摘要：本文提出了城市大型地下空間結構施工的板、墻、柱頂進(jìn)施工工法。同時(shí)指出該工法具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性和施工實(shí)用價(jià)值。井以地鐵五號線(xiàn)燈市口車(chē)站主體結構施工為例，從施工方法、施工工序、以及工期和造價(jià)等方面介紹了板、墻、柱頂進(jìn)施工工法的過(guò)程。

　　關(guān)鍵詞：頂進(jìn)；箱涵；結構地下空間；板、墻、柱工法

　　1、引言

　　隨著(zhù)城市化進(jìn)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(wèn)題日益嚴重。開(kāi)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(gè)發(fā)展趨勢。一些專(zhuān)家曾預言，21世紀將是地下空間大發(fā)展的世紀。盡管人們已認識到超前規劃，合理開(kāi)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或地段開(kāi)始建設。因而，開(kāi)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(gè)重要任務(wù)。目前暗作施工法一般有礦山法、頂管法、盾構法等等，但按每個(gè)工程項目所在的地區與特點(diǎn)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(zhù)城市地下空間的深度開(kāi)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)濟上總有一定局限性，應研究在現有技術(shù)水平的基礎上，經(jīng)過(guò)技術(shù)擴展，可進(jìn)行大型或超大型地下空間的施工方法。

　　日本是開(kāi)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(guò)82萬(wàn)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(guò)采用“管棚法”技術(shù)施工大斷面隧道的施工管理（該隧道開(kāi)挖面積約90平方米，長(cháng)度近100m）。此外，還跟隨原在日本國鐵研究所工作過(guò)的著(zhù)名盾構專(zhuān)家植野老先生（現已去世），共同研究過(guò)利用小型矩形盾構施工大型地下空間的施工技術(shù)。此項技術(shù)現經(jīng)日本其他企業(yè)研究和開(kāi)發(fā)，已應用到實(shí)際工程中。如東京高速川崎縱橫線(xiàn)KJ125工區（B，C）通風(fēng)道即采用該工法（Multi-MicroShieldTunnel簡(jiǎn)稱(chēng)MMST工法）施工。其過(guò)程可簡(jiǎn)述為采用縱橫各一臺小型矩型多刀盤(pán)盾構機，先施工通風(fēng)道框架結構，再挖棄通風(fēng)道框架結構內土體，最后完成通風(fēng)道施工。

　　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(gè)好工法，特別是節點(diǎn)處理技術(shù)構思極為巧妙。但是該工法設備投入過(guò)多，施工占地面積大，而且地下空間結構斷面不足夠大時(shí)，經(jīng)濟性不理想，因而目前在我國較難推廣。

　　筆者由日本回國后，一直沒(méi)有放棄對城市地鐵車(chē)站、地下存車(chē)場(chǎng)、地下商場(chǎng)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(gè)具有生命力的地下空間結構暗作施工工法，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(xiàn)和四號線(xiàn)均位于城市繁華地區，掘胭難，地面交通和商業(yè)活動(dòng)干擾嚴重，而車(chē)站（隧道也如此）埋深不大，地下水位較低等特點(diǎn)，筆者提出車(chē)站暗作施工的板、墻、柱頂進(jìn)施工工法的設想。認為采用此工法施工地鐵車(chē)站有較好的技術(shù)經(jīng)濟性，符合我國國情。

　　2、板、墻、柱頂進(jìn)施工工法概要

　　2.1 板、墻、柱頂進(jìn)施工工法概述及工法特點(diǎn)板、墻、柱頂進(jìn)工法吸收了“管棚法”和日本“MMST工法”的原理及節點(diǎn)處理技術(shù)，利用“頂管技術(shù)”施工設備小巧靈活，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，同時(shí)引入地面建筑物結構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構的范圍。此外，采用鋼筋混凝土預制構件作為圍護結構，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(jìn)施工技術(shù)水平頂進(jìn)頂板箱涵，構成頂板初期結構，進(jìn)而在水平箱涵內垂直向下頂進(jìn)箱涵（即邊墻和中柱），然后按梁板（井字梁）結構體系完成鋼筋混凝土頂板結構施工。頂板和邊墻、中柱均為剛結，共同組成空間結構受力體系。在此結構體系的支護下，挖棄結構內部土休和按內部分隔空間要求進(jìn)行混凝土結構施工。頂進(jìn)的箱涵采用節點(diǎn)處理技術(shù)施工（包括頂板與邊墻結構）后形成的空間結構體系，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(kāi)挖土體之后再在邊墻內側及頂板底部施做內襯。

　　奉工法具有以下特點(diǎn)：

　�。�1）結構體系受力明確，體系轉換簡(jiǎn)單；

　�。�2）所有的頂進(jìn)施工和開(kāi)挖土體均在完整結構的保護下進(jìn)行，故施工安全可靠；

　�。�3）工程質(zhì)量易于控制，結構可靠性大大提高；

　�。�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構斷面較大，但由于采用小斷面頂進(jìn)施工，地面沉降值較��；

　�。�6）施工設備投入較少，同時(shí)幾乎沒(méi)有廢棄物，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性；

　�。�7）適合結構長(cháng)度不大于300m、結構埋深不超過(guò)30m的多層多跨地下工程施工。

　　2.2 本工法所適用的結構體系如前所述，奉工法適用于多層多跨框架結構體系的施工。

　　2.3 本工法應用于實(shí)際工程的基本條件本工法是在下列幾個(gè)基本問(wèn)題均得到較好解決的基礎之上提出的，可在實(shí)際工程中應用，并在實(shí)際施工中不斷完善和提高。

　�。�1）整個(gè)空間框架結構體系的結構可靠性（含頂皈結構、墻體結構以及中柱結構）得到確認；

　�。�2）工程結構的防水陛能滿(mǎn)足設計要求；

　�。�3）施工操作可行，即便于施工，施工效率高；

　�。�4）有較好的經(jīng)濟效益；

　�。�5）施工工期合理。

　　3、工程舉例為說(shuō)明本工法的技術(shù)特點(diǎn)，現以北京市地鐵五號線(xiàn)燈市口站車(chē)站主體結構施工為例，將本工法應用地鐵暗挖車(chē)站的施工過(guò)程介紹于后。

　　3.1 工程基本參數設定燈市口站位于北京市東四南大街中部，是北京有名的商業(yè)繁華地區之一。車(chē)站原設計為明挖法施工，后因商業(yè)、交通以及拆遷等原因，改為暗挖法施工。根據地鐵五號線(xiàn)可行性研究報告，車(chē)站的基本參數設定如下：車(chē)站為島式雙層雙跨框架結構，長(cháng)180m，寬20m，建筑面積為7200平方米。共設有4個(gè)出人口，2個(gè)通風(fēng)道。

　　3.2 車(chē)站主體結構施工順序及施工網(wǎng)絡(luò )圖

　　車(chē)站主體結構施工平面圖利用4個(gè)出人口作為工作豎井，先施工頂進(jìn)水平導洞，利用導洞水平雙向頂進(jìn)頂板箱涵，然后在箱涵內垂直頂進(jìn)邊墻和中柱，同時(shí)在頂板箱涵內施工鋼筋混凝土梁板結構（井字粱），最后逆作首層樓板和底板混凝土結構。

　　3.3 主要工序施工方法及簡(jiǎn)要說(shuō)明

　　3.3.1工作豎井施工選擇車(chē)站出入口作為工作豎井，可最大限度減少地面拆遷和對路面交通、商業(yè)的干擾。同時(shí)豎井作為頂進(jìn)頂板箱涵水平導洞施工和出土之用，豎井深度不超過(guò)6.0m即可滿(mǎn)足要求。豎井的施工方法為目前北京常用的鋼格柵噴射混凝土逆作法。

　　3.3.2水平導洞施工水平導洞作為水平頂進(jìn)頂板箱涵之用，必須滿(mǎn)足頂進(jìn)箱涵的需要（包括空間尺寸、結構受力等）。因此在考慮采用鋼架?chē)娚浠炷�土支護結構的同時(shí)，輔以“管棚法”增強結構承溯自力。水平鋼管棚施工采用水平定向鉆技術(shù)，管徑為φ159。

　　3.3.3頂板箱涵水平頂進(jìn)頂板箱涵作為車(chē)站主體頂扳結構，要求滿(mǎn)足以下4個(gè)條件：

　�。�1）頂板最終結構既能承擔施工荷載，又能承擔永久荷載；

　�。�2）便于頂板鋼筋混凝土井字梁的施工；

　�。�3）箱涵涵體之間經(jīng)過(guò)節點(diǎn)處理之后，可確保頂扳不滲不漏，滿(mǎn)足防水要求；