深圳地铁科学馆站

1. 深圳地铁科学馆站采用盖挖顺作法施工的关键技术并对临时路面系统的功能和设计进行了检算和讨论。应用量测技术对基坑的力学参数变化、支护结构的应力应变进行全过程的量测，保证了车站盖挖顺作法的成功实施。深圳地铁科学馆站采用盖挖顺作法施工的关键技术并对临时路面系统的功能和设计进行了检算和讨论。应用量测技术对基坑的力学参数变化、支护结构的应力应变进行全过程的量测，保证了车站盖挖顺作法的成功实施。 深圳地铁科学馆站

2. 深圳地铁大剧院（不含车站）至科学馆站（含车站）段，全长1343.387双线m，被编为深圳地铁一期工程5标段。由两个单位工程即科学馆站和大剧院至科学馆站区间隧道组成，是全线土建投资额最大的一个标段（合同价2.005亿元）。深圳地铁大剧院（不含车站）至科学馆站（含车站）段，全长1343.387双线m，被编为深圳地铁一期工程5标段。由两个单位工程即科学馆站和大剧院至科学馆站区间隧道组成，是全线土建投资额最大的一个标段（合同价2.005亿元）。 • 科学馆站全长222.5m，为10m岛式车站。双层双跨（局部三跨）钢筋混凝土框架结构，外包宽度19.1m，结构高度12.64m，设有4个风道和4个出入口，车站埋深（顶板）3.1~3.7m。 工程概况

3. 大剧院至科学馆站区间主要由左、右两条单线隧道组成，线间距13.2m～17.2m，左线隧道长1144.717m，右线隧道长1135.693m、埋深10~19m。区间隧道平面设计还有缩短单渡线和2#线联络线预留接口一处。隧道结构设计：单线段为马蹄形断面，宽6.3m，高6.6m；缩短单渡线和联络线接口采用三洞三线、双洞双线结构，以变截面大跨隧道相连接。开挖宽度大（分别为19.901m，12.566m和12.848m），接口变换频繁，结构复杂多变。

4. 创新点 • 军用梁路面支护系统

5. 临时路面系统的施工与交通疏解 第一次围挡，将北侧人行道拓宽4.25米作为行车道，占用南侧三车道(宽11.25米)及人行道，东西向长230米。施工南侧主体围护桩、出入口及风道围护桩、出入口及风道路面系统

6. 第二次围挡，占用北侧两车道，其余六车道和南侧人行道拓宽4.25m增加一个机动车道，保证有七个车道，施工北侧人工挖孔桩、桩顶冠梁及北侧风道、出入口临时路面系统

7. 第三次围挡，施工占用北侧维护桩以南深南大道中部11.5米范围，北侧保证两车道，南侧保证五车道，拼装北侧军用梁，并施工两端相应的挖孔桩及冠梁第三次围挡，施工占用北侧维护桩以南深南大道中部11.5米范围，北侧保证两车道，南侧保证五车道，拼装北侧军用梁，并施工两端相应的挖孔桩及冠梁

8. 第四次围挡，施工占用南侧维护桩以北深南大道中部11.5米范围，南侧保证两车道，北侧保证五车道，拼装南侧军用梁，并施工两端相应的挖孔桩及冠梁第四次围挡，施工占用南侧维护桩以北深南大道中部11.5米范围，南侧保证两车道，北侧保证五车道，拼装南侧军用梁，并施工两端相应的挖孔桩及冠梁

9. 在地下构筑物顶板覆土较浅、沿线建筑物过于靠近的情况下，为防止因基坑长期开挖而引起地表明显沉陷危及临近建筑物的安全；或是为了避免盖挖顺筑法两次占用道路的弊病，可以采用盖挖逆筑法施工。 盖挖逆筑法

10. 首先在地面向下做基坑的围护结构和中间桩柱（通常围护结构仅做到顶板搭接处，其余部分用便于拆除的临时挡土结构围护），然后可以在地面开挖至主体结构顶板底面标高，利用未开挖的土体作为土模，浇筑形成地下结构的永久顶板。该顶板同时也形成了围护结构的第一道强有力的支撑，起到了防止围护结构向基坑内部变形的作用。首先在地面向下做基坑的围护结构和中间桩柱（通常围护结构仅做到顶板搭接处，其余部分用便于拆除的临时挡土结构围护），然后可以在地面开挖至主体结构顶板底面标高，利用未开挖的土体作为土模，浇筑形成地下结构的永久顶板。该顶板同时也形成了围护结构的第一道强有力的支撑，起到了防止围护结构向基坑内部变形的作用。 盖挖逆筑法的施工步序

11. 在顶板上回填土后将道路复原，可以铺设永久性路面，正式恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行：自地下1层开始，按照－l、－2、－3……的顺序，自上而下逐层开挖，每挖完一层，即浇筑本层的底板（同时也是下一层的顶板）和边墙，逐层建造主体结构直至整体结构的底板。在这种情况下，永久结构是在盖挖的方式下自上而下逆向建成的，称为盖挖逆筑法。

12. 盖挖逆筑法施工示意图 第五步 恢复全部地面,开挖地下一层并施作楼板 第一步 施作一侧地下连续墙及中间桩 第二步 开挖一侧基坑并施作顶板 第三步 恢复一侧路面后施作另一侧地下连续墙及中间桩 第六步 开挖地下二层并施作底板 第四步 开挖基坑并施作顶板

13. 盖挖逆筑法的边墙形式 盖挖逆筑法结构的边墙可以有两种不同的形式： 单层墙 双层墙

14. 是以临时支护结构（地下连续墙或经过锚喷连接的护壁桩形成的侧壁）直接作为永久结构的侧墙；是以临时支护结构（地下连续墙或经过锚喷连接的护壁桩形成的侧壁）直接作为永久结构的侧墙； 单层墙

15. 是把临时支护结构（地下连续墙或经过锚喷连接的护壁桩形成的侧壁）作为承受施工期间荷载的主要结构，而在它们的内侧、在防水层的内部，浇筑永久结构的承力侧墙。是把临时支护结构（地下连续墙或经过锚喷连接的护壁桩形成的侧壁）作为承受施工期间荷载的主要结构，而在它们的内侧、在防水层的内部，浇筑永久结构的承力侧墙。 双层墙

16. 单层墙的形式往往用于覆土较浅的小型地下通道。单层墙的形式往往用于覆土较浅的小型地下通道。 双层墙的形式多用于重要的多层大型地下建筑，例如地铁车站。北京地铁复－八线永安里车站就是采用钻孔灌注桩作为围护结构、内部浇筑独立边墙的双层边墙的盖挖逆筑法结构的成功实例

17. 图1 北京永安里地铁车站盖挖逆筑法结构示意图

18. 双层边墙结构，其各层底板的钢筋伸入侧墙浇筑为一体即可，单层边墙结构，其各层底板的钢筋多采用与护壁桩上预留外露钢筋或在地下连续墙上预留外露连接钢板连接后浇筑为一体的方式解决（见图2）。

19. 图2 板、墙钢筋的连接方法

20. 盖挖逆筑法施工所形成的结构最大的特点是：其主体结构是自上而下逆向建成的。因此与其它方法相比，盖挖逆筑法带来了一系列特定的关键技术问题：盖挖逆筑法施工所形成的结构最大的特点是：其主体结构是自上而下逆向建成的。因此与其它方法相比，盖挖逆筑法带来了一系列特定的关键技术问题： (1) 施工阶段和使用阶段结构的受力转换问题 盖挖逆筑法建成的永久结构的边墙、底板在施工阶段和使用阶段的受力状态和内力形式很不相同。 盖挖逆筑法施工的技术要点

21. 对于采用双层墙的形式修建的地下构筑物，上面各层的内侧墙在浇筑初期（由于采用了微膨胀混凝土材料）一般为竖向受压；而在下层开挖时，由于要负担下一层的顶板的重量而变为竖向受拉；在结构竣工投入使用并完成最终沉降后，内侧墙竖向仍应受压。除了最上层顶板外，其余各层顶板在本层施工时上挠，在下层施工时下挠。受力状态的变化在结构各部分所形成的组合应力更为复杂。

22. 图4所示即为采用盖挖逆筑法修建的一个单跨双层地下结构施工过程中，结构顶板和地下一层边墙应力变化过程。图4所示即为采用盖挖逆筑法修建的一个单跨双层地下结构施工过程中，结构顶板和地下一层边墙应力变化过程。 因此，依靠量测监控技术，把握好施工各阶段结构的受力体系转换，保证结构在施工和使用过程中均处于安全工作状态，是盖挖逆筑法施工的第一个技术关键。

23. (2)结构各部位的连接和节点形成问题 采用盖挖逆筑法修建结构，顶板与围护结构、顶板与内侧墙、层间底板与内侧墙、层间底板与中柱之间连接的可靠性和合理性是施工过程中应特别注意的问题。采用双层墙的地下构筑物，各层形成的顺序一般为：顶板－底板－边墙。底板和边墙的连接可以按常规施工方法，靠底板钢筋伸入边墙，并采用分步浇筑解决。但由于边墙是在上部顶板混凝土达到设计强度后由下向上浇筑的，后浇筑的边墙顶面与顶板底的结合面常因边墙混凝土的收缩等原因可能出现数毫米宽的缝隙，对结构的强度、耐久性和防水性造成不良影响。

24. 因此对顶板（或层间板）与边墙的结合处要特别处理：因此对顶板（或层间板）与边墙的结合处要特别处理： 在采用土模法浇筑顶板（或层间板）前通常在土模边缘边墙的设计位置，向下挖出浅槽，以便在顶板浇筑时形成边墙顶部的加腋，同时按设计要求在槽内向下层土体内插入竖向钢筋，作为顶板（或层间板）与边墙的预留连接钢筋。

25. 图5 盖挖逆筑法边墙的插入钢筋

26. （3）差异沉降诱发内力的问题 采用盖挖逆筑法修建地下结构，常常为了减少围护结构的变形和内力、加快施工进度、加快横向临时支撑周转，而在各层底板和侧墙的施工中采用沿开挖空间长度方向的“抽条施工”或“倒仓施工”法。 这种施工方法虽可提高效率，但是各段结构先后成形，会出现因已浇筑的结构未达到设计强度或尚未形成完整、合理的结构就承受较大荷载导致各空间段的差异沉降和所诱发的次生内力，进而可能导致结构局部开裂或损坏的问题。

27. （4）结构防水层分阶段形成问题 防水处理是盖挖逆筑法施工的技术难点：采用盖挖逆筑法施工时，若采用单层墙或复合墙，结构的防水层往往要被围护结构穿透，很难做好。只有采用双层墙，即围护结构与主体结构完全分离，无任何连结钢筋，才能在两者之间铺设完整的防水层。即使是这样，防水层的施作也有两个难点：

28. ① 结构的顶板和围护结构顶部形成刚性连接，顶板上层的防水层无法绕过围护结构顶部和边墙的防水层搭接，通常只能采用外包的方式解决

29. ② 在施工上一层结构的外防水层时，必须先在该层底板外缘挖出窄槽，将向下延伸的防水卷材暂时置于窄槽内，以便于施工下一层结构时搭接。

30. 除此之外，中桩的成孔和中柱的精确定位、提高顶板底部表面质量的的脱模措施、边墙狭小空间内钢筋连接所用的专用设备、量测监控技术的应用等等问题都是盖挖逆筑法施工特有的技术问题。除此之外，中桩的成孔和中柱的精确定位、提高顶板底部表面质量的的脱模措施、边墙狭小空间内钢筋连接所用的专用设备、量测监控技术的应用等等问题都是盖挖逆筑法施工特有的技术问题。

31. 盖挖半逆筑法和盖挖顺筑法相似，也是在开挖地面、完成顶层板及恢复路面后，向下挖土至地下结构底板的设计标高，先建筑底板、再依次向上逐层建筑侧墙、楼板。但是与盖挖顺筑法的区别在于，盖挖顺筑法所完成的顶板是将来要拆除的临时性盖板，而不是永久结构的顶板；而盖挖半逆筑法所完成的顶板就是地下结构的顶部结构。因此，在地下结构完成后就不必要再一次挖开路面。 盖挖半逆筑法

32. 对撑 盖挖半逆筑法施工示意图 路面 原有路面 混凝土垫层 第五步 完成地下结构 第四步 自上而下，逐层修筑地下结构 第二步 地面开挖，施工结构顶盖 第三步 逐步开挖，并加临时支撑 第一步 围护结构施工

33. 盖挖半逆筑法吸收了盖挖顺筑法和盖挖逆筑法两者的优点，可以避免进行地面二次开挖、减少了对交通的影响；除地下一层边墙和顶板为逆筑连接外，其余各层均为顺向施工，减少了结构的应力转换，对结构的整体性和使用寿命有利，结构的防水施工也变得简单可靠。 盖挖半逆筑法的特点

34. 盖挖半逆筑法用于结构宽度较大、并有中间桩、柱存在的结构时，多道横撑和各层楼板的相互位置关系、施工交错处理、横撑的稳定性保证都是应当注意的问题。盖挖半逆筑法用于结构宽度较大、并有中间桩、柱存在的结构时，多道横撑和各层楼板的相互位置关系、施工交错处理、横撑的稳定性保证都是应当注意的问题。 此外，在施工阶段，中桩和顶板中部已有力学连接，顶板边缘与围护结构连为一体，但各层却是自下而上依次建成，各层结构重量的一部分将通过楼板传递到中柱上。中柱的受力变化比较复杂、结构的总体沉降也比较复杂。设计阶段全面考虑、施工阶段现场观测，防止结构在中柱周围出现受力裂缝是十分必要的。

35. ◆ 适用范围 ◆ 分类 ◆ 暗挖PBA工法 ◆ 施工步序 ◆ 特点 暗挖法

36. 适用范围 暗挖法施工的全部作业均在地下进行。 适用于结构顶部具有一定厚度的覆土、且地面无条件明挖或盖挖的情况。 分类 暗挖法车站结构的施工，有暗挖导洞法和暗挖PBA法两种可以选择。

37. 暗挖PBA工法 PBA工法是近年发展起来的一种新型的软土地层地下结构浅埋暗挖施工方法，在北京地铁复－八线中被采用。其主要思想是将明挖、盖挖及暗挖导洞法有机结合起来，发挥各自的优势，在暗挖小导洞中施作桩（P:PILL）、梁（B:BEAM)形成主要传力结构，暗挖形成拱支护（A:ARC)，类似于盖挖法的顶盖，在其保护下进行基坑开挖、衬砌和内部结构混凝土的浇筑作业。此法对于施工多层多跨结构，其优越性更为突出。

38. 暗挖PBA工法的施工步序 第四步 开挖上部土体并施作内衬及楼板 第六步 施作内衬及底板，拆除横撑 第五步 开挖下部土体，架设横撑 第二步 施作边桩、中柱及纵梁 第三步 开挖拱部并施作初衬 第一步 开挖小导洞

39. 采用灌注桩作为侧壁支护，其施工快捷、灵活、安全，地面有条件时，亦可在地面进行灌注桩的施工。顶、底小导洞施工技术成熟、安全可靠，由于各导洞间具有一定距离，故可同步进行导洞施工，施工干扰小，各导洞内的柱、纵梁也可同时作业。拱部支护形成后，即可在其保护下进行大面积作业（如同盖挖法一样），内部无需进行地层加固等辅助措施，作业效率高，施工中亦便与地下水的处理。同时，由于整个施工中的支护转换单一，施工引起的地面沉降相对较小。采用灌注桩作为侧壁支护，其施工快捷、灵活、安全，地面有条件时，亦可在地面进行灌注桩的施工。顶、底小导洞施工技术成熟、安全可靠，由于各导洞间具有一定距离，故可同步进行导洞施工，施工干扰小，各导洞内的柱、纵梁也可同时作业。拱部支护形成后，即可在其保护下进行大面积作业（如同盖挖法一样），内部无需进行地层加固等辅助措施，作业效率高，施工中亦便与地下水的处理。同时，由于整个施工中的支护转换单一，施工引起的地面沉降相对较小。 暗挖PBA工法的的特点

40. 各种施工方法的比较 表1 各种施工方法综合比较表

41. 通过表1可以看出，明挖、盖挖法无论从施工难度、施工工期、结构防水质量及土建工程造价等方面均具有明显的优势。通过表1可以看出，明挖、盖挖法无论从施工难度、施工工期、结构防水质量及土建工程造价等方面均具有明显的优势。 因此，地下结构的施工方法应首先考虑采用明挖或盖挖法施工，仅在受各种条件限制，无法明挖或盖挖施工时才考虑采用暗挖法施工。