轴线与十字线焦点重合后，在钢管柱牛腿托板上焊接5个角钢，角钢末端顶紧挖孔桩护壁，全部焊接完成后，取下千斤顶即完成钢管柱顶部定位，如下图所示：
图6钢管柱顶部定位示意图
钢管柱顶部定位完成后，浇筑内部混凝土，然后将钢管柱与孔桩护壁之间的缝隙用沙土填满，填充过程中可洒水使之更为密实，防止钢管柱在后期施工楼板过程中发生倾斜。
6.2.4逆作结构施工
墙体混凝土振捣:
逆作结构墙体较厚，墙顶浇筑口较小且钢筋密集，插入式振捣棒的棒体柔软，无法送到较远的背土侧，为保证振捣效果，在浇筑口架设一个简易的可旋转支架，将捣固棒送到迎土侧后下放至混凝土内进行振捣。
支架由钢筋或钢管中部焊接开口式转轴而成，转轴悬挂在墙体的分布筋上，便于随时调整振捣位置和振捣角度，支架的末端设置封闭环箍，环箍内径略大于振捣棒外径，便于振捣棒上下调整高度。
6.2.5墙顶施工缝处理
1.上部先浇混凝土施工时，使墙、板施工缝部位迎土侧混凝土低于背土侧100mm，在墙体混凝土浇筑时既方便混凝土自动流入流入重填密实，也便于振捣过程中气泡能够顺利排出。
2.支设墙模时，为防止墙、板之间的施工缝混凝土无法密实，将墙模顶部由密贴方式调整为敞开方式，在大块钢模顶上支设400mm高的斜模，模板顶高于施工缝100mm，既方便混凝土入模，又能充分填充混凝土振捣过程中因塌落而产生的墙顶缝隙，保证施工缝充填密实。
因支设倾斜模板造成多浇筑的楔形混凝土在初凝后立即凿除并修整表面。
顶板上采用可以与结构密实粘贴的聚氨酯涂料，并且在拐角增设一层同材质的防水层；与各层板结构交接部位进行凿毛处理并涂刷一道水泥基渗透结晶型刚性防水层，利用其遇水逆向渗透作用提高混凝土的抗渗性能。
3.为确保逆作结构缝密实，在浇筑至墙顶500mm时，改用同标号的微膨混凝土进行封顶。
施工缝部位，在条件允许的情况下采用250mm钢板腻子止水带进行防水密封处理，在不能采用钢板腻子止水带部位，采用30mmx20mm遇水膨胀橡胶条进行防水密封处理。
在层板与边墙间的水平施工缝部位，采用预埋φ30管注浆的方式进行强防水处理。
在变形缝部位，结构内部采用300mm宽的中埋式PVC止水带进行防水处理，外侧采用背贴式橡胶止水带进行处理。
6.2.6土方施工
1.基坑开挖程序及原则：
测量放线→分层开挖→修整边坡→基底整平→留足预留土层→人工清理预留土层（中板位置）。
2.根据本工程的特点及土质情况，拟采用人工配合小型反铲挖掘机开挖。
3.土方纵向约20米进行分段开挖，保证中板的分段施工距离。
6.2.7中板施工
1.中板采用地模施工。
中板及中纵梁地模由10cm×10cm方木与2cm木胶板组成，方法是先挖土至中板底下1cm左右（留置1cm沉降量），挖10cm×10cm槽将方木放入槽中，将砂整平至方木标高后压实，在找平层上放线，按中纵梁的位置挖出坑槽，放置方木及木胶板。
在木胶板表面刷脱模剂1～2遍。
见地模示意图。
2.侧墙位置按主筋连接接头要求长度尺寸局部挖深，一般多挖1m左右的深土然后用砂回填，侧墙的竖向主筋向下插入砂坑槽内，满足下层侧墙竖向主筋机械连接尺寸要求。
在施工下层侧墙时，其竖向主筋与上层预留插筋对齐采用机械接头连接，使得上下层钢筋始终保持垂直一致。
图7地模示意图
6.2.8底板施工
1.每开挖一段土方就施工一段底板，防止了大面积开挖土方引起中板及钢管柱受力过大发生沉降。
底板厚度大，因此混凝土的养护必须加强混凝土的养护及测温工作。
2.采用蓄水法保温养护,蓄水深度19cm以上,以便加快承台内部热量的散发。
为保证冷却水温度控制可靠、流量调节方便,将循环水管的一端接到用于地坑降水的DN150总排水管,另一端接至承台面,使冷却水养护循环往复,有效地控制内外温差。
3.为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值,在底板内埋设若干个测温点,采用梅花型形布置,每个测温点埋设测温计2根,一根埋置于底板混凝土的中心位置,测量混凝土中心的最高温升,另一根置于管底至底板表面100mm,测量混凝土的表面温度,测温管的表面均露出混凝土表面100mm,用100℃的红色水银温度计测温,以方便读数。
4.经过测量的温度及后期混凝土表观质量观察，采用内散外蓄综合养护措施,可有效降低混凝土的温升值,且可大大缩短养护周期,对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
图8底板钢筋绑扎
7劳动力组织
表2劳动力组织表
序号
工种
人数
备注
1
技术
3
负责技术
2
土方开挖
10
土方开挖、外运、桩间网喷
3
挖孔工
10
钢管柱顶至地下水位线的挖孔，护壁制作
4
钢筋工
35
钢管柱、钢筋加工及安装
5
混凝土工
8
砼振捣及砼泵管的安装及拆除
6
架子工
40
模板及支架、模架拆装
7
机电工
4
负责小型机具维修、保养、供电等
8主要机具设备配备表
表3主要机具设备配备表
序号
作业名称
机具设备名称
数量
单位
备注
1
通风空压机
空压机10m3
1
台
2
挖土挖掘机
挖掘机PC300
1
台
3
运土汽车
汽车20t
4
台
4
吊装吊车
吊车25t
2
辆
5
旋挖钻机
BG25
1
台
6
焊接
电焊机BX400
6
台
7
钢筋切断机
QJ40-1
1
台
8
钢筋弯曲机
GW40
1
台
9
钢筋调直机
GJJ6-14
1
台
11
直螺纹套丝机
2
台
12
砼拌和机
500
1
台
13
潮喷机
2
台
14
模板支架
2
套
15
附着式振捣器
5KW
10
台
16
插入式振捣器
50
10
台
17
装载机
ZL50
1
台
9质量控制
9.1易出现的质量问题
钢管柱垂直度控制、施工缝多容易渗漏
9.2保证措施
9.2.1钢管柱上部挖孔时，必须在锁口圈上设置中心定位十字线，每模护壁浇筑前吊线检查，确保模板上下口对中；钢管柱上部定位角钢要与钢管柱牢固焊接并顶紧在护壁上，防止浇筑混凝土时上部受压发生偏移。
9.2.2钢管柱底部定位器安装时，对定位角钢的的高程严格测量，保证固定时顶面水平，防止后序影响钢管柱安装时因底部不平而发生倾斜；为防止混凝土浇筑时钢管柱上浮，上部定位后，将底部的定位角钢、定位器及钢管柱底部相互牢固焊接成一体。
9.2.3墙模顶部的倾斜模板底口要与整体模板接缝密贴，防止漏浆。
在侧墙施工缝位置，必须保证进行45°倒角施工缝。
墙体混凝土振捣时除用插入式振捣外，还在整体模板表面采用附着式振捣；混凝土入模时要多点位放入，保证混凝土面大致水平，防止漏振形成冷缝、露骨等质量事故。
9.2.4严格控制施工缝凿毛质量，安装防水设施质量，尽量保证施工缝处混凝土密实度。
9.2.5中板以上土方开挖采用竖向分层，纵向分段，逐段封闭的施工原则。
10安全措施
10.1主要安全风险分析
人工挖孔安全、钢管柱吊装安装变形风险、混凝土顶层渗漏。
10.2保证措施
10.2.1挖孔作业时注意做好孔内通风、照明、软爬梯及孔口防护等设施，并保持上下通讯畅通，施工时严格按照专家论证方案实施；
10.2.2涉及到水位线以下的几个钢管柱定位器，在安装时，加强对钢护筒的巡检，一旦发现焊缝开裂、护筒变形等状况，立即停止作业，人员升井；
10.2.3钢管柱自重较大，吊装作业时严格遵守吊装作业规程；
10.2.4结构逆作时严格做好施工监测和加强对模架，特别是模架的锚支点的巡视，如发现异常，立即停止作业并将人员撤离施工现场。
10.2.5开挖下一层土方时，应待上一层逆作梁板结构砼强度达到设计强度后才能进行。
土方开挖时，不能紧挨中间钢管柱单边开挖，应沿钢管柱四周平衡开挖，以减少土方对中间钢管柱的压力，避免产生不必要的变形。
10.2.6土方开挖要对称进行，即由中间向两侧开挖，以平衡土压力对墙体的压力。
10.2.7墙模顶部的倾斜模板底口要与整体模板接缝密贴，防止漏浆。
墙体混凝土振捣时除用插入式振捣外，还在整体模板表面采用附着式振捣；混凝土入模时要多点位放入，保证混凝土面大致水平，防止漏振形成冷缝、露骨等质量事故。
11环保措施
11.1可进行绿化的地点均进行临时种植花草树木，并由专人挂牌维护管理，增加现场的美观。
不在工地门前围栏外侧公用场地堆放材料、垃圾。
临时占用人行道及道路，严格执行申报审批的规定。
在经批准占用的区域，必须严格按照批准占用的范围、占用期限及使用限制堆放建筑材料或机具设备。
11.2地下水污染的措施。
场内设沉淀池和冲洗池，并做好污水的排放处理：
所有的生活或其他污水分别处理后方可经排水渠排入市政排水管网。
需要进行砼、砂浆等搅拌作业的现场，必须设置沉淀池，使清洗机械和运输车的废水经沉淀后，方可排入市政污水管线，废浆和淤泥应使用封闭的车辆进行运输。
11.3油料的库房，必须进行防渗漏处理。
储存和使用都要采取措施，防止跑、冒、滴、漏，污染水体。
临时食堂，用餐人数在100人以上的，应设置简易有效的隔油池，加强管理，定期掏油，防止污染。
回灌用水必须采用清洁水。
11.4责任确保城市公共设施的安全，妥善保护各类地下管线。
施工方法和保护管线的措施应报业主审批同意后实施。
施工中应指定专人检查保护措施的可靠性。
不明管线应先探明，不许蛮干。
施工中若发生管线损坏情况，应立即采取必要的抢救措施，并及时报告业主和管线主管部门。
在施工过程中，如发现有文物迹象，应局部或全部停工，采取有效的保护措施，并及时通知文物主管部门处理后，才可恢复施工。
12.应用实例
12.1工程简介
北京地铁九号线土建工程六里桥站为九、十号线换乘车站，六里桥站位于京石高速公路与规划八一厂西路相交路口南侧。
九号线线路横跨规划八一厂西路，呈东西走向；十号线线路沿规划八一厂西路道路下设置，南北走向，两线在此实现换乘。
九号线六里桥站为双层侧式站台，十号线为三层岛式站台，九号线线位在上，十号线线位在下，两站“十”字“岛一侧”换乘。
综合换乘厅平面形状为圆盘形，直径为80m，地下二层结构（十号线通过段地下三层），总高为15.5米，覆土厚度为2.90m,采用结构外环13m范围盖挖逆作法施工，内环明挖法施工。
九号线主体为明挖法施工的双层双跨结构，总长337.10m（含站后联络线及部分渡线段），车站东段地下二层结构，标准段宽21.10m高15.3m，顶板覆土约3.00m，西段地下一层结构，宽21.70m，宽21.70m，高9.90m，顶板覆土约8.80m。
十号线车站主体为明挖法施工三层三跨箱型结构，总长188.00m，标准段宽23.10m，高21.95m，顶板覆土约3m。
车站附属结构设置：
车站共设7个出入口，其中二、三、五号出入口与换乘厅相连接，九号线东段设置六号出入口，十号线站南、北端设置一、四、七号出入口；九、十号线车站分别在其两端各设一个风道；车站共设置4个疏散口及2部残疾人电梯。
除车站七号出入口穿越京石段采用暗挖法施工外，其他风道、出入口、疏散口和垂直电梯口均采用明挖法施工。
12.2施工情况
综合换乘厅地下一层和二层为直径80m的圆形结构，地下三层为矩形框架结构，采用盖挖逆作法施工。
由于基坑跨度大，无法采用内支撑体系；而地面的后期开发需求又不允许基坑使用锚索等支护体系，为保证施工安全且便于施工，运用盖挖逆作法施工工艺取得了巨大成功。
在具备钢管柱人工挖孔桩部分施工条件的前提下，增加物资、机械、人员等，将30个钢管柱同时开始施工，确保施工进度。
2009年11月20日～2009年12月30日钢管柱人孔挖孔桩施工；2009年12月08日～2010年01月10日钢管柱柱下桩基施工；2009年12月13日～2010年02月10日钢管柱安装定位；2011年6月7日完成主体结构盖挖逆作施工。
12.3工程结果评价
盖挖逆作法施工工艺，在保证安全的同时，充分利用了有限的作业空间；钢管柱上下口定位充分利用了结构自身的特点，避免了复杂、低效的方式，将施工成本控制到最低，同时将施工质量提高了一个层次；
逆作部位墙、板结合部通过增加倾斜模板的方式，既保证混凝土填充密实，又避免了施工缝反复注浆加固却收效甚微的情况，施工质量得到进一步提升。
在保质保量的同时，因其简便易行、成本投入较低，得到各方的好评。
12.4建设效果及施工照片
图9钢管柱定位图10顶板结构施工
图11盖挖负一层土方图12负一层楼板结构施工
图13负二层土方开挖及结构施工图14逆作侧墙及外包防水
图15掏挖楼板下部土方图16初步完成的盖挖逆作结构
图17装修效果
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