地鐵車站的施工方法的選擇不僅要滿足地鐵工程本身的使用功能,同時(shí)也要滿足合理開發(fā)利用地上、地下有效空間的要求,并考慮由于施工給周圍環(huán)境帶來的不良影響。其施工方法的選擇是否合理,對線路埋深、車站結(jié)構(gòu)型式、工期及土建工程造價(jià)等具有極大的影響,直接影響到全線的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
地鐵車站的施工方法有明挖法、蓋挖法、暗挖法。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2003),蓋挖法現(xiàn)已歸并到明挖法中;暗挖法包括盾構(gòu)法和礦山法,在我國,一般特指礦山法。
各施工方法詳述如下:
1、明挖法-系指由地面挖開的基坑中修筑地下構(gòu)筑物的方法。
明挖法施工系指從地面向下開挖至基坑底面后,再自下而上澆注車站結(jié)構(gòu),然后回填土方,恢復(fù)路面。明挖法施工具有以下特點(diǎn):
1)施工安全,質(zhì)量容易保證。
2)結(jié)合地面工程改造及開發(fā),其綜合工程造價(jià)優(yōu)勢顯著。
3)施工作業(yè)面開闊,有利于提高工效、縮短工期。
4)施工降、排水容易。結(jié)構(gòu)防水簡單,質(zhì)量可靠。
5)施工期間對周圍環(huán)境或道路交通影響大,且易受到氣象條件的影響。
6)基坑較深時(shí),須采取措施防止基坑變形及其周圍地面沉降。
明挖順作法一般適用于地面有條件敞口開挖,且有足夠施工場地的情況。當(dāng)站位設(shè)在現(xiàn)狀道路范圍外;或站位設(shè)在現(xiàn)狀道路下,但施工允許暫時(shí)中斷交通或結(jié)合地面拆遷及道路拓寬,使地面交通客流得以疏散時(shí),就有可能采用明挖法施工。
當(dāng)車站位于“十”字交通道路下時(shí),為減少與車站垂直方向道路的影響,也可縱向分段施工,此時(shí),前后施工段之間需設(shè)置臨時(shí)封堵墻。
具體實(shí)例如圖:
圖 明挖法施工現(xiàn)場
圖 明挖法施工工序圖-疊合墻結(jié)高壓排水管構(gòu)
圖 明挖法施工工序圖-復(fù)合墻結(jié)構(gòu)
在施工過程中,常會碰到一些不可預(yù)見或者臨時(shí)發(fā)現(xiàn)而且難以改移的地下管線通過明挖區(qū)域,此時(shí)需要采取一些懸吊或者臨時(shí)保護(hù)的措施,出現(xiàn)此種情況往往要消耗較多的時(shí)間和精力去處理,對施工也會帶來較大的不便,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起重視。
2、蓋挖法—先修建臨時(shí)(或永久)路面系統(tǒng)后分層開挖、修筑主體結(jié)構(gòu)的方法。
蓋挖法是在地面修筑維持地面交通的臨時(shí)(或永久)路面系統(tǒng)后,構(gòu)筑地鐵車站的施工方法。
蓋挖法根據(jù)其臨時(shí)路面系統(tǒng)的構(gòu)成及修建順序,可分為蓋挖順作法和蓋挖逆作法。分述如下:
1)蓋挖順筑法
其方法是在地面修筑維持地面交通的臨時(shí)路面及其支撐后,自上而下開挖土方至坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高,再自下而上修筑結(jié)構(gòu)的方法。蓋挖順筑法的路面系統(tǒng)由鋼梁及路面蓋板、圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成,其中鋼梁及路面蓋板為臨時(shí)結(jié)構(gòu),車站施工完成后需拆除,其作業(yè)程序是:
(1)局部的交通疏解或圍擋,作好外圍結(jié)構(gòu);
(2)用鋼梁及路面蓋板組成的蓋挖系統(tǒng)覆蓋路面,恢復(fù)交通;
(3)在蓋挖系統(tǒng)的保護(hù)下順序的進(jìn)行車站主體結(jié)構(gòu)的作業(yè);
(4)拆除蓋挖系統(tǒng),恢復(fù)永久路面。
當(dāng)路面蓋板根據(jù)需要僅鋪設(shè)一部分時(shí),為半蓋挖順筑法。
除了臨時(shí)路面系統(tǒng)外,蓋挖順筑法的作業(yè)程序、結(jié)構(gòu)方案與明挖法完全一致。其特點(diǎn)為:
(1)封閉道路時(shí)間比較短暫,而且允許分段實(shí)施,一旦路面先期恢復(fù)(或蓋挖系統(tǒng)完成后),后續(xù)施工對地面交通幾乎不再產(chǎn)生影響。
(2)蓋挖系統(tǒng)的存在,使得工程造價(jià)較高;而且挖土是在頂部封閉(或半封閉的)狀態(tài)下進(jìn)行,大型機(jī)械應(yīng)用受到限制,施工工期較明挖法長。
圖 蓋挖順作法施工現(xiàn)場
典型的半蓋挖順作法的施工工序如圖,其要點(diǎn)是每步施工過程(工序)時(shí),均根據(jù)路面通行要求設(shè)置相應(yīng)寬度的路面系統(tǒng)。
排水板供應(yīng) 2)蓋挖逆筑法
其作業(yè)順序與明挖法相反,方法是開挖地面修筑結(jié)構(gòu)頂板及其豎向支撐結(jié)構(gòu)后,在頂板的下面自上而下分層開挖土方、分層修筑結(jié)構(gòu)。
蓋挖逆筑法的路面系統(tǒng)由車站頂板、中間支承、圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成,一般均為永久結(jié)構(gòu)。
其作業(yè)程序?yàn)椋?
(1)部分或全部封閉道路交通,作好中間支承柱及邊墻圍護(hù)結(jié)構(gòu);
(2)明挖至頂板底面標(biāo)高道路地基處理處,澆注頂板,回填覆土并恢復(fù)交通;
(3)在上部頂蓋結(jié)構(gòu)的保護(hù)下,繼續(xù)向下開挖基坑,并施工剩余車站結(jié)構(gòu)。
蓋挖逆筑法的特點(diǎn)為:
(1)對周圍環(huán)境的干擾時(shí)間較短,對防止地面沉降及對周圍建筑物和地下管線的保護(hù)具有良好的效果。
(2)結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件常兼有臨時(shí)結(jié)構(gòu)和永久結(jié)構(gòu)的雙重功能。
(3)蓋挖逆作法需設(shè)置中間豎向臨時(shí)支承系統(tǒng),與側(cè)墻共同承受結(jié)構(gòu)封底前的豎向載荷。
(4)對地下連續(xù)墻、中間支承柱與底板、樓蓋的連接節(jié)點(diǎn)需進(jìn)行處理。
(5)本工法的施工難度、施工工期及土建造價(jià)均屬中等水平。
蓋挖順筑法對路面干擾較蓋挖逆作法小,通過合理組織車行路線,可以保證施工期間路面的交通,車站防水質(zhì)量也較蓋挖逆筑法好。
當(dāng)車站位于現(xiàn)狀道路或跨越路口,或處于比較繁華而狹窄的街道下,無明挖條件,但允許短時(shí)間中斷交通或局部交通改移時(shí),可采用蓋挖法施工。典型的半蓋挖逆作法施工工序如圖:
暗挖法施工方案的選擇還應(yīng)考慮整個(gè)車站施工組織部署的需要、不同隧道斷面間的過渡、鄰近隧道施工的相互影響、施工工期的要求等因素。利用監(jiān)控量測獲得的信息指導(dǎo)施工,是礦山法施工中必不可少的一個(gè)組成部分。 拱頂沉降、洞周收斂等主要監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋,判斷施工方法及支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性,并據(jù)此調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工方法,以期達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、快捷的施工效應(yīng)。 三種施工方法的綜合比較如表: 根據(jù)上表,從功能要求、技術(shù)難度、施工質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性等方面出發(fā),明挖法最優(yōu),蓋挖法次之,暗挖法再次之。明挖法主要缺點(diǎn)是對路面交通影響比較大,而鑒于功能要求、造價(jià)和工期等對能否發(fā)揮修建地鐵的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益起決定作用,而施工期間對環(huán)境的影響只是一種短期效應(yīng),所以淺埋地鐵車站仍首選明挖法施工。
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