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1前言
1.1工艺工法概述
盖挖逆作法是当今世界在交通繁忙的城市中心地区修建浅埋地铁车站,尤共是修建具有综合功能要求的地铁车站的一种有效方法。在修建地铁车站的多种工法中，盖挖法是一种常用的施工方法，而其中的盖挖逆作法是一种技术含量较高、施工较为复杂的施工技术。其路面敞口作业时间较短，对工程周边的商业及交通环境影响较小；其立柱结构本身作为围护结构的支撑体系分为钢管桩（柱）、H钢桩（柱），刚度较高，可显著减小围护结构及周边环境的变形；施工方法分为打入法（精度低）、湿作业钻孔安装法（有地下水时，精度居中）、干作业钻孔安装法（精度高）。盖挖逆作法造价介于明挖与暗挖之间，较为低廉。本工法采用钢管柱作为支撑，湿作业钻孔安装法进行阐述。
1.2工艺原理
先施工围护体系（桩、墙）和顶板的承重体系（中间柱），开挖土方至顶板结构底高程后，施做顶板并恢复周边环境，在顶板的防护下，依次开挖土方和自上而下施做结构，最终形成完整的永久结构。
2工艺工法特点
围护结构变形小，基坑安全，施工空间大，造价低，对地面影响小，可快恢复原有地面交通。
3适用范围
适用于临近既有线，建筑物比较密集，地面交通繁忙，场地条件狭窄，地质条件较差的深大基坑或平面形状比较复杂的基坑施工。
4主要技术标准
4.0.1《建筑桩基技术规范》JGJ94；
4.0.2《建筑工程施工质量验收统一标准》GB；
4.0.3《建筑基坑支护技术规程》JGJ；
4.0.4《地下铁道工程施工质量验收标准》GB；
4.0.5《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB；
4.0.6《地下工程防水技术规范》GB；
4.0.7《地下防水工程质量验收规范》GB；
4.0.8《喷射混凝土加固技术规程》CECS；
4.0.9《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB；
4.0.10《建筑基坑工程监测技术规范》GB；
4.0.11《大体积混凝土工程施工规范》GB。
5施工方法
先施工围护结构及结构钢管混凝土柱或型钢格构柱，施工顶板结构，并在顶板上预留出土口，自上而下完成土方开挖和边墙、中板及底板结构施工，最后进行顶板预留孔洞封闭、防水层铺设及顶板以上土方回填。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
盖挖逆作法施工工艺流程片6.2操作要点
6.2.1采用HPE液压垂直插入机定位钢管柱施工
1主要施工方法
以钢管柱底不封闭为例：在钢管柱底部基础桩钢筋笼下放完成后，吊运HPE液压垂直插入机至桩孔上，在插入机的顶部的操作平台上将吊运的钢管柱插入桩孔中并用插入机里的液压环箍固定，通过插入机将钢管柱插入至设计标高后，导管经钢管柱内部下放至桩底，通过采用不同标号砼置换技术，实现桩柱同步施工，通过在与柱顶连接的工具柱底部设置溢浆口，保证水下砼连续灌注时泥浆能完全溢出，确保桩柱混凝土质量。
对于封底的钢管柱，其施工工艺流程会在工序顺序上有改动，如封底则需先浇筑桩基混凝土然后吊运插入机进行钢管柱插入，且浇筑钢管柱柱内混凝土时不用在外围桩孔回填碎石。
2施工工艺流程（以不封底钢管柱为例）
桩基成孔—吊装桩钢筋笼—HPE插入机就位—吊装钢管柱—下放导管—灌注桩基水下C35砼至桩顶标高—空桩部分反压回填级配碎石—灌注钢管柱核心C60砼至柱顶—混凝土初凝后移除HPE插入机。
钢管柱定位流程相关图示3钢管柱加工
钢管柱加工质量是其施工垂直度的首要保证，应严格要求加工厂家按图施工。因HPE液压垂直插入机自身高度约有4m，如设计图中钢管柱顶标高不能达到插入机液压环箍的高度则需将钢管柱加长，采用在钢管柱顶焊接与之同直径的5m长工具管的方法将其接长（见下图所示）。为保证垂直度和焊接质量，工具管也应尽量在工厂定制加工。
工具管与钢管柱连接示意图加工好的钢管柱1加工好的钢管柱24钢管柱吊装、插入
待桩基钢筋下放到位，在其上钢护筒四周放好定位标点，吊运HPE液压垂直插入机以及相关辅助设备至相应位置，待钢管柱吊至插入机中用环箍卡好后即可开始插入作业。
5钢管柱基础桩及柱内混凝土灌注
本工程一桩一柱混凝土有两种不同标号，基础桩身混凝土为C35，钢管柱混凝土为C60。水下混凝土浇灌过程进行C35砼与C60砼置换，施工按照以下步骤进行：
第1步：导管通过钢管柱内伸入桩底以上约mm，安装隔水栓，浇筑C35基础桩身混凝土，确保导管埋入深度不小于2m；
第2步：桩身混凝土浇至钢管柱下2m时，确定导管埋入混凝土不小于1.5m，开始浇筑C60混凝土；
第3步：高标号混凝土连续浇筑至基础桩顶以上0.5m时，沿钢管立柱外围向孔桩壁内按3：7人工投放砂石料，反压钢管立柱外围混凝土，使其不得继续上升，钢管立柱内的混凝土连续浇筑。投放砂石料时应分层、对称填灌，尽可能与钢管内的混凝土浇筑同步进行，砂石回填至钢护筒底部。
第4步：钢管立柱内C60混凝土连续浇筑至柱顶标高以上0.5m，并让顶部的浮浆从溢浆口溢出。
第5步：混凝土浇筑完成，抽排护筒内泥浆，待混凝土初凝后移开HPE插入机，人工卸除工具管。
6.2.2逆作结构顶、中板施工（地膜法）
1土胎膜选用
根据工程地质条件，在土层上施工土胎膜及混凝土结构容易引起结构不均匀沉降，因此应做好基坑开挖过程中的降水以及上层滞水的疏排工作，确保土面干燥。土胎膜选用：10cm碎石+8cmC20细石砼+2cm厚1:2.5砂浆找平层+5mm层三合板（刷脱模剂）。对局部软弱部位采用三七灰土换填处理，以保证地膜的强度、刚度，最大限度的减少施工过程中的不均匀沉降。
2地膜施工方法
1）机械开挖至设计板底标高，由人工清底至土模所需的高度，严禁超挖，保持原状土。
2）回填10cm厚碎石并碾压，然后铺8cm厚细石砼，再抹2cm厚1:2.5砂浆找平层，对于顶纵梁及边墙处土模采用mm厚砖墙+5cm厚砂浆抹面，对板、梁跨中处按照规范设置L/预拱度，土模顶面高程提高2cm作为预留沉降量。
3）脱模方法：土胎膜砼干燥达到强度后，采用射钉安装铺设5mm厚层木板，表面刷脱模剂。
3部分逆作侧墙施工方法
侧墙位置按主筋连接接头要求长度尺寸局部挖深，一般多挖1m左右的深土然后用砂回填，侧墙的竖向主筋向下插入砂坑槽内，满足下层侧墙竖向主筋机械连接尺寸要求。在施工下层侧墙时，其竖向主筋与上层预留插筋对齐采用机械接头连接，使得上下层钢筋始终保持垂直一致。
顶、中板地膜施工示意图6.2.3逆作结构顶、中板施工（矮支架法）
1施工方法
在车站盖挖逆作法工况下时，在基坑围护结构受力检算允许条件下，开挖土方至板下2.3m，进行地基土压实后，浇筑厚10cm混凝土垫层，然后搭设2m高满堂支架矮支架，铺设方木、模板，施作结构板。
2垫层施工
垫层为厚10cm的C20混凝土，在地质情况较差地方要提前进行换填处理，标高按设计要求控制在5cm以内，垫层混凝土施工过程中，纵横向每隔5m设置一标高控制线，严格控制垫层表面标高。
1）垫层浇筑前及结构施工期间，将地下水控制到垫层底以下1.0m左右。
2）车站开挖至逆作垫层下标高0.3m时，用人工配合挖掘机进行基底清理，避免扰动原状土。施工段两侧设截水沟和集水坑，防止基层浸泡变软导致结构施工期间垫层下沉变形。
3）为防止结构板混凝土施工时两端土体隆起，垫层向底板施工分段外延伸2.0m以上。
4）根据预先埋设的标高控制桩控制垫层施工厚度满足设计要求，并及时收面、养生，确保垫层面无蜂窝、麻面、裂缝，垫层施工允许偏差执行。
3矮支架搭设
根据支架选用类型，按支架计算间距要求进行支架搭设，按规范要求进行扫地杆、纵横剪刀撑，支架杆件应确保连接牢固，确保整体受力及稳定性。
4模板安装
支架搭设完成后安装顶托，再铺设主楞（方木*mm
mm）、模板，保证模板铺设完成后的标高及平整度，加固顶托及支架。结构顶、中板矮支架施工示意图6.2.4逆作结构侧墙施工
结构侧墙采用从上到下顺序逆作或从下到上顺做施工。
1墙体模板
采用三角大钢模或可移动式模板台车。
2墙体混凝土浇筑及振捣
逆作结构墙体较厚，墙顶浇筑口较小且钢筋密集，插入式振捣棒的棒体柔软，无法送到较远的背土侧，为保证振捣效果，在浇筑口架设一个简易的可旋转支架，将捣固棒送到迎土侧后下放至混凝土内进行振捣。支架由钢筋或钢管中部焊接开口式转轴而成，转轴悬挂在墙体的分布筋上，便于随时调整振捣位置和振捣角度，支架的末端设置封闭环箍，环箍内径略大于振捣棒外径，便于振捣棒上下调整高度。
3墙顶施工缝处理
1）上部先浇混凝土施工时，使墙、板施工缝部位迎土侧混凝土低于背土侧mm，在墙体混凝土浇筑时既方便混凝土自动流入流入重填密实，也便于振捣过程中气泡能够顺利排出。
2）支设墙模时，为防止墙、板之间的施工缝混凝土无法密实，将墙模顶部由密贴方式调整为敞开方式，在大块钢模顶上支设mm高的斜模，模板顶高于施工缝mm，既方便混凝土入模，又能充分填充混凝土振捣过程中因塌落而产生的墙顶缝隙，保证施工缝充填密实。因支设倾斜模板造成多浇筑的楔形混凝土在初凝后立即凿除并修整表面。顶板上采用可以与结构密实粘贴的聚氨酯涂料，并且在拐角增设一层同材质的防水层；与各层板结构交接部位进行凿毛处理并涂刷一道水泥基渗透结晶型刚性防水层，利用其遇水逆向渗透作用提高混凝土的抗渗性能。
3）为确保逆作结构缝密实，在浇筑至墙顶mm时，改用同标号的微膨混凝土进行封顶。施工缝部位，在条件允许的情况下采用mm钢板腻子止水带进行防水密封处理，在不能采用钢板腻子止水带部位，采用30mmx20mm遇水膨胀橡胶条进行防水密封处理。在层板与边墙间的水平施工缝部位，采用预埋φ30管注浆的方式进行强防水处理。在变形缝部位，结构内部采用mm宽的中埋式PVC止水带进行防水处理，外侧采用背贴式橡胶止水带进行处理。
6.2.5土方施工
1基坑开挖程序及原则：测量放线→分层开挖→修整边坡→基底整平→留足预留土层→人工清理预留土层（中板位置）。
2根据本工程的特点及土质情况，拟采用基坑内人工配合小型反铲挖掘机开挖，结构板预留出土口，在地面基坑两侧采用液压抓斗垂直提升出土。
3土方纵向约20m进行分段开挖，保证中板的分段施工距离。
6.2.6底板施工
每开挖一段土方就施工一段底板，防止了大面积开挖土方引起中板及钢管柱受力过大发生沉降。底板厚度大，应按大体积混凝土施工要求进行控制，加强混凝土的振捣、养护，防止混凝土开裂。
7安全措施
7.1主要安全风险分析
钢管柱吊装及安装变形风险、支架垮塌。
7.2保证措施
7.2.1钢管柱自重较大，吊装作业时严格遵守吊装作业规程，确保吊装安全；HPE液压插管机抱箍安装钢管柱时，加强油泵压力控制及检查，防止抱箍松动导致钢管柱滑落；
7.2.2开挖下一层土方时，应待上一层逆作梁板结构砼强度达到设计强度后才能进行。土方开挖时，不能紧挨中间钢管柱单边开挖，应沿钢管柱四周平衡开挖，以减少土方对中间钢管柱的压力，避免产生不必要的变形。
7.2.3结构支架搭设严格按方案进行，同时加强监测，以信息化指导施工。
12.应用实例
12.1工程简介
地铁九号线土建工程六里桥站为九、十号线换乘车站，六里桥站位于京石高速公路与规划八一厂西路相交路口南侧。九号线线路横跨规划八一厂西路，呈东西走向；十号线线路沿规划八一厂西路道路下设置，南北走向，两线在此实现换乘。九号线六里桥站为双层侧式站台，十号线为三层岛式站台，九号线线位在上，十号线线位在下，两站“十”字“岛一侧”换乘。
综合换乘厅平面形状为圆盘形，直径为80m，地下二层结构（十号线通过段地下三层），总高为15.5m，覆土厚度为2.90m,采用结构外环13m范围盖挖逆作法施工。
8.2施工情况
综合换乘厅地下一层和二层为直径80m的圆形结构，地下三层为矩形框架结构，采用盖挖逆作法施工。由于基坑跨度大，无法采用内支撑体系；而地面的后期开发需求又不允许基坑使用锚索等支护体系，为保证施工安全且便于施工，运用盖挖逆作法施工工艺取得了巨大成功。在具备钢管柱人工挖孔桩部分施工条件的前提下，增加物资、机械、人员等，将30个钢管柱同时开始施工，确保施工进度。年11月20日～年12月30日钢管柱人孔挖孔桩施工；年12月08日～年01月10日钢管柱柱下桩基施工；年12月13日～年02月10日钢管柱安装定位；年6月7日完成主体结构盖挖逆作施工。
8.3工程结果评价
盖挖逆作法施工工艺，在保证安全的同时，充分利用了有限的作业空间；钢管柱上下口定位充分利用了结构自身的特点，避免了复杂、低效的方式，将施工成本控制到最低，同时将施工质量提高了一个层次；
逆作部位墙、板结合部通过增加倾斜模板的方式，既保证混凝土填充密实，又避免了施工缝反复注浆加固却收效甚微的情况，施工质量得到进一步提升。在保质保量的同时，因其简便易行、成本投入较低，得到各方的好评
钢管柱定位外环顶板钢筋绑扎地下二层钢管柱施工地下一层内环中板装修效果