逆作法或稱蓋板法深基坑機(jī)械暗挖土工法

1、“逆作法”（或稱蓋板法）深基坑機(jī)械暗挖土工法前 言隨著目前上海大規(guī)模城市改造和建設(shè)的需要， “逆作法”施工對(duì)周邊環(huán)境影響小，施工所用場(chǎng)地少，封閉交通，翻交施工時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)得以充分體現(xiàn)，并在繁華中心地段施工日趨廣泛采用。 “逆作法”施工中的挖土、支撐是 “逆作法”施工的核心。以往“逆作法”工程施工中挖土一項(xiàng)是以工人挖土為主、機(jī)械挖土不超過(guò)30。因此“逆作法”施工深基坑的總工期很難縮短。一般深基坑“逆作法”挖土均比“順作法”長(zhǎng)。我司承建的地鐵二號(hào)線明珠二期東安路車站在完成地下車站的結(jié)構(gòu)施工中開發(fā)了一整套全“逆作法”施工中（包括端頭井、換乘段地下三層）深基坑采用機(jī)械暗挖土施工新技術(shù)、新工藝。做到了即

2、保護(hù)了鄰近建筑物、管線安全，又減少了施工擾民的程度和總時(shí)間，并縮短了道路封閉日期，使深基坑變形明顯小于“順作法”施工工程，得到了地鐵公司有關(guān)專家劉建航院士等的認(rèn)可，取得明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。1、特點(diǎn)“逆作法”施工是由上而下逐層施工永久結(jié)構(gòu)。它的最大特點(diǎn)是將既深又大或長(zhǎng)的基坑在開挖過(guò)程中所產(chǎn)生的暫時(shí)不平衡由臨時(shí)支撐體系承擔(dān)，改為永久結(jié)構(gòu)承擔(dān)。由此大大縮短了基坑的無(wú)支撐及有支撐暴露時(shí)間和空間。1.1“逆作法”基坑暗挖土前須進(jìn)行地下連續(xù)墻，坑內(nèi)土的處理，結(jié)構(gòu)跨中立柱及坑內(nèi)降水等分項(xiàng)施工。1.2永久結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)頂板完畢后達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，即可恢復(fù)路面交通。如上部有建筑物可以同步進(jìn)行施工?！澳孀鞣ā?/p>

3、暗挖土即在永久結(jié)構(gòu)頂板下逐層進(jìn)行。對(duì)頂板以上部分不影響。1.3挖土與支撐施工是“逆作法”施工主要內(nèi)容和重要環(huán)節(jié)。以地下軌道交通線車站為例，車站基坑深度一般都很深1522m?；拥钠矫嫘螤畋容^特殊是窄長(zhǎng)的。寬20m、長(zhǎng)200m左右。暗挖土一般采取縱向25m30m左右為一個(gè)施工段，同時(shí)設(shè)置取土口（以誘導(dǎo)縫為界）。分層分段推進(jìn)。以每層地下結(jié)構(gòu)的凈空高度（加結(jié)構(gòu)層厚度及混凝土墊層）作為暗挖土的基坑深度。這樣龐大的深基坑就成為逐層相對(duì)較淺、相對(duì)較短的“小基坑”了。2、適用范圍2.1本工法適用軟土地層城市街區(qū)、大型矩形和不規(guī)則多邊形的深基坑工程監(jiān)理及有多層地下結(jié)構(gòu)的樓房。如地鐵車站、地下停車場(chǎng)、地下商場(chǎng)等

4、。2.2本工法尤其適用于地面極其狹小、基坑周邊亦無(wú)貫通的車輛道路，或在繁忙的市區(qū)交通要道又不能長(zhǎng)期封閉交通，或必須翻交進(jìn)行“逆作法”施工的市政工程。同時(shí)鄰近有特殊保護(hù)要求的地下構(gòu)筑物、地下管線3、工藝原理 “逆作法”施工地下結(jié)構(gòu)與 “順作法”施工原理主要有如下不同監(jiān)理工程師論壇3.1基坑的支護(hù)。 “順作法”施工的支護(hù)結(jié)構(gòu)不論是型鋼、混凝土均是臨時(shí)的?！澳孀鞣ā笔┕さ闹ёo(hù)是臨時(shí)鋼支撐，永久結(jié)構(gòu)中柱、梁、樓板作為圍護(hù)體系的，主要利用地下結(jié)構(gòu)本身作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。這不僅可以大大節(jié)省支撐費(fèi)用，而且使基坑支護(hù)體系的剛度及整體穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。在分段分層開挖基坑過(guò)程中及時(shí)與地下連續(xù)墻圍護(hù)形成一個(gè)永久的地下結(jié)構(gòu)工

5、程。如圖13.2 “順作法”支撐與地下連續(xù)墻之間均是點(diǎn)接、鉸接的。“逆作法”樓板、梁、柱與地下連續(xù)墻均是面接、剛性節(jié)點(diǎn)，而且地下結(jié)構(gòu)整體性隨著逐層推進(jìn)整體性越趨增強(qiáng)。 “順作法”卻相反，隨著深基坑的形成過(guò)程，逐步擴(kuò)大、加深，潛在安全威脅日趨增大。3.3“逆作法”與“順作法”在相同條件下施工受外界氣候因素影響要小，如風(fēng)、雨、雪、高溫等。 “逆作法”頂板結(jié)構(gòu)完成后，不論挖土、支撐、制模、安裝鋼筋等，幾乎不受影響，所以也能很好的保證工期。只要做好明排水，挖土?xí)r的縱向滑坡等順作法易產(chǎn)生的安全問(wèn)題是不存在的。3.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，周邊地表沉降、鄰近構(gòu)筑物管線等不均勻沉降，都比“順作法”小。800厚地下連續(xù)

6、墻，基坑開挖1517m左右，“順作法”要6cm左右，“逆作法”施工最大值僅2cm左右，（見圖1）故對(duì)周邊環(huán)境的危害影響極小。同時(shí)應(yīng)施工引起的噪音、塵埃、電焊閃光、夜間照明等擾民現(xiàn)象都比順作法小的多。4、工藝流程5、施工要點(diǎn) “逆作法”挖土與支撐施工是 “逆作法”施工的核心，采用全機(jī)械挖土就可以達(dá)到明作法相同的速度，可施工畢竟與明作法相比有一定難度，故“逆作法”挖土必須做到以下幾點(diǎn)。以窄長(zhǎng)形的地鐵地下車站為例。5.1取土口的設(shè)置一般按照誘導(dǎo)縫30m左右距離在頂板開始垂直隧道樓板設(shè)置取土口，取土口的形狀大小需根據(jù)挖土機(jī)械大小尺寸，報(bào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)認(rèn)可。該取土口今后要考慮封堵和防水方案.5.2根據(jù)地下結(jié)構(gòu)

7、的層高和“上海地鐵基礎(chǔ)工程施工規(guī)程3.1.1條款”，開挖基坑時(shí)空效應(yīng)技術(shù)參數(shù)通常的取值范圍，分段長(zhǎng)度25m，每小段寬度：Bi =36m，每層厚度Hi =34m ，每小段開挖支撐時(shí)間：T2=824小時(shí)，根據(jù)工程實(shí)際滿足挖機(jī)的最小高度(3.1m)和平面范圍設(shè)計(jì)支撐，計(jì)算后報(bào)設(shè)計(jì)認(rèn)可。編制施工中要做到,挖土?xí)r定量、定時(shí)和安裝支撐同步跟進(jìn)。5.3開挖前土體加固與降水?？觾?nèi)土體加固應(yīng)與挖土過(guò)程中的工況相一致，它以裙邊加固為宜?；娱_挖前坑內(nèi)降水必須達(dá)兩周以上。開挖過(guò)程中也應(yīng)有明排水方案。5.4機(jī)械暗挖土（站廳層）當(dāng)上層結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即將日產(chǎn)加騰HD400、HD250坑道式平臂液壓式挖掘機(jī)調(diào)入取

8、土口，開始暗挖第一層土，先盡快將兩個(gè)取土口間約2530m的中間通道、這有利于運(yùn)輸和自然通風(fēng)。暗挖第二層土是由挖機(jī)從取土口一端朝另一端邊挖邊退。挖出的土由另一臺(tái)挖機(jī)駁運(yùn)至取土口。鋼支撐架設(shè)及時(shí)跟進(jìn)。每根支撐均可以在34小時(shí)安裝完畢（包括施加預(yù)應(yīng)力）。隨后混凝土墊層跟進(jìn)澆搗。5.5大底板挖土（站臺(tái)板）第12層挖土與站廳層基本相同。第三層挖土從取土口兩端同時(shí)開始。在臨時(shí)鋼支撐下導(dǎo)洞挖土，兩側(cè)裙邊土?xí)毫?。?dǎo)洞結(jié)束邊挖被動(dòng)土，邊跟進(jìn)混凝土墊層。5.6暗挖土過(guò)程中的深井降水不宜停，井管按結(jié)構(gòu)層設(shè)置多濾頭，隨著挖土深度下降而下降。5.7信息化施工基坑整個(gè)施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)按各工況情況保證監(jiān)測(cè)頻率和報(bào)表的及時(shí)性

9、。有異常情況立即報(bào)警。并分期提供監(jiān)測(cè)分析小結(jié)信息，以便了解位移、沉降趨勢(shì)。6、機(jī)具設(shè)備6.1.1機(jī)械設(shè)備W1001履帶式抓土挖土機(jī)，明挖土1m3以上各中液壓挖土機(jī)超長(zhǎng)臂，伸縮臂，滑臂等.6.1.2暗挖土用于取土口0.4m3、0.25m3坑道式平臂液壓式挖掘機(jī)（挖機(jī)排污必須達(dá)到排放要求）HD400:日本加騰 車高2.8m 車長(zhǎng)（不連臂）2.6m 車寬2.3m 回轉(zhuǎn)半徑5.6m 工作最低高度3.1m 自重11THD250:日本加騰 車高2.6m 車長(zhǎng)（不連臂）2.5m 車寬2.25m 回轉(zhuǎn)半徑5.2m 工作最低高度2.9m 自重8T6.1.3 15T以上自卸車。6.1.4 5DT以上汽車吊，8T汽

10、車吊各一臺(tái)。6.2.1 6m×1.2m路機(jī)箱6.2.2 挖土機(jī)的各種規(guī)格防陷路基箱6.2.3 手動(dòng)5T葫蘆、電焊機(jī)、氧氣、乙炔4套。6.2.4 排風(fēng)設(shè)備 風(fēng)機(jī)、送風(fēng)管等7、勞動(dòng)組織及安全勞動(dòng)力組織和管理必須根據(jù)進(jìn)度要求及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，制定并編寫詳細(xì)方案。7.1各工種一般需配備人員挖機(jī)駕駛 6人 人工清土 8人電焊工 6人 起重工 8人輔助工 5人 吊車司機(jī) 4人7.2采取本工法必須遵循上海市建筑工程的有關(guān)安全施工規(guī)程和規(guī)定。7.2.1挖土中嚴(yán)禁挖土設(shè)備和車輛碰撞其它設(shè)備、泵、深井管、樁管等。7.2.2嚴(yán)禁挖機(jī)直接在支撐上作業(yè)或跨越。7.2.3機(jī)械設(shè)備在半徑范圍內(nèi)有多于人員，操作人員應(yīng)

11、嚴(yán)格遵守有關(guān)操作規(guī)程。7.2.4通道上下有牢固的臨時(shí)扶梯。7.2.5配備足夠的消防器械。7.2.6做好施工監(jiān)測(cè)，信息指導(dǎo)施工。8、質(zhì)量要求根據(jù)“時(shí)空效應(yīng)”的理論進(jìn)行連續(xù)的有節(jié)奏的均衡施工。挖土12d，每日出土量300m3，板結(jié)構(gòu)施工10d,完成一作業(yè)層板結(jié)構(gòu)。整個(gè)施工過(guò)程必須以監(jiān)測(cè)信息指導(dǎo)施工。8.1.1坑底土除要求平整、達(dá)到標(biāo)高，不允許超挖，對(duì)超挖部分不得以虛土填補(bǔ)。8.2鋼支撐的施工要緊跟挖土施工作業(yè)，隨挖隨撐，及時(shí)施加預(yù)應(yīng)力無(wú)支撐暴露時(shí)間控制在68h內(nèi)。8.2.1在開挖前需備好合格的支撐及伸縮頭、預(yù)應(yīng)力油泵等配件。8.2.2支撐安裝中心標(biāo)高偏差20mm,支撐立柱的偏差±50mm

12、，水平、豎直偏差±30mm。9效益分析地下建筑物逆作法深基坑機(jī)械暗挖土工法，對(duì)多層地下室結(jié)構(gòu)不僅充分發(fā)揮了逆作法占地少、對(duì)環(huán)境不利影響小，同時(shí)機(jī)械挖土大大縮短了施工工期， 13個(gè)月完成車站全部項(xiàng)目（包括兩個(gè)風(fēng)井、三個(gè)出入口），并節(jié)省了可觀的保護(hù)建筑的監(jiān)護(hù)、維修費(fèi)用。10工程實(shí)例10.1車安路車站：總長(zhǎng)214.8m標(biāo)準(zhǔn)寬度19.20m?？偨ㄖ娣e9361.4m，標(biāo)準(zhǔn)段地下二層車站結(jié)構(gòu)高度為12.07m，基坑開挖深度14.87m，頂板覆土2.5m；換乘段地下三層，結(jié)構(gòu)高度18.754m?；娱_挖深度21.64m；車站兩端頭各設(shè)置一只端頭井，西端頭井凈尺寸12.5×21.4m，東

13、端頭井為擴(kuò)大端頭井凈尺寸為11.7×36.0m。基坑開挖深度分別為16.68m、16.26m。10.1.1水文、地質(zhì)資料：編 號(hào)分層層厚（m）層底標(biāo)高（m）11人工填土0.82.23.461.7121褐黃色粘土0.01.82.111.0422灰黃色粉質(zhì)粘土0.61.51.110.463灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土2.53.82.043.7641灰色淤泥質(zhì)粘土7.69.510.5911.9942灰色淤泥質(zhì)粘土（粘砂互層）1.02.011.8613.89511灰色粘土1.57.014.4918.86512灰色粉質(zhì)粘土4.710.023.4625.4953灰色粉質(zhì)粘土12.515.637.2939.

14、9954灰綠色粘土0.65.339.2943.3471灰綠色粘質(zhì)粉土1.12.040.5644.54地下水埋深為0.50.7m。71層灰綠色粘質(zhì)粉土及72層青灰色草黃色粉細(xì)砂，為上海地區(qū)第一承壓含水層，水位動(dòng)態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，該承壓水頭離地面埋深約為10米，不會(huì)對(duì)施工有影響。（見圖2地質(zhì)、水文剖面圖）。10.1.2站廳層挖土（站廳層4.25m凈高、挖土凈高4.80m）暗挖第一層土當(dāng)上層結(jié)構(gòu)的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即將0.4 m3，0.25m3坑道式挖機(jī)吊入取土口。開始暗挖第一層土由中間導(dǎo)洞挖土，洞的橫截面是T字型。從板底到挖土面的3.5m高的距離。中間810m寬左右。兩邊從板底下1.7m左

15、右，一人一手夠的著。兩翼4.0 m寬的小平臺(tái)。土的放坡度根據(jù)實(shí)際降水后的含水情況而定。留下的被動(dòng)土“平臺(tái)”是裙邊加固的較好土質(zhì)。該“平臺(tái)”能作為拆模平臺(tái)，安裝鋼支撐“水平”運(yùn)入軌道，安裝照明燈及排風(fēng)等設(shè)備。先盡快將兩個(gè)取土口間約2530m的通道打通，這有利與運(yùn)輸與自然拔風(fēng)。暗挖第二層土挖機(jī)由取土口一個(gè)方向的另一端邊挖邊退，挖出的土由另一臺(tái)挖機(jī)駁運(yùn)至取土口，挖至樓板墊層標(biāo)高，縱向段約3m多寬，立即跟進(jìn)架設(shè)鋼支撐。縱向3m多寬挖一撐一無(wú)疑縮短了基坑無(wú)無(wú)支撐暴露的時(shí)間和空間。一整夜以12h計(jì)算，可以挖34根縱向10m以上，每根支撐安裝均可以在34小時(shí)完成。隨即混凝土墊層跟進(jìn)，后道工序模板、鋼筋、混凝

16、土樓板澆搗，逐一跟進(jìn)。見圖3挖土橫剖面示意圖10.1.3大底板挖土（站臺(tái)層5.77m凈高、挖土凈高度6.8m）與頂板下第一次挖土用0.4m3、0.25m3坑道式平臂液壓挖機(jī)吊入取吐口相同，由中間導(dǎo)洞挖土。完畢之后由取吐口一個(gè)方向另一端邊撐邊退，挖至支撐底標(biāo)高，縱向3m挖完立即跟進(jìn)架設(shè)鋼支撐。從取吐口一端開始在臨時(shí)鋼支撐下導(dǎo)洞T形槽兩邊裙邊土?xí)毫?。?dǎo)洞結(jié)束邊挖被動(dòng)土，邊跟進(jìn)打混凝土墊層。一個(gè)取土口是出土，另一個(gè)取土口作為進(jìn)料口。隨后按模板、鋼筋、混凝土澆搗工序施工。以誘導(dǎo)縫為一個(gè)施工作業(yè)層，朝一個(gè)方向推進(jìn)施工， 一般一整夜12h出土量300m3400m3。見圖410.1.4取土口布置（見圖5取土

17、口平面布置圖）10.1.5分段分層挖土與支撐的布置（見圖4）10.1.6監(jiān)測(cè)成果（2002.1.112002.10.1） 東區(qū)110軸a 管線監(jiān)測(cè)S 上水 S01S04累計(jì)變化量為-5.6-8.6mmM 煤氣 m01m04累計(jì)變化量為-6.7-8.5mmD 電力 D1D04累計(jì)變化量為-7.1-8.5mmb 基坑外地表監(jiān)測(cè) JS01JS05累計(jì)變化量為-14.9-29.9mmc 基坑建筑物監(jiān)測(cè) F01F18累計(jì)變化量為-3.1-39.1mmd 圍護(hù)地墻測(cè)斜 Q01Q05、Q21Q26累計(jì)變化量為-3.31-9.47mm 西區(qū)1329軸a管線監(jiān)測(cè)S 上水 S05S10累計(jì)變化量為-6.5-9.5mmM 煤氣 m05m10累計(jì)變化量為-6.3-9.4mmD 電力 D05D10累計(jì)變化量為-6.7-9.8mmb 基坑外地表監(jiān)測(cè) JS06JS20、JS27JS42累計(jì)變化量為-2.9-35.6mmc 基坑建筑物監(jiān)測(cè) F19F50累計(jì)變化量為-5.7-43.4mmd 圍護(hù)地墻測(cè)斜 Q06Q20累計(jì)變化量為-9.95-25