新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》是騰達建設集團股份有限公司、浙江舜江建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是卿淞、朱俊峰、金秋、王玲才。該工法適用於基坑開挖深度大、處於交通繁忙且不可封閉交通以及周邊環境保護要求較高區域的捷運車站或其他建（構）築物地下結構施工。

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》主要的工法特點是：對地面交通的影響小，利於地下管線的改排，可重複利用。

2011年9月30日，《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法
• 工法編號：GJEJGF012-2010
• 完成單位：騰達建設集團股份有限公司、浙江舜江建設集團有限公司
• 主要完成人：卿淞、朱俊峰、金秋、王玲才
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

城市捷運車站及地下通道等大多設定於地面道路及地面建（構）築物下面，且基坑深度越來越深。如採用常規的明挖順作法進行施工，將面臨阻斷交通、市政管線搬遷複雜以及影響工程施工安全的難題，對社會影響大。新型鋼蓋板蓋挖逆作法就是利用組合型鋼蓋板體系作為基坑頂部的臨時交通通道，《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》由於在基坑頂部設定的專門用於社會交通的臨時通道，通過合理施工組織及交通疏導可以做到基本上不影響交通施工，同時新型鋼蓋板又可重複利用，既可減少對地面交通和周圍環境的影響和縮短工期，又可節省造價。

騰達建設集團股份有限公司2004~2010年期間在上海軌道交通6號線21A標上南路站、上海軌道交通10號線9標水城路站及上海軌道交通12號線5標東蘭路站基坑開挖工程成功套用《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》，取得了經濟效益和社會效益。

工法特點

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》的工法特點是：

1、對地面交通的影響小。借用基坑頂部設定的專門用於社會交通的臨時通道，可不封閉地面道路，減輕了因施工而造成交通擁堵的壓力。

2、有利於地下管線的改排。地下管線情況選用合理的臨時蓋板，可減少管線改排的次數，減小了基坑施工過程中對管線的影響。

3、由於半蓋挖基坑開挖占用的施工場地小，基坑內施工處於半封閉狀態，能夠很好的控制施工中的噪聲、揚塵等污染。

4、一次性投入較高，但可重複利用，綜合效益顯著。

操作原理

適用範圍

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》適用於基坑開挖深度大、處於交通繁忙且不可封閉交通以及周邊環境保護要求較高區域的捷運車站或其他建（構）築物地下結構施工。

工藝原理

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》的工藝原理敘述如下：

利用基坑第一道鋼筋混凝土支撐作為路面主梁，在上面鋪設組合型鋼鋼蓋板作為社會交通或施工便道，然後在路面系統下進行地下結構的施工，在半蓋挖的基礎上結合內部部分結構板逆作。在基坑開挖中，地下內部結構板部分逆作，每隔一跨或兩跨板留置工藝洞用於出土及材料運輸。逆作的結構板將基坑的圍護結構連線成整體，同時兼作基坑支撐體系。

施工工藝

• 工藝流程

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》的施工工藝流程如下：

一、施工工藝流程見下圖。

新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工藝流程圖

二、施工工藝流程剖面示意見下圖。

新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工藝流程剖面示意圖

操作要點

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》的操作要點如下：

一、立柱樁的設計與施工

1.立柱樁的設計要求：立柱結構設計時，應根據施工過程中立柱的支承方式，合理選擇結構類型。以保證立柱的強度、剛度、穩定性，以及荷載能有效地傳遞給柱下基礎。立柱樁下部一般採用鑽孔灌注樁，上部設定鋼格構柱或H型鋼柱。

2.格構柱的製作與安裝

（1）嚴格按焊接工藝要求進行施工。焊接設備應性能良好，焊接施工時，要加強質量監理。

（2）格構柱的安裝：格構柱校正架定位時除四邊中心刻有“十字”線記號，用於對準樁孔中心外，還須將格構柱校正架各邊與軸線垂直或平行。

（3）將格構柱校正架與兩塊行車道板或鋼板連線牢固，調整校正架保證水平，下放格構柱，插入鑽孔樁設計頂標高以下設計標高位置。

（4）格構柱每側面與兩根主筋焊接牢固，焊接採用雙面焊，焊縫長度不小於5天，並用定位鋼筋將格構柱固定在樁孔中心處。為保證下放過程中鋼筋籠不變形，在籠頂第一道加強筋位置採用兩根加強箍筋對籠頂易變形位置進行加強，然後將格構柱與鋼筋籠用吊車整體起吊下放。下放過程中，用兩台經緯儀雙向觀測控制，使安裝後的格構柱上口居於中心，待上下二點垂直後入孔。確保一柱一樁鋼立柱垂直度控制在1/300以內，中心偏差不大於20毫米。

（5）格構柱頂標高控制及固定：格構柱標高控制，預先用水準儀測定樁孔處校正架頂標高，然後根據插入孔內深度，在鋼立柱上用紅油漆標出柱頂標高位置，當鋼立柱下放到位時，在格構柱兩側用L160×16角鋼焊接固定在校正架上，格構柱標高控制為±20毫米。

（6）H鋼樁的定位與安裝：鑽孔灌注樁施工時，在澆灌好下部混凝土之後40分鐘內，經過孔口鋼框架定位（定立柱樁的H型鋼的軸線和標高），利用型鋼的自重，在經緯儀和電水平儀跟蹤下，準確插入H型鋼，使型鋼錨入灌注樁混凝土內至設計標高。見下圖。

H型鋼定位示意圖

3.立柱與蓋板梁連線節點處理在基坑開挖後，為增加立柱的穩定性，在每一道支撐標高處，設定縱向聯繫梁與支撐、立柱形成穩定的空間約束，以保持立柱的穩定。由於第一道支撐兼作蓋板的主梁，第一道縱向聯繫梁採用鋼筋混凝土聯繫梁，立柱（以H型鋼為例）與蓋板主梁連線見下圖。

立柱與蓋板梁連線節點詳圖

二、鋼蓋板路面施工

1.鋼蓋板路面體系的設定

利用基坑第一道鋼筋混凝土支撐作為路面主梁，採用雙拼H型鋼作為次梁，在上面鋪設組合型鋼鋼蓋板作為路面交通或施工便道。組合型鋼蓋板體系蓋板尺寸根據覆蓋寬度進行計算，如上海軌道交通6號線21A標上南路站工程採用2000毫米（SBR-1）和3000毫米（SBR-2）兩種型號，SBR-1及SBR-2鋼路面板結構及外形尺寸（下圖1、下圖2），鋼蓋板臨時路面體系（下圖3、下圖4）。

2.鋼路面板的製作

鋼路面板的主材採用熱軋壓延H型鋼，H型鋼按設計長度切斷後由5根橫向並排焊接形成一整體，在其兩側用鋼板補強，最後形成一長方形鋼路面板，在其面板做纖維混凝土防滑層，具體見下圖1及下圖2。鋼路面製作流程：鋼材矯正→放樣和好料→構件標識→切割→制孔→組裝，鋼路面製作過程中應重點注意以下要求：

（1）鋼板選料應符合設計要求，為保證尺寸的準確，鋼結構構件及節點應經實際放樣號料後方能下料製作。

（2）組裝前，零件、部件應檢查合格，合格後開始組裝。焊接連線組裝的允許偏差應符合《建築鋼結構焊接規程》JGJ 81-2002要求，焊縫質量檢驗按照國家標準《鋼結構工程施工及驗收規範》GB 50205-2008執行驗收。

3.連線系統

連線系統夾具見下圖。

連線夾具詳圖

4.鋼路面板的鋪設

在第一道混凝土橫支撐上架設縱梁，縱梁規格H502×470×20×25或H500×300×11×18雙拼成箱形縱梁，縱梁中心線間距為路面板的寬度。如管線搬遷採用蓋板下管線懸吊則縱梁高度為600毫米。鋼縱梁對接和鋼縱梁與砼橫撐間的聯繫節點及施工（下圖1、下圖2）鋼蓋板的安裝鋪設流程：施工準備→構件進場吊機進場→縱梁安裝→橡膠皮帶鋪設→面板安裝→面層施工。鋼蓋板施工中應注意以下要求：

（1）安裝前的準備工作：安裝前應對第一道混凝土支撐軸線、標高、預埋間位置進行檢查，達到要求後方可進行安裝。準備好所需的吊具、吊索、鋼絲繩、電焊機及勞保用品以及為調整標高所需的各種規格的墊片。

（2）起重機械的選擇：根據鋼蓋板及縱梁的重量要求及現場的條件進行選擇，16汽車吊即可滿足起重要求。

（3）縱梁安裝完成後須在縱梁表面鋪設一層1厘米厚的橡膠皮帶，以減小振動。

（4）鋼板吊裝：吊點採用四點吊運。

三、降水工程的施工

1.降水管井的位置、井的結構和施工方法嚴格按照設計要求進行

2.減壓井全部施工完成，現場整個排水系統安裝完畢後應進行一次群井抽水試驗。

3.基坑開挖過程中，要隨時了解、掌握減壓井內的水位變化情況，根據坑內外水位和基坑開挖深度調整減壓井群，按照“按需降水”的原則開啟或關閉井點。

4.坑內減壓井在降水結束後應採取專門的封井措施。

5.採用信息化施工，對周圍環境進行監測，發現問題及時調整抽水井數量及抽水流量，以指導降水運行。

四、基坑開挖與支撐工程施工

1.基坑開挖及支撐應綜合考慮各基坑深度、尺寸、周邊環境、支撐情況等因素，合理安排基坑開挖的流水分段。

2.基坑開挖應分段、分層、分單元實施，基坑分段以設計分段（根據施工縫、變形縫位置）為準，深度方向按每道支撐分層，以2~3根支撐為1單元。每一單元應在8小時內開挖完成，此後6小時內支撐製作完成，儘量減少基坑暴露時間。

3.基坑開挖時，要求每個開挖單元交界處施工坡面放坡比1:2.5。

五、中板逆作施工（見下圖）

1.基坑開挖至逆作板下1.8米位置，鑿除地下牆頂劣質混凝土，澆築200毫米素混凝土墊層，養護一定時間後搭設1.6米高的短排架作為製作逆作板支撐系統。

2.綁紮鋼筋及立封頭模板，根據設計圖紙預留下不結構內襯澆搗孔。

3.澆築混凝土及養護至設計強度後拆除排架。

中板逆作示意圖

六、內部結構施工

1.根據內部結構設計情況，基坑半蓋挖至底板後，依次施工底板→依次施工各層側牆→各層立柱→逆作板板洞口封堵→逆作板上各層立柱、側牆→頂板及下一層側牆。

2.結構鋼筋混凝土按照從下至上逐層施工，為配合結構施工，支撐應從下至上逐層拆除或換撐，應處理好拆支撐、換支撐和結構混凝土施工的關係，施工中待結構混凝土有了足夠的強度後才能拆除或替換支撐。

七、勞動力組織

所需操作人員主要有：樁工、安裝工、機操工、木工、鋼筋工、焊工、電工、混凝土工、普工。按照施工程式進行分工操作，其中安裝工焊工、電工等工種必須持證上崗。

材料設備

一、《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》所用的材料如下：

1、鋼材：角鋼、鋼板、型鋼等鋼材滿足設計要求。

2、混凝土：滿足設計要求，質量要求應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 50204—2002的規定。

二、《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》所用的主要機械設備見下表。

質量控制

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》的質量控制要求如下：

一、質量控制標準

必須符合《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 50204-2002、《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205-2001、《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》GB 50202-2002、《鋼結構工程施工及驗收規範》GB 50205-95、《基坑工程設計規程》DGJ 08-61-97、《市政地下工程施工質量驗收規範》DG/TJ 08-236-2006、《建築工程施工質量驗收統一標準》GB 50300-2001有關規定。

二、施工質量控制允許偏差見下表。

序號	分部工程	分項工程	主要質量控制點	允許偏差（毫米）	檢測方法
一	樁基	立柱樁	立柱中心線	20	經緯儀和捲尺測量噸
			立柱頂面標高	±20	水準儀
二	土方工程	基坑開挖	基坑開挖寬度	50	捲尺測量
			基坑開挖底標高和平整度	50	水準儀
三	蓋板工程	製作	平整度	5	捲尺測量
			外部尺寸	2	捲尺測量
		安裝	連線孔中心誤差	±2	捲尺測量
四	結構工程	鋼筋工程	受力鋼筋間距	±10	捲尺測量
			箍筋、構造筋間距	±20	捲尺測量
			彎折位置	±20	捲尺測量
			箍筋內淨尺寸	±5	捲尺測量
			預埋件位置	5	捲尺測量
			預埋件標高	+3，0	捲尺測量
		模板工程	模板的軸線位置	5	捲尺測量
			模板的標高	±5	水準儀或拉尺
			模板的平整度	5	靠尺
			相鄰兩板表面高低差	2	捲尺測量
		混凝土工程	配合比質量	/	檢查質保書
			混凝土運輸時間	/	檢查送貨單
			混凝土強度性能	/	強度試驗

三、施工質量控制措施

1、各種技術工種和專職技術人員必須持證上崗，工程實施前，對參與施工的現場施工施工作業人員應進行技術質量要求交底。

2、工程實施時，嚴格按照經過審定的施工組織設計和保證質量的施工技術措施的要求進行施工。

3、每道工序施工完畢，先由班組自檢，認定達到要求後填單，然後由施工隊初驗，認定達到要求後再由施工單位專職質量員會同建設單位代表和施工監理正式驗收，符合要求後方可進入下道工序。

4、原材料進庫檢驗：對準備進庫的原材料要查明是否有廠家的產品合格證，無合格證的不準進庫。

安全措施

採用《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》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、採用該工法時，除應嚴格執行相關建築施工安全規程及規定外，尚應遵守下列規定。

2、認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，根據國家有關規定、條例，結合工程實際情況和具體特點對項目重大危險源編制包括監控措施、應急方案以及緊急救護措施等內容的專項施工方案，認真貫徹安全生產責任制，明確各級人員的職責。做好安全技術交底，並有書面記錄和簽字，使作業人員掌握專項施工方案的技術要領。

3、施工現場按符合防火、防觸電等安全規定及要求進行布置，並完善布置各類安全標識。

4、機械、人工立體交叉施工時，嚴禁在挖土機迴轉半徑範圍內有多餘人員停留，以免造成事故。操作人員應密切注意挖土過程中的變化情況隨時採取必要的措施。

5、在基坑工程施工中，對安全施工重點部位的地下牆鋼筋籠吊裝、鋼支撐拼接與安裝、基坑開挖與支撐、基坑邊坡穩定等。施工單位在確定危險重點部位的前提下，對各工序排出不利於安全因素的環節，作為重點控制的施工工序安全管理點，落實監控人員，確定監控的措施方案和方式，實施重點監控。

6、在吊裝區域內應設安全警戒線，非工作人員嚴禁入內，同時起吊過程應由專人指揮，統一行動，起重臂下嚴禁站人。

環保措施

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》的環保措施如下：

1、施工前應根據該項目的《環境影響評價報告》，針對周圍實際環境狀況，編制環境保護措施。

2、施工期間，辦理或協助業主辦理以下工程項目可能需要的各類政府主管部門許可證及申報；主要包括：施工許可證；掘路執照；公路、城市道路施工許可證；臨時占路許可證；渣土處置證；封堵原排水管道報批手續；夜間施工許可證；水上水下施工作業安全許可；取水許可證等。

3、排水設施的建設應當遵守國家規定的技術標準，如區域內實行雨水、污水分流制的，雨水和污水管道不得混接。

4、根據施工現場排放廢水的水質情況，採用以明溝、集水池為主的臨時三級排放系統。各類土方、建築材料運輸車輛在離開施工現場時，為保持車容應清洗車輛輪胎及車廂，清洗廢水應接入施工現場的臨時排水系統。

5、由於施工產生的揚塵可能影響周圍正常居民生活、道路交通安全的，應設定防護網，以減少揚塵及施工渣土的影響。

6、合理安排施工機械作業，高噪聲作業活動儘可能安排在不影響周圍居民及社會正常生活的時段下進行。

效益分析

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》的效益分析如下：

在上海軌道交通6號線21A標上南路站等工程建設中，採用捷運車站新型鋼蓋板蓋挖逆作法施工取得了經濟效益和社會效益。採用新型鋼蓋板蓋挖逆作法施工與常用施工方法效益對比見下表。

效益分析表

施工方法	占路 時間	最小占路範圍	優點	缺點	費用
明挖順作	長	全基坑寬度	施工速度快，造價低，質量易保證	管線二次改排，占用地面時間長	一般
傳統逆作	較長	/	有利於基坑周邊環境保護	施工難度大，結構質量較難控制，施工速度慢	很高
新型鋼蓋板蓋挖逆作	短	半基坑寬度	鋼蓋板可多次重複使用，對地面交通 影響小，基坑變形小，文明施工程度高， 工期和質量類似明挖法	臨時路面初期投資大	前期費用較高，整體投資較低

套用實例

《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》的套用實例如下：

一、上海軌道交通6號線21A標上南路站北施工區基坑開挖

1、工程概況

上海軌道交通6號線21A標上南路站位於上南路華夏西路路口，車站沿上南路布置，橫跨華夏西路，為地下二層島式站台車站。換乘段為預留與R4線換乘節點，為地下三層結構。南北端頭井開挖深度分別為16.758米、17.157米，標準段外包寬度20.8米，平均開挖深度為15.36米。內部結構均採用現澆鋼筋混凝土。端頭井及標準段圍護結構均為800毫米地下連續牆，埋深分別為31米、29米，換乘段為1000毫米的地下牆，埋深為40米。北施工區基坑周圍高層建築密集，16層林蔭大樓，基礎為箱基+樁基（樁長30米），距基坑最近距離為2.1米；上南路1221弄14層居民樓，基礎也是箱基+樁基（樁長25米），與基坑最小距離11.5米；大林路190號17層居民樓，同樣是箱基+樁基（樁長30米），與基坑最小距離為13.7米（見下圖）。由於這些樁基又較淺，小於地下牆深度；且樁斷面較小，抵抗水平變形能力差，因此，將林蔭大樓附近33米長度的基坑定為一級保護基坑。

6號線21A標上南路站工程總平面布置示意圖

2、施工方案：為解決基坑開挖無施工便道的問題，並使上南路不是全封閉，考慮社會交通、施工進度、成本控制等因素，經過方案比較，認為採用新型鋼蓋板蓋挖逆作法施工是教為合理的方案，本蓋挖法是在車站主體部分採用新型鋼路面蓋板的蓋挖下二層板框架逆築施工工藝。這樣既解決了無交通和施工便道的問題，又增強了基坑的整體性，達到了減少基坑變形的效果。

3、工程監測及評價：施工過程中對牆體位移、地面沉降及周邊房屋沉降進行重點監測，監測成果如下：（1）地下牆的水平位移經過監測數據分析基坑變形低於二級基坑允許最大位移變形46.1毫米，證明施工方案從整體上講是成功的，特別是一級基坑施工採取的多個措施取得成效。（2）周邊建築物沉降觀測當北施工區結構封頂時，臨近建築物沉降最大的為林蔭大樓的F39點為-10.9毫米，但低於允許沉降值，周邊建築物未發現明顯裂縫，整個基坑開挖結束地面沉降最大點為9.82毫米。路面未發現明顯的沉降。

4、該工程自2004年4月20日開工，於2006年12月30日竣工。

二、上海軌道交通10號線9標水城路站基坑開挖

1、工程概況

車站主體外包尺寸為157.2米（長）×22.米（寬），頂板覆土厚度約4.736米，標準段基坑開挖深度約24.3米，端頭井基坑開挖深度約25.9米。共有21根軸線，設5條誘導縫。整個車站均採用地下牆與鋼筋混凝土內襯結構結合承載的形式，在使用階段地下牆和內襯兩牆合一，成為車站結構的主體部分工程所處區域屬上海市中心地帶，交通十分繁忙。施工期間水城路交通不能中斷，且必須保證現狀水城路交通能力，主體結構基坑距離東側賽華公寓最近3.6米、距離西側最近居民住宅3.3米，基坑兩側均不能滿足場內外組織交通的要求，因此水城路部分社會交通道路和場內施工便道須在基坑上通行。

2、施工方案：為加強對周邊環境和捷運區間的保護，同時為滿足水城路交通組織要求，車站主體部分採用新型鋼路面板蓋板的蓋挖、下二層板框架逆築施工工藝

3、工程監測及評價：施工過程中經過監測，基坑變形及周邊建築物沉降均在控制範圍內，同時滿足了水城路上的交通要求。

4、該工程自2006年12月15日開工，於2007年10月15日竣工。

三、上海軌道交通12號線5標東蘭路站基坑開挖

1、工程概況

東蘭路站主體採用二層雙柱三跨鋼筋混凝土箱形結構，車站主體結構總長178米，其中標準段長約151.8米，淨寬19.6米，開挖深度約16.75~16.779米；北端頭井淨寬13.256米，淨長26.307米，開挖深度約18.588米；南端頭井淨寬13.242米，淨長4.385米，開挖深度約18.369米。車站主體結構採用疊合雙牆形式，地下牆與內襯牆共同組成永久性結構的外牆。工程所處區域屬上海市中心地帶，交通十分繁忙。施工期間萬源路交通不能中斷，且必須保證現狀萬源路交通能力，主體結構基坑距離多層建築只有3.6米左右，基坑兩側均不能滿足場內外組織交通的要求，因此萬源路部分社會交通道路和場內施工便道須在基坑上通行。

2、施工方案：為加強對周邊環境和捷運區間的保護，同時為滿足萬源路交通組織要求，車站主體部分採用新型鋼路面板蓋板的蓋挖、下二層板框架逆築施工工藝

3、工程監測及評價：施工過程中經過監測，基坑變形及周邊建築物沉降均在控制範圍內，同時滿足了萬源路上的交通要求。

4、該工程自2008年12月15日開工，於2010年12月25日竣工。

榮譽表彰

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《新型鋼蓋板蓋挖逆作施工工法》被評定為中國國家二級工法。