北京地铁车站盖挖法施工

方克军

摘要：地铁十号线二期工程潘家园站因受施工场地及工期的限制，采用盖挖逆作法施工，取得了显著的成果，通过了实践的考验和专家的肯定，为今后地铁车站采用盖挖逆做法施工增加了宝贵的经验和方案，具有重要的借鉴和指导意义。

关键词：地铁车站；盖挖逆作法；地膜

一、工程概况

潘家园站位于东三环南路与潘家园路交叉的十字路口西南角，沿东三环南路南北向平行布置，偏三环路西侧，潘家园路南侧。车站的基本结构形式为北端地下三层，南侧地下二层，四跨箱型框架结构。车站覆土厚度约3m，车站主体长197m，宽度为30.2～31.6m，底板埋深17.4（二层）～25.86（三层）m，车站主体采用盖挖法施工。

本站施工范围内土层分布较为稳定，自上而下依次为人工填土、第四纪全新世冲洪积地层、第四纪晚更新世冲洪积地层。车站穿越地层主要为粉质粘土、粉土、粉细砂、中粗砂、局部有圆砾层。

地下水类型按地下水的贮存条件主要为基岩裂隙水和第四纪松散岩类孔隙水，第四纪松散岩类孔隙水又分为上层滞水、潜水和承压水。

图1主体结构横断面图

二、施工部署

1.主体结构施工单元的划分

根据施工要求及场区情况，为便于施工，结合车站变形缝、预留孔洞的位置及结构跨度，沿南北纵向将整个潘家园站197米的主体结构由南向北划分南、中、北三个区域共八个流水段施工。

施工缝设置在纵向两柱净跨约1/3～1/4的弯矩较小位置，以保证结构体良好的受力状态，同时错开预留孔洞、楼梯口、电梯井等位置。

主体结构施工缝尽量避免设置于结构预留孔洞的范围内，以保证施工缝的闭合。钢筋混凝土结构的每一条施工缝均设置在同一竖直平面内，且最好是东西向施工缝能够连接起来，以保证施工缝的闭合，确保防水质量。主体结构施工单元的长度尽量标准化，以便于施工操作。

图2施工单元划分

2.主体结构横断面施工缝的分布

图3主体结构横断面施工缝示意图

3.主体结构施工流程

第一步：施做围护桩、旋喷桩止水帷幕及护坡桩；施做中间桩基础，定位吊装钢管柱、浇筑钢管柱内砼。

第二步：开挖至顶板设计标高;施工地模及顶板结构，铺设顶板防水层及土方回填。

第三步：开挖至地下一层楼板设计标高; 施工地模及楼板结构、侧墙防水层及侧墙结构，并开始降水。

第四步：开挖至锚索标高进行锚索施工。

第五步：继续开挖至设计坑底标高,施作垫层、底部及侧部防水层、浇筑底板结构及部分侧墙结构。

第六步：底板结构达到设计要求强度后拆除锚索施工剩余侧墙结构；侧墙达强度后停止降水，主体结构施工完成。

3.提升系统

车站共设置6个预留孔作为出土孔，其中3个预留出土孔位置安装提升架，利用抓斗进行土方开挖，2个预留出土孔利用长臂挖机进行土方开挖。

提升系统抓斗设计抓斗容量3.0 m3，抓斗平均10分钟出土3斗，每小时出土18斗，每天出土时间20小时。单个抓斗每天的土方（实方）提升量为：Qd=20×3×6×q×n／k1=360×3.0×0.7／1.3=582m3；q——设计抓斗容量m3；n——抓斗利用率系数，取0.7；k1——土体疏松系数，取1.3。

三、施工方法

1．土方开挖。车站主体基坑长度为197m，宽度为31.4～32.6m，土方分为顶板以上及顶板以下两部分进行开挖，顶板以上土方开挖量约34140m3，顶板以下土方开挖量约87356m3。

每天3个出土口总出土量，按每个提升系统设备工作率60%计，则582×3×0.6=1048m3/d。运输车每晚6小时（22：00—4：00）工作计算，每辆车每次需要1小时左右，每晚最多出土5车次。

2.模板工程。潘家园车站采用盖挖逆作法施工工程主体结构，即主体结构顶板及其它各层的板梁结构均采用地模法施工。地下一层、二层、地下三层侧墙结构采用三角背撑加整体模板法施工，楼梯、站台墙板等结构采用常规模板施工。

2.1地模施工

1）地模施工方案的选择

土模的施工方法主要根据工程结构特点，基土的工程地质、水文地质状况选择。要求基土土质均匀，强度均匀，不产生不均匀沉降现象，并具有足够的承载力；含水量较小，软化系数较大，夯实过程中不发生液化现象。本工程基土经加固处理后满足地模施工要求，潜水（二）和层间潜水（三）对地模的稳定会产生一定的不利影响，施工中采用基内降水等有效措施予以疏排。

综合考虑各种施工因素，为加快工程进度，土模的施工方案选择为：上铺10cm厚C20细石混凝土层，涂刷脱模剂。实际施工时，将根据具体的地质条件，予以局部调整，要保证地模的强度、刚度及施工精度，最大程度地减小地模的结构施工过程中的不均匀沉降。

2）地模基土层施工要点

（1）按结构设计标高、平面位置及主体结构纵向的设计坡度测量放线，主体结构顶板、楼板、底板及站台板的标高随轨顶标高按0.2%坡度变化。施工中加强控制，施工允许偏差要控制在规范允许范围内，并按地模及结构形状整平基土平面。

（2）土方开挖过程中，加强对地表及地下水的处理，开挖前，对基坑内疏干降水处理，并确保地下水位在地模结构面以下1m左右，在顶板地模施工及主体结构混凝土工程施工中，暂停降水并维持地下水位基本不变，以防止地下水位降低后引起土模结构的不均匀沉降。在土方开挖过程中，在施工单元四角开挖1.0m×1.0m×1.0m的汇水井，并在适当位置设排水沟，将地表水引至汇水井集中抽排。

（3）土方开挖过程中严禁超挖，并预留20cm左右人工清底，边梁及中梁部位在保证开挖精度的前提下，采用机械开挖，并加强人工修边。开挖至设计标高后机械夯实。夯实的要求为无松动软土层或隆起现象。

2.2各层板梁地模施工方案要点

1）板结构地模结构顶面标高提高20mm，作为板结构的预留沉降量，并沿本工程横断面三跨跨中及本工程纵向两柱间预留25mm上拱度。每一地模施工单元中，设置地模标高控制点，控制点位于本工程横断面顶板三跨的各跨中位置，这三排控制点沿本工程纵向布设，单排点间距为2m。

2）各施工单元的地模结构均向施工范围处延伸1.0m，并将其边缘做坡状，以利于地模的稳定。

3）基土夯实整平后，铺设10cm厚C20细石混凝土。严格控制其标高，并对其进行赶光压浆处理。考虑边梁下部预埋钢筋埋置砂层的铺设要求，边墙部位槽深0.8m。中梁及边梁及本工程顶板纵向边缘的侧模结构为：12cm厚砖胎模，其表面抹5cm厚砂浆找平层，并对砂浆找平层进行赶光压浆处理。梁模两侧定位砖墙沿纵向每1.5m-2.0m（视土层而定）做一24mm墙垛。

4）为确保边墙预留插筋垂直度，边梁底模采用设插筋孔的木底模，其下填细砂以保证插筋长度。对各阴阳角处的地模加强处理，控制其成型质量。

5）考虑边梁下部预埋钢筋埋置砂层的铺设要求，边墙槽深1m，侧墙下300mm设置30度斜向竹胶模板，边梁底模采用设插筋孔的竹胶模，并在此模板处上设置一道15×8mm的纵向垫块为后续施工放置止水条提供条件，为确保边墙预留插筋垂直度，其下填细砂以保证插筋长度。地模施工中，按有关规定要求做好围护桩桩头部分的处理，防水层的找头甩茬等工作。底板混凝土不设底模。

6）土模施作完毕，养护3天后，涂刷脱模剂，否则脱模后易产生麻面现象。

7）加强检验试验工作，试验项目主要为地模压实监测，具体试验内容包括基土湿密度，干密度及含水量；量测项目主要为顶板地模沉降观测，钢筋绑扎完毕后在地模上设沉降观测钢筋，观测地模，在空载、半载、全载各过程的沉降状况，检验试验的目的是为后期施工提供相关参数。

8)脱模剂的选择与使用。选择PAP型脱模剂，避免采用油性脱模剂，以免其污染钢筋降低混凝土与钢筋的粘结力，使用方法为土模上涂刷2~3遍。

2.3侧模施工

1）模板的架设

边墙模板采用北京卓良模板有限公司的侧墙模板支架系统，最大浇筑高度达6.9米（负三层），单块模板宽3米，支撑每一米设置一道，模板缝使用胶条密封，模板使用前涂刷脱模剂。

2）挡头板的施工。挡头模板能够承受一定挤压，采用结构纵向钢筋作为拉杆加固挡头板，钢筋与模板体连接采用钢筋拉筋焊接或锚支结构支顶。

3）模板的拆除。边墙侧模的拆除时间要求为：在混凝土强度不小于2.5Mpa，同时确保其表面及棱角不因拆模而受损坏后，即可拆除，拆模时间根据当时气温而定。其它结构的拆模时间遵循规范要求。

3.边墙衬砌竖向钢筋的预埋及连接。定位木板要平直，并在板面按预留设计水平位置钻设垂直板面的插筋空。上层板位于边墙水平施工缝位置，并在板顶面沿纵向钉设两根木条。木条横断面大小与止水条横断面大小相适应，边墙混凝土拆模后，即在水平施工缝位置形成两条纵向止水条安装槽。下层木板位于边墙槽口底。二层木板上面填细砂，以埋置钢筋。预留筋位置长度考虑上下墙体钢筋的连接方式及规范规定的接头错开距离要求取上下两块木板的垂直间距为80cm。预留筋的定位方式为准确校正两木板及预留筋位置后，各用两根水平钢筋将竖向预留筋焊为一体，以防止其在浇筑混凝土时移位，边墙钢筋及边墙预埋筋的连接方式为对焊连接。

4. 混凝土的浇筑

4.1侧墙混凝土的浇筑

1）混凝土浇筑前，做好清仓处理。要求同板梁混凝土的施工要求。

2）混凝土浇筑方向的确定：纵向由新到旧的混凝土接触面处向挡头板方向浇筑，竖向分层浇筑，层高为50cm左右。

3）混凝土的浇筑方式，采用商品混凝土泵送入模，边墙模在中部和顶部分别设置混凝土入槽口，间距1.0m左右。为防止混凝土输送压力冲击模板，在槽口处设混凝土浇筑漏斗，以缓冲混凝土冲击力。混凝土的振捣采用斜向入槽口插入振捣器振捣与人工均匀敲击模板相结合的方式，混凝土浇筑接近顶部施工缝时，一层采用人工挤压密实。2、3层边墙混凝土浇注时，当混凝土浇注接近顶部时，采用在上一层预留的混凝土浇注孔进行浇注，并加强振捣，以确保接缝混凝土的密实。

4.2 混凝土的养护。防水混凝土浇筑完毕，待终凝后及时养护。结构养生期不少于14d，以防止硬化期间产生干缩裂缝。在混凝土结构适当位置设置测温孔，确保养护期间混凝土内外温差低于25℃，并采取有效温控措施，以防止水化热过高，使混凝土内外温差过大而产生温度裂缝。

四、结束语

地铁车站盖挖逆作法施工对于交通繁忙，施工场地受限的地区具有非常积极的意义。潘家园车站采用盖挖逆作法施工，从开始围护桩施工，到主体结构完工共用时22个月，对紧邻的东三环道路未产生大的影响，解决了场地狭窄地区的施工难题。

参考文献：

[1] 建筑施工手册（第四版）.北京:中国建筑工业出版社,2003:

[2]赵志缙，应惠清.简明深基坑工程设计施工手册[K].北京. 中国建筑工业出版社,2000:

[3]行业标准，《地下建筑工程逆作法技术规程》JGJ 165-2010,2010。