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1、城市大型地下空間結(jié)構(gòu)頂進施工法【摘要】本文提出了城市大型地下空間結(jié)構(gòu)施工的板、墻、柱頂進施工工法。同時指出該工法具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性和施工實用價值。井以地鐵五號線燈市口車站主體結(jié)構(gòu)施工為例，從施工方法、施工工序、以及工期和造價等方面介紹了板、墻、柱頂進施工工法的過程?！娟P(guān)鍵詞】頂進箱涵結(jié)構(gòu)地下空間板、墻、柱工法1引言隨著城市化進程急速加快，城市人口高度集中，交通量迅猛劇增，有限的城市空間“負載累累”，城市環(huán)境問題日益嚴重。開發(fā)地下資源，建設地下工程，向地下要空間，已成為解決城市用地嚴重不足的一個發(fā)展趨勢。一些專家曾預言，21世紀將是地下空間大發(fā)展的世紀。盡管人們
2、已認識到超前規(guī)劃，合理開發(fā)地下空間資源非常重要，但受近期經(jīng)濟發(fā)展的制約，地下工程總是首先從城市繁華地區(qū)或地段開始建設。因而，開發(fā)城市地下工程暗作施工技術(shù)是加快地下工程建設的重要途徑之一，也是我們土木工程建設者的—個重要任務。目前暗作施工法一般有礦山法、頂管法、盾構(gòu)法等等，但按每個工程項目所在的地區(qū)與特點又派生出淺埋暗挖法、PBA法、鉆爆—頂管復合隧道施工法、蓋挖法等各具特色的施工方法。隨著城市地下空間的深度開發(fā)，為有效的利用地下空間資源，大深度、大斷面的地下工程不斷被設計人員所采用，并成為一種發(fā)展趨勢。對于大型地下空間的施工而言，采用上述單一工法，技術(shù)上或經(jīng)濟上
3、總有一定局限性，應研究在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎上，經(jīng)過技術(shù)擴展，可進行大型或超大型地下空間的施工方法。日本是開發(fā)地下空間較超前的國家之一，在20世紀80年代末期，僅地下商業(yè)街的使用面積就已超過82萬平方米，地下工程施工技術(shù)相當發(fā)達。20世紀90年代，筆者在日就職期間參與過采用“管棚法”技術(shù)施工大斷面隧道的施工管理(該隧道開挖面積約90平方米，長度近100m）。此外，還跟隨原在日本國鐵研究所工作過的著名盾構(gòu)專家植野老先生(現(xiàn)已去世)，共同研究過利用小型矩形盾構(gòu)施工大型地下空間的施工技術(shù)。此項技術(shù)現(xiàn)經(jīng)日本其他企業(yè)研究和開發(fā)，已應用到實際工程中。如東京高速川崎縱橫線KJ1
4、25工區(qū)(B，C)通風道即采用該工法(Multi-MicroShieldTunnel簡稱MMST工法)施工。其過程可簡述為采用縱橫各一臺小型矩型多刀盤盾構(gòu)機，先施工通風道框架結(jié)構(gòu)，再挖棄通風道框架結(jié)構(gòu)內(nèi)土體，最后完成通風道施工。小型矩型多刀盤盾構(gòu)機刀盤外形和“MMST工法”施工順序示意圖如下。采用“MMST工法”可施工超大型地下空間建筑，是大型地下工程暗作施工的—個好工法，特別是節(jié)點處理技術(shù)構(gòu)思極為巧妙。但是該工法設備投入過多，施工占地面積大，而且地下空間結(jié)構(gòu)斷面不足夠大時，經(jīng)濟性不理想，因而目前在我國較難推廣。5筆者由日本回國后，一直沒有放棄對城市地鐵車站、地
5、下存車場、地下商場以及地下影劇院等大型地下空間暗作施工工法的研究。一個具有生命力的地下空間結(jié)構(gòu)暗作施工工法，必須是技術(shù)超前可行，施工安全可靠，經(jīng)濟符合國情。針對北京地鐵五號線和四號線均位于城市繁華地區(qū)，掘胭難，地面交通和商業(yè)活動干擾嚴重，而車站(隧道也如此)埋深不大，地下水位較低等特點，筆者提出車站暗作施工的板、墻、柱頂進施工工法的設想。認為采用此工法施工地鐵車站有較好的技術(shù)經(jīng)濟性，符合我國國情。2板、墻、柱頂進施工工法概要2．1板、墻、柱頂進施工工法概述及工法特點板、墻、柱頂進工法吸收了“管棚法”和日本“MMST工法”的原理及節(jié)點處理技術(shù)，利用“頂管技術(shù)”施工
6、設備小巧靈活，操作簡便的特點，同時引入地面建筑物結(jié)構(gòu)受力體系的一些概念與技術(shù)，拓寬了暗作法施工地下空間結(jié)構(gòu)的范圍。此外，采用鋼筋混凝土預制構(gòu)件作為圍護結(jié)構(gòu)，大大提高了地下工程的施工質(zhì)量。本工法的基本原理和做法是：采用頂進施工技術(shù)水平頂進頂板箱涵，構(gòu)成頂板初期結(jié)構(gòu)，進而在水平箱涵內(nèi)垂直向下頂進箱涵(即邊墻和中柱)，然后按梁板(井字梁)結(jié)構(gòu)體系完成鋼筋混凝土頂板結(jié)構(gòu)施工。頂板和邊墻、中柱均為剛結(jié)，共同組成空間結(jié)構(gòu)受力體系。在此結(jié)構(gòu)體系的支護下，挖棄結(jié)構(gòu)內(nèi)部土休和按內(nèi)部分隔空間要求進行混凝土結(jié)構(gòu)施工。頂進的箱涵采用節(jié)點處理技術(shù)施工(包括頂板與邊墻結(jié)構(gòu))后形成的空間結(jié)構(gòu)
7、體系，在設計上考慮其能夠承受初期和永久荷載，因此不需要在開挖土體之后再在邊墻內(nèi)側(cè)及頂板底部施做內(nèi)襯。奉工法具有以下特點：(1)結(jié)構(gòu)體系受力明確，體系轉(zhuǎn)換簡單；(2)所有的頂進施工和開挖土體均在完整結(jié)構(gòu)的保護下進行，故施工安全可靠；(3)工程質(zhì)量易于控制，結(jié)構(gòu)可靠性大大提高；(4)可避免對地面交通的干擾和減少對周邊環(huán)境的影響；(5)雖然最終完成地下空間結(jié)構(gòu)斷面較大，但由于采用小斷面頂進施工，地面沉降值較小；(6)施工設備投入較少，同時幾乎沒有廢棄物，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性；(7)適合結(jié)構(gòu)長度不大于300m、結(jié)構(gòu)埋深不超過30m的多層多跨地下工程施工。2．2本工法所適
8、用的結(jié)構(gòu)體系如前所述，奉
