盖挖法施工技术在城市地下空间开发中的应用

浙江中成建工集团有限公司 上海 200435

盖挖法是指在城市建筑工程中以临时路面或结构顶板维持地面畅通，再进行下部结构施作的施工方法[1-3]。根据工程实际情况可分为以下3 种方法[4]：盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。本文以上海金沙江路真北路口南一区地下空间开发工程为例，论述适用于本工程的盖挖半逆作法施工技术。

盖挖半逆作法是指先施工刚度较大的围护结构，接着施工结构顶板并恢复路面后，然后向下挖土至设计标高，即先浇筑底板（其间完成各道钢筋混凝土水平支撑），再依次向上逐层浇筑侧墙、柱、楼板[5-7]。

1 应用工程概况

上海金沙江路真北路口地下空间开发项目南一区总建筑面积7 993 m2，为地下2 层（埋深相当于地下3 层，其顶板下沉、上覆3 m厚填土内埋众多市政管线及路面）。顶板面标高为－4.220 m；地下1层面标高为－10.71 m，建筑面积4 718 m2；地下室底板面标高为－15.31 m，建筑面积为3 275 m2；局部深坑落深1.8 m。

南一区基坑工程全长135.0 m，基坑净宽14.4～28.9 m。基坑南端形状为直线段，北端与轨交真北路站南边曲线段相接，形状极不规则。

工程±0.00 m相当于绝对标高5.20 m，现场自然地面标高为－1.2 m，坑底标高为－16.76 m，基坑开挖深度为15.56 m。基坑安全等级为一级，环境保护等级为一级。

图1 工程平面位置

2 采用盖挖法的决策过程

本工程（南一区）处于真北路车站与南二区之间，它不但有车站的附属结构，还与南区共用机房设施。2011年5月开工时轨交13号线车站站台主体结构已完成、正在施工区间隧道，南二区正在桩基施工中，13号线计划于2012年12月底试运行。

2.1 原道路翻交设想

将设在北一区内的北线交通道路移至已完工站台主体结构上盖北侧，然后进行北一区施工；南线的交通道路设在南二区靠近南一区，南一区采用顺挖法施工。

2.2 盖挖法方案形成

按工程工期计划和道路翻交设想，若南一区采用顺作法施工的话，要待该区顶板完成后且达到强度要求，才能将南线翻交道路移到南一区。这与整个南二区要在2013年开业运营产生矛盾，进度上保证不了。

更重要的是轨交13号线在2012年12月底试运行时，必须保证原真北路主干道畅通。由此盖挖半逆作法施工工艺提上了议程，即南一区上盖结构先施工，随即翻交市政管线和填土铺路，在其上盖有营运的真北路主干道情况下，进行南一区基坑的土方开挖和和地下结构施工。

2.3 盖挖法方案优化

采用盖挖法的施工流程：先逆作B0板→待顶板达到设计强度后→覆土回填进行道路管线及道路复位施工。南一区的地下挖土及结构施工则是利用专门设置的取土孔以及南侧7 m多宽占用南二区的施工范围，其缺点是该占用区不但车辆无法进入而且工程桩还未开始施工。

后经研究提出优化：在南一B0板上留出一条约7 m的通道，解决南一区施工车辆进出问题（临时占用翻交后的真北路人行道及绿化区），而把南二区7 m多区域作为材料堆场。这样，真正做到南一区、南二区、真北路车站这3 个标段各自独立，互不影响。此方案最终经市政、交警等部门一致同意（图2）。

3 盖挖法基坑围护设计方案

围护形式：北侧与真北路地铁车站共用厚800 mm地下连续墙，深度31 m。其余三面的基坑围护形式采用钻孔灌注桩配合搅拌桩止水帷幕，钻孔桩桩径为1.1 m，桩长32 m，止水搅拌桩采用3Φ850 mm@1 200 mm，桩长24 m。基坑内共设置2 道钢筋混凝土支撑+B0板，其中B0板的板面标高为－4.220 m，第1道支撑的面标高为－8.910 m，第2道支撑的面标高为－13.135 m（图3、图4、图5）。

在B0板上设置3.6 m高的挡土墙，将B0板分成南、北2 个区域，其中挡土墙北侧提供给市政公司施工金沙江路，南侧为南一区的施工区域，包括7 m宽的施工便道及4.5 m宽的取土口。

基坑内沿南北向设置2 道钻孔灌注围护桩，将整个基坑分成3 个小基坑，由西向东分为A、C、B三个区。

4 盖挖法施工技术

4.1 逆作B0板施工

B0板既是永久结构板也是围护的支撑板，为格式梁板构造其侧模（砖胎膜）：梁、柱、墙侧边均采用厚120 mm混凝土小多孔砖墙；底模则直接坐落在混凝土垫层上。

图3 围护桩及顶盖平面

图4 坑内分隔桩及分区平面

图5 围护剖面

梁底采用厚150 mm的C20 mm混凝土垫层；墙及柱均落底300 mm，采用厚150 mm中粗砂垫层以满足插筋。板底亦采用厚150 mm的C20 mm混凝土垫层；为保证板底垫层强度及挖土时有效脱离，在垫层中设置钢筋网片及吊钩。所有与混凝土的接触部位均采用木夹板，以保证混凝土的饰面质量（图6）。

图6 B0板混凝土饰面模板现场施工

4.2 承受重载的钢格构柱施工

B0板及其板上马路的覆土、通行的车辆等全部质量经计算为12 t/m2，均通过B0板下的钢立柱来承担，其中每根钢立柱可承受的设计荷载为390 t，可承受的极限荷载为520 t（图7）。

由于托梁为B0板上纵横大梁的交点，故该处钢筋较为密集，为方便施工，同时又可保证托梁的质量，特采取将托梁底与大梁底做平。

图7 钢格构柱安装施工

为保证钢立柱与托梁混凝土的之间共同均匀受压，在钢立柱的上口设置了钢压板，并将托梁的下排钢筋一排改为多排，以方便钢筋均匀穿入。

4.3 土方开挖施工

本次暗挖根据支撑道数共分3 次开挖，开挖总流向为A段→C段→B段。

每个区设置2 个出土口，由坑下的5 台小挖机由西向东（朝出土口）进行翻土。

第1、2次开挖采用300型长臂挖机，第3次开挖采用300型伸缩臂。

挖机停在施工便道的取土口边，土方车由施工斜道倒进工地。

4.4 基坑降水施工

该基坑底板位于淤泥质黏土层及5-1粉质黏土层中。但基坑自浅层开始就分布有厚度较大的②3层砂质粉土（约8 m），既影响基坑开挖，又容易引发滑坡等安全事故。

为此，结合本基坑开挖深度和降水要求，确定设置19 口疏干井，深度设置为21 m，滤管分3 段。由于B0板上不允许开孔，故从B0板支模开始即将疏干井管割至板底，等B0板下土方开挖后再启用降水。

4.5 通风照明

由于是地下暗挖作业，施工人员、机械相对密集，施工环境差，空气质量也较差。因此在B0板以下进行挖土、支撑及结构施工时，分别在A、B、C三个区各安装1 台大功率轴流风机，将地下操作区内的废气排出，同时清新空气经取土孔向地下操作区流入，形成空气流通循环。

地下每层每区布置10盏400 W的照明灯具，每跨内前后都有1 盏，随着地下工作面的推进，同时将上道支撑上的照明设备移至下一道支撑。

4.6 材料运输

因本工程施工场地狭小，出土阶段还要避开挖土施工，故材料运输非常困难。材料堆场仅利用基坑南侧宽约7 m的施工便道，由于该条便道车辆无法进入，材料进场只能靠吊车二次驳运。现场材料的水平及垂直运输主要依靠250 kN汽车吊由取土口垂直运输至基坑内，再通过人工水平搬运。

4.7 施工优化

原分区施工流程如下：两端的A区、B区先施工至结构完成→再开始中间C区挖土及结构施工。考虑到进度需要，经设计同意优化为：同时流水施工第1道支撑→ A区、C区同时施工至底板完成→B区开始第2道支撑及挖土施工→A区、C区地下结构施工→B区地下结构施工，加快了施工进度。

原设计在自然地坪与B0板间设置1 道钢支撑，以减少围护桩的悬臂高度；在B0板与第1道支撑、第1与第2道支撑间再设置了1 道钢支撑，以增加钢立柱的侧向刚度。后在实施过程中采用信息化施工，通过桩土侧向位移及钢立柱的轴力实测结果，确认可以取消最上1 道及最下1 道型钢水平支撑，为业主节约了成本。

5 结语

从工程的实施效果来看，采用盖挖半逆作法后至2012年春节前完成A区、C区大底板，B区完成了第1道支撑施工。2012年春节后A、C区拆支撑进行地下结构施工，B区挖土准备第2道支撑施工。以上进度节点完全符合与业主达成的进度，后续进度也符合地铁附属结构的总进度节点目标。

本工程实施过程中应用了信息化以指导施工，周边环境监测共布设127 个监测点，围护结构监测共布设20 个变形监测点，支撑轴力布设27 个变形监测点，立柱隆沉布设30 个变形监测点。

从监测结果可知，采用盖挖半逆作法，除局部数据超过报警值外，其余围护结构技术指标等均符合设计要求。超出区域也在可控范围内，说明本工程选择此围护体系是成功的。