捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》是中鐵三局集團有限公司、北京住總集團有限責任公司完成的建築類施工工法，完成人是李彪、田軍令、邢學峰、陳英盈、蔡永立、楊開忠。該工法適用於城市捷運車站在繁華城市路段的工程施工。

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》主要的工法特點是：圍擋占道工期短、基坑及結構施工安全性大、對周邊建築物影響小、場地範圍要求小等。

2008年1月31日，《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法
• 工法編號：YJGF283-2006
• 完成單位：中鐵三局集團有限公司、北京住總集團有限責任公司
• 主要完成人：李彪、田軍令、邢學峰、陳英盈、蔡永立、楊開忠
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：2005-2006年度國家二級工法

形成原因

隨著中國經濟建設的不斷發展，各大城市在解決經濟發展所帶來的交通問題時，大多採用修建地下鐵路的解決方法。地下工程大多修建在城市繁華地段，有時用傳統的明挖法修建已經無法滿足城市交通運行的要求，且不可避免地對周圍建築物、管線、交通等帶來危害。因此，在遇到該類問題時不得不尋求更可行的施工工法。《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》經過實際檢驗為既有效又安全、經濟的方法。

工法特點

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的工法特點是：蓋挖逆作樁基綜合施工與明挖法相比具有：圍擋占道工期短、基坑及結構施工安全性大、對周邊建築物影響小、場地範圍要求小等優點很好地解決了在城市繁華地段施工中出現的施工占地、交通導改、施工安全等方面的難題。

操作原理

適用範圍

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》適用於城市捷運車站在繁華城市路段的工程施工。

工藝原理

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的工藝原理敘述如下：

利用大直徑樁基為鋼管柱的承重提供傳力的基礎。通過樁基上的混凝土護壁或鋼護筒形成操作空間保證人員安全進入底部安裝定位器，定位器保證了鋼管柱的安裝精度。在結構施工過程中，利用鋼管柱和圍護樁作為主要承重結構，在結構頂板的保護下逐層進行土方開挖及結構ニ襯施工。後期蓋挖結構施做完成後，鋼管柱及結構側牆為主要承重結構，圍護樁承受荷載相對要小。

施工工藝

• 工藝流程

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的工藝流程見下圖。

工藝流程圖

操作要點

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的操作要點如下：

一、管線調查及交通導改

根據工程占地範圍，結合業主方提供的管線圖紙或設計圖紙，邀請管線探測單位對地下各種管線進行探測。根據探測結果，請相關產權單位現場實際調查、確認，對施工有影響的管線現場協商解決辦法。根據周邊交通及道路狀況，編制交通導改方案，報請當地交通管理局審核批准。

二、施工圍擋

根據審批的交通導改方案對道路交通實施導改（在2005年之前依據與各管線產權單位協商的有關管線改移或保護方案，對相關管線進行處理）道路導改完成後實施工程占地圍擋，並做好圍擋安全防護。圍擋過程中應做好導線點、水準點的引入工作。此外，還應做好風、水、電等管線的引埋至施工現場。

三、圍護樁施工

為保證施工安全及土體穩定，鑽孔灌注樁施工採用跳鑽（即隔二鑽一）的方式進行。開鑽前，應進行樁位施工放樣，根據施工放樣點做好護樁後，方可進行人工探孔，直至探到原狀土（徹底排除地下不明管線），人工探孔護壁採用鋼筋混凝土護壁，探孔完成後開始機械鑽孔在鑽孔樁施工完成後開始施工降水井，並及時埋設抽、排水管道及設施，確保工程施工在無水條件下進行。

四、樁基上部中柱施工

中柱下部基樁採用機械成孔，為便於樁機下鑽、提鑽，根據現場實際情況，樁基上部中柱可採用人工挖孔樁施工或鋼護筒施工。

1、水位較低時可採用人工挖孔樁施工

人工成孔段採用鋼筋混凝土護壁，護壁厚度200毫米，混凝土強度等級C20，並且在混凝土中摻加適量高效早強減水劑。護壁鋼筋主筋採用12Φ16（Ⅱ級），箍筋Φ8@150（級），主筋上下層之間採用孔內焊接，焊接長度不少於10d（d為鋼筋直徑），以使上下兩節形成整體。護壁形式採用外齒式護壁，上下搭接5厘米，作為施工用的襯體，增加抗塌孔的能力。人工探孔深度必須位於定位器下部錨固部件深度以下1.5米，確保人工下孔作業安全。

2、地下水位較高時可採用鋼護筒施工

利用旋挖鑽機從地面進行樁基鑽孔施工，在鑽孔中加強對旋挖鑽機的控制，保證成孔的垂直度及質量。樁基鋼筋籠加工應注意籠頂以下2~5米範圍內不設箍筋，將與專用鋼護筒連線。但加勁筋要加密，保證鋼筋籠不變形，下2米範圍內箍筋間距可適當加密，具體尺寸按設計圖紙執行。專用鋼護筒直徑應小於樁徑，同時要有保證柱垂直度的調整量。按長度分節加工，便於吊裝，上、下節護筒採用鋼板定位，螺栓加橡膠墊連線和止水。為回收鋼護筒，在中節底端1.5米處設定內法蘭，並用螺栓連線，工人在孔內安裝完定位器後將螺栓拆除，換銷子，待鋼管柱施工完畢用吊車拔出。鋼護筒的壁厚要能保證吊裝時護筒不變形，螺栓數量保證連線牢固，鋼護筒接口處要結合緊密，具備良好的水密性，以阻斷地下水及泥漿的滲入。專用鋼護筒結構既要保證施工人員在孔內作業安全，又要滿足孔內人員有足夠大的作業空間。其下端錨入樁基2~5米，以防止埋設定位器施工時鋼護筒外地下水穿透混凝土灌入鋼護筒內，鋼護筒上端一直延續到地面。

鋼筋籠和專用鋼護筒的組合體長度為樁和柱及地面覆土高度的總和，重量較大，為了保證安全準確下放、準確定位，在孔口施做鎖口圈樑，鋪2塊厚度合適的鋼板，用於調整標高，在鋼板上放置工字鋼，臨時固定鋼筋籠和鋼護筒，便於在孔口進行連（焊）接施工，並最終固定組合體的位置。在下放鋼護筒及鋼筋籠之前，鋼板標高在鋼筋籠及鋼護筒下放前要進行測定，以便於控制鋼護筒最終的安裝標高。鎖口圈樑尺寸及配筋尺寸可參照下圖所示。

鎖口圈樑尺寸及其配筋尺寸圖（單位：厘米）

鋼護筒和鋼筋籠分節製做，下節鋼護筒下端2~5米與鋼筋籠上端焊接在一起焊接時每隔1根主筋焊接1根，焊接長度10d，單面焊。其餘直筋在鋼筋籠頂端和鋼護筒下邊沿處點焊固定。組合體吊放入孔並在孔口臨時固定，上節鋼護筒與下節鋼護筒上端連線並固定，然後將連線好的鋼護筒和鋼筋籠整體吊放入孔，下放至設計標高，固定在鎖口圈樑上，孔口通過兩個方向的定位點拉十字線找出樁心位置。下至孔底後要及時檢查護筒頂面中心與樁位中心的吻合精度偏差。樁鋼護筒結構見下圖鋼筋籠、鋼護筒與鋼管柱位置關係圖。樁基混凝土澆築採用水下混凝土灌注法灌注，混凝土灌註標高比設計樁頂高1.0米。導管直徑要求為Φ300。

鋼筋籠、鋼護筒與鋼管柱位置關係圖

五、承載力試驗及樁基施工

樁基施工前，根據《建築樁基技術規範》應進行單樁豎向抗壓靜載試驗，當試驗樁樁基極限承載力和最大沉降位移滿足設計承載力及位移要求後方可正式施工鋼管柱下樁基，否則須申請設計院重新設計樁基深度。菜市口車站採用自平衡試試驗法進行樁基的承載力試驗。樁基上部人工探孔完成後，即可施工下部樁基施工，樁基採用旋挖鑽機進行施工，樁基施工完成後應100%檢測樁基結構完整性。

六、鋼管柱施工（施工流程圖見圖）

鋼管柱施工流程圖

樁基施工完成後，應及時抽排上部泥漿，並清除定位器錨固面以上混凝土。鋼管柱採用上下兩端同時定位法進行固定。鋼管柱下端定位主要依賴於自動定位器，上端用花籃螺栓調節定位。自動定位器是一種預先加工的裝置，精確校正平面位置、高程和垂直度後，固定於樁基鋼筋籠上，並對定位器加固處理。定位器安裝完成後必須進行多次覆核，確保無誤後方可澆築定位器錨固混凝土。為縮短施工周期，保證定位器被牢固地錨固於樁基頂部，施工可採用C40高強度等級早強混凝土錨固。達到設計強度後即可安裝鋼管柱，鋼管柱下部定位通過自動定位器自動定位，鋼管柱上部定位採用花籃螺栓調整位置後固定，定位完成後用花籃螺栓將中部及鋼管柱接口處加固牢。然後利用高拋混凝土施工工藝進行灌築鋼管柱內C50微膨脹混凝土，在灌注至鋼管柱頂部時，利用人工振搗並定位上部錨固筋。鋼管柱內混凝土達到40%強度後，開始澆築鋼管柱外1.6米高的主體錨固混凝土，該部位混凝土澆築至結構底板以下部分，防止回填砂和土方開挖後鋼管柱下部出現變形或變位。當混凝土達到50%強度時，在鋼管柱四周開始均勻的回填中粗砂，回填砂的含水率不能過大，防止鋼管柱鏽蝕嚴重（可採用彩條布包裹）。回填過程中，必須對稱回填，防止鋼管柱柱體受側向擠壓而變形，影響結構受力性能。鋼管柱完成後，在結構頂板施工前，必須對鋼管柱柱體及樁基進行承載力抽檢。

七、基坑土方開挖施工

鋼管柱施工完成後，即進行路面破除，開挖土方，邊開挖邊進行基坑四周邊坡鋼筋網放坡錨噴支護。邊坡錨桿施工時，應注意四周有無管線，避免因打設錨桿破壞地下管線。土方開挖過程中，開挖面應預留排水溝，避免雨水長期浸泡土體，影響地模施工時間和施工質量。

八、頂板、頂縱梁二襯及防水施工

基坑土方挖至設計標高及施工冠梁施工完成後，開始開挖蓋挖側牆邊溝，並砌築邊溝磚牆，隨即預埋防水毯。對於頂板以下土方如屬於雜填土，應採用人工換填（換填厚度30厘米）並用小型機具進行夯實。地模採用C15、10厘米厚細石混凝土。地模達到50%強度後開始塗刷脫模劑，脫模劑塗刷要均勻，避免漏刷而影響脫模質量。塗刷脫模劑前應確保地模乾燥、清潔。地模施工完成後，先綁紮頂縱梁鋼筋，後綁紮頂板鋼筋（側牆及附壁柱鋼筋採用接駁器連線提前做好預埋，並用塑膠套筒保護好鋼筋絲頭）。混凝土澆築過程中，應及時進行抹面收光處理。澆築完成後，採用塑膠薄膜覆蓋，塑膠薄膜上層採用草袋子覆蓋，並及時進行灑水養護。等混凝土強度達到75%後，開始施工頂板防水層。防水層採用聚氨酯塗膜進行防水，塗膜前基面平整度、乾燥度、清潔度必須滿足相關規範要求。聚氨酯塗膜採用分層塗抹，每次塗抹厚度不大於0.5毫米，前一次塗抹乾燥後方可進行下次塗抹。

九、土方回填與交通恢復

結構頂板達到設計強度的100%以後並做好防水層及保護層後，分段分層回填。首層回填土厚度為50厘米，採用人工回填黏土，避免破壞頂板防水層。回填土方經驗收合格後，即可施做道路路面結構及恢復改移管線，最後恢復路面交通。

十、其餘地下結構施工

土方回填完成後，利用車站通風道進入車站主體內開挖負一層土方，邊開挖邊錨噴支護。開挖距結構負一層底部30厘米處時，採用人工開挖，並控制開挖尺寸，防止超挖。當側牆基面達到防水要求時，施工側牆防水層，隨後綁紮側牆鋼筋。其次施工負一層中板地模，並綁紮中板及中縱梁鋼筋。在混凝土澆築過程中，先澆築中板及中縱梁，最後分段澆築側牆。底層土方開挖完成後，應及時組織四方進行基底驗槽，合格後方可進行結構施工。以上施工工序，自上而下逐層施工。

• 勞動力組織

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的勞動力組織見下表。

勞動力組織

序號	工種	人數	工作內容
1	隊長	1	負責全面管理工作
2	技術負責人	1	負責全面技術工作
3	技術員	8	現場技術指導及施工測量
4	安質員	2	負責工地安全質量
5	試驗	2	負責現場試驗工作
6	防水工	12	現場防水施工
7	普工	40	負責現場土方開挖
8	木工	12	負責現場混凝土支模施工
9	電焊工	8	負責現場鋼筋焊接
10	吊車司機	2	負責鋼管柱的吊裝
11	噴射混凝土工班	4	負責混凝土噴射
12	電工	2	負責現場用電管理

材料設備

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的主要施工機具如下表所示。

主要施工機具表

序號	機械名稱	單位	數量	規格型號	用途
1	旋挖鑽機	台	1	寶峨22G	成孔
2	汽車吊	台	2	25噸	吊運鋼筋籠
3	空壓機	台	2	20立方米	提供高壓風
4	電焊機	台	12	BX-500	加工鋼筋
5	攪拌機	台	1	JS500	拌制混凝土
6	履帶挖掘機	台	1	PC-200	開挖土方
7	噴漿機	台	4	PZ-5B	噴射混凝土
8	電動葫蘆	台	3	10噸	土方提升
9	裝載機	台	1	ZL-15	運輸土方
10	切斷機	台	1	GQ40	鋼筋加工

質量控制

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的質量控制要求如下：

一、保證成孔垂直度、防止孔縮徑措施

1、鑽機選型：建議選用旋挖鑽機，旋挖鑽機可控性較好，成孔速度快，能夠保證成孔垂直度。

2、開始鑽進時，先輕壓慢轉，待鑽頭正常工作後，隨地質情況調整轉速。

3、樁孔上部孔段鑽進時輕壓慢轉，儘量減小樁孔超徑；在黏土層，適當增加掃孔次數，防止縮徑；砂層中用中等壓力、慢轉速，注意孔內液面，如液面下降加快，立即適當增加泵量，保持液面高度（於地表下1米）。

4、保證地面平整，能夠承受鑽機重量不會在鑽進發生位移，當發生位移時及時調整鑽機位置，覆核孔位。

二、定位器安裝精度、鋼管柱安裝定位精度質量控制

鋼管柱上下兩端定位時，使用的測量儀器必須在檢定周期內，同時執行測量覆核制度。定位精度必須保證設計圖紙中垂直度3/100和最大15毫米的要求，柱的水平位移量定位必須滿足規範允許偏差8毫米的要求。鋼管柱吊裝測量檢查具體要求見鋼管柱吊裝允許偏差表（下表）。

管柱吊裝允許偏差

序號	項目	允許偏差（毫米）
1	立柱中心線和基礎中心線	±5
2	立柱頂面標高和設計標高	+0，-20
3	立柱頂面不平度	±5
4	各立柱不垂直度	長度的1/1000，最大不大於15毫米
5	各柱之間的距離	間距的1/1000
6	各立柱上下兩平面相應對角線差	長度的1/1000，但不大於20毫米

三、混凝土澆築質量控制

為避免施工冷縫的出現，混凝土灌注必須連續進行，確保混凝土質量。灌注過程中用測繩控制混凝土面標高，可適當超灌，以保證混凝土質量。

安全措施

採用《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1、人工探孔樁及挖孔樁孔口，必須有安全防護措施，防止雜物墜落傷人，並加強孔內通風。

2、鋼管柱製做必須滿足設計要求，吊裝必須有專人統一指揮。

3、用電設備及電路設定應符合要求，並配套有漏電保護裝置。

4、孔內安設定位器，工作人員要從爬梯上下，同時系安全帶和安全繩。

5、測量投點時，應系好安全帶，防止墜落，井下人員應帶好安全帽，防止高空墜物傷人。

6、使用起重機作業時，必須正確選擇吊點位置，併合理穿掛索具，試吊，除指揮及掛鈎人員外，嚴禁其他人員進入吊裝作業區。

7、進行樁基鑽孔時，鑽機基礎應平整堅實，必要時應鋪墊枕木或鋼板。

8、因為成樁完後，鋼護筒或護壁內是空的，需及時加蓋板，防止人員和大物體掉入其中。

環保措施

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的環保措施如下：

1、該工法實施嚴格遵照執行的國家和地方（行業）有關環境保護法規中所要求的環保指標，對鑽孔施工過程中產生的泥漿進行循環利用。

2、鑽進施工時泥漿沿著泥漿溝流向泥漿沉澱池，泥漿經沉澱循環，形成鑽孔施工的泥漿循環系統。施工時要有專人清除泥漿溝和沉澱池中的沉碴。

3、灌注樁身混凝土時，用泥漿泵把樁孔內排出的泥漿抽到泥漿池中進行淨化處理。與此同時，使用罐車把廢漿運走。

效益分析

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的效益分析如下：

捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法比明挖法施工工法，在施工工期和施工安全性兩方面都要好，解決了繁華城市捷運建設與交通體系運行相干擾問題。相對工程造價方面，節省了明挖基坑型鋼支撐、城市交通導改等費用，降低工程成本約10%，且降低了明挖深基坑施工的不安全性，保證了城市施工的環境安全。

套用實例

《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》的套用實例如下：

一、北京捷運四號線06標段菜市口站

北京捷運四號線06標段菜市口車站位於宣武門外大街和兩廣大街的交叉路口下，車站全長為173.2米。南北兩端採用蓋挖逆作法施工，結構類型為三層兩柱矩形框架結構，結構高19.55米，寬21.02米，頂部覆土厚度3.8~4.2米；蓋挖段共有中柱34棵，中柱採用Φ800鋼管柱，鋼管柱壁厚16毫米，分三節加工，總長19.55米，內灌C50微膨脹混凝土；中柱施工採用人工挖孔，孔徑為1800，孔深為26米；下部樁基採用Φ1800鑽孔灌注樁，長度為24米；該工程自2004年9月份開始，2006年4月結構完成。結構在開挖過程中經對鋼管柱測量，垂直偏差3毫米，完全符合圖紙要求15毫米，柱的水平位移量定位準確，最大4毫米，滿足規範允許偏差8毫米的要求；經過現場敲擊及鑽孔檢查，鋼管壁與混凝土密貼。

菜市口站採用蓋挖逆作法交通占道時間6個月，基坑僅開挖頂板以上深度僅4.4米。若採用照明挖法施工，占道施工時間15個月，基坑開挖深度24米。通過蓋挖逆作基礎綜合施工相比明挖法施工，在路面圍擋施工工期、道路正中央施工安全對交通導改影響等方面均有很大改進，取得了社會效益。

二、北京捷運十號線11標段亮馬河站

北京捷運十號線11標段亮馬河站工程位於亮馬河以北，沿東三環北路東側南北向布置。主體沿縱向由三部分組成，其中南段受熱力管線改移等環境限制為三層三跨的明蓋挖結合施工的地下結構。頂板覆土為4.5米，車站總長208.9米，車站南段長72.6米，正常段淨寬20.9米。南段三分之一頂板的16根永久結構柱及基礎樁採用捷運基礎施工工法，柱子為鋼管柱，16根。上部採用外徑Φ650鋼管混凝土柱永久結構，鋼管壁厚22毫米，長度分別為1925毫米和19795毫米兩種類型，內灌C50混凝土，內摻UEA微膨脹劑；下部基礎樁採用Φ1600鋼筋混凝土鑽孔灌注樁，基礎樁長35米，混凝土強度為C30。基礎樁與鋼管柱嵌固長度為2950毫米。於2005年5月開始實施，2006年底車站南段蓋挖施工的主體結構完成。基坑開挖後經對鋼管柱測量，垂直偏差2毫米，為4/1000，完全符合設計圖紙中3/1000和最大15毫米的要求，柱的水平位移量定位準確，最大5毫米，滿足規範允許偏差8毫米的要求。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《捷運蓋挖逆作基礎綜合施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。