盖挖逆作法施工地铁车站结构变形及其控制

樊周正+杨浩

摘 要：地铁建设投入的加大，能够将城市的地下空间有效的利用起来，做到了人车分流，缓解了城市交通的压力，让人们的生活更加的便捷，节约了空间，有利于城市地面建筑的建设和绿化面积的扩大，让城市变得更适人们居住和生活，更有利于城市的发展。文章即是在国内外相关研究的基础上，从地铁车站的相关建设问题出发，对有关的盖挖逆作法施工技术方案和相关管理经验进行讨论，希望借此能够对城市地铁的相关建设有所裨益。

关键词：盖挖逆作法；地铁车站结构；变形控制

一、盖挖逆作法的特点

盖挖逆作法施工时，往往都是先沿着建筑物地下室的轴线或者地下连续墙进行施工，然后在建筑物的内部，进行支承桩和柱的浇筑，因为在施工的过程中，这些支承桩和柱能够有效承担来自于上部结构的荷载，接着再进行地面一层的梁板楼面结构的施工，将其作为地下连续墙的支撑，随后一层一层地向下开挖土方和对各层的地下结构加以浇筑，直到底板封底。而且由于地面一层的楼面结构已经完成了施工，这也就为上部结构的施工创造了更加有利的条件，在进行地下施工的同时，可以进行地面以上的结构施工，这样可以大大地提高施工的效率。通过对于盖挖逆作法加以有效应用，可以使得建筑物上部结构的施工和地下结构的施工得以同时开展，所以特别适用于规模较大、层数较多的建筑，而且还能够节省大约三分之一的工时，所以盖挖逆作法施工工艺具有很好的省时特征。

通过盖挖逆作法来进行施工，能够使得结构的受力更加合理，而且就围护结构而言，其变形量往往也较小，所以不会对相邻的建筑物造成太大的影响，一直以来，如何有效地保护施工场地周围的环境和其他建筑都是一个难题，而通过盖挖逆作法进行施工可以有效地解决这一难题，对于周围的环境有效地进行保护，因此盖挖逆作法在保护周围环境方面也有着突出的优势。

二、盖挖逆作法施工地铁车站结构变形的基本规律

在对地铁车站进行施工的过程中，盖挖逆作法也会带来地铁车站的变形，這种变形是有规律可循的。分析变形规律之前，我们首先要了解盖挖逆作法的具体施工步骤，通常分为五步，简单地说是一柱、二盖、三板、四墙、五底。一柱就是首先要在预施工地点施作边柱或者条形基础桩来起到护壁的作用，与此同时施作结构钢管柱或者是混凝土柱。二盖就是把盖板放置在边柱和中柱上面，形成一个梁板的结构。三板就是在开挖负一层土方后，施作中隔板地膜，同时在地膜上绑扎中隔板钢筋，然后浇筑中隔板的混凝土。四墙就是运用一种专门设计的不带动力的移动式边墙支架进行逐层浇筑边墙的混凝土工作。五底就是当负一层的土方、中板、边墙的施工都进行完毕后开始施作负二层的土方、底板、边墙，然后依次类推。

可见盖挖逆作法的施工工序的转换次数较多，尤其是像地层构造较为复杂的地铁站，桩基的施工难度也比较大。我们运用Midas有限元计算软件从三个方面对地铁车站变形的规律进行了模拟分析，结果如下：

1、地表沉降规律的变化根据实际施工情况可以分为五个“卸载—加载”过程来依次分析。第一次“卸载—加载”是对顶板一端进行开挖、施作、回填，这时候地表总体的沉降不显著；第二次“卸载—加载”是对顶板另一端进行开挖、施作、回填，本阶段的地表依旧呈现下沉趋势。第三次“卸载—加载”的工程内容是对负一层开挖，结构底板，侧墙施工。此时地表先下沉后出现隆起，这是因开挖负一层时引起地表下沉，负一层底板封闭后，给结构带来了浮力和抗力，引起地表隆起。第四次“卸载—加载”对负二层实施开挖，同时结构底板，侧墙施工，与第三次相比地表的下沉值很小，总体处于隆起状态。第五次“卸载—加载”对负三层的施工，情况与第四次大致相同。

2、中桩沉降规律与地表的沉降规律及其类似，也可以分为五个“卸载—加载”过程，第一次中桩施工时开挖上覆土体后，中桩桩顶卸载，中桩受到拉力有隆起的现象。进行回填后，受到自重和过往车辆的压力，中桩下沉。第二次对顶板另一端开挖时，卸载过程中桩受到的压力小，加载过程增大。第三次是对负一层开挖，中桩受压出现下沉，当地下结构底板施工完毕后，下部桩体的受力情况由压力变为拉力，呈现隆起状态。第四次和第五次的情况略同于前一次，并与地表沉降规律相符，顺次出现隆起和下沉的现象。

3、结构底板沉降规律经过两个“卸载—加载”过程，一是在开挖负二层时，负一层的底板承重增大，隆起程度下降，负二层底板施作后隆起度增大。二是在负三层开挖后，负一、二层底板的承重增大，底板隆起度提高，待施作锚索后降低。

三、盖挖逆作法地铁车站结构变形控制措施

针对盖挖逆作法施工过程中出现的地铁车站结构变形的现象，我们可以采取以下的措施来加以有效控制，保证施工的质量。控制地铁车站结构差异沉降变形一般要在施工准备阶段、施工过程中、阶段施工后三个时间段全方位进行控制管理。做好施工前的模拟计算工作以便更精准地确定各项指标的控制标准，并通过中桩试验来检验车站结构本身的承载力和抗变形能力是否达到标准，便于在实际施工过程中进行有效调整。

在施工过程中进行结构变形的控制最为关键，这也是地铁车站工程施工安全的核心所在。我们不仅要抓好主动防御工作，同时也要做好被动控制工作。要尽量选择对地层扰动较小的施工方案，对施工过程进行科学合理的管理，明确各项指标，及时参考对照发现问题，并采取相应的控制措施。在地层开挖方面，要协调各种因素的作用，可以根据地质构造选择损耗最小的工艺技术进行分层开挖。在施工过程中要进行及时的支护措施，可以用利用土方皮带机垂直运输技术，实现开挖土渣的快速清理，以降低桩土之间的相互作用的时长，这样就能防止结构差异沉降的逐渐增大。

同时利用移动的免吊装大型钢模板，对侧墙实行快速同步浇筑，这样大大缩短了侧墙和底板一起承重的时间，就起到了很好的支护作用，也能提高墙体的质量效果，增大墙体的承载能力，提高抗裂性能，还可以将底板和侧墙的差异沉降值控制在一定范围内。在沉桩工艺上可以将人工挖孔和机械成桩工艺相结合，以便达到良好的挖空效果，给工程的下一道工序奠定良好的承载基础。在对边桩和中桩底进行压浆时，可以通过在桩端形成比较大的固结体，来进一步提高桩基的承载性能，同时降低桩体的沉降度。另外在施工过程中建立完善的信息化检测模式和评估体系，同时将之与变位分配体系的实践相结合，形成一种优化的管理措施，对地铁车站的施工全过程包括结构差异沉降进行高效的管理和控制，能够最大限度地实现工程的安全施工和科学施工，同时提高工程的经济效益与社会效益。

我们主要从地表沉降、中桩沉降、结构底板沉降三个方面来分析盖挖逆作法施工时地铁车站的结构变形规律，并根据实际情况采取必要的控制措施，切实做好施工前的科学计量和实验，加大施工过程中各中技术设备的投入力度，并做好阶段性施工后的审查和测评工作，才能保证整个地铁车站工程的顺利安全进行和保质竣工。

四、结束语

综上所述，当前盖挖逆作法施工在我国地铁工程建设中得到了广泛的应用，为了能够使得盖挖逆作法取得更好的发展和应用，必须要对其车站结构变形规律、控制措施进行深入及全面的研究，只有这样才能够更好地对盖挖逆作法加以有效的应用。

参考文献

[1]耿永常.城市地下空间建筑[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2011.

[2]陈小雄.盖挖逆作地铁车站的结构特点[J].现代隧道技术，2012（3）.