特殊環(huán)境地鐵車站基巖開挖的一種方案

劉歡其

（中鐵一局集團(tuán)有限公司 陜西西安 710032）

1 工程概況

廈門市地鐵3 號(hào)線西起廈門火車站，東至翔安機(jī)場，其中雙十中學(xué)站為本線路的第11 座車站。車站位于廈門本島，云頂北路與枋湖北二路交叉口，基坑上跨BRT 跨線橋及空中自行車道，臨近BRT 跨線橋第478號(hào)、479 號(hào)橋墩，距離基坑外皮分別為11.8m，15.2m?；颖眰?cè)為縣后社廠房，6 層磚混結(jié)構(gòu)，獨(dú)立淺基礎(chǔ)，無地下室，廠房距離基坑最近距離為15.6m。設(shè)計(jì)為地下二層島式站臺(tái)車站，為單柱雙跨框架結(jié)構(gòu)，車站總長度為209m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為20.7m，頂板覆土約3.5m。共設(shè)兩組風(fēng)亭4 個(gè)出入口。采用明挖順筑法施工。

車站基坑開挖采用灌注樁+內(nèi)支撐的支護(hù)體系，基坑開挖深度平均為17.2m?；娱_挖范圍內(nèi)土方上部主要為人工填土、坡積粉質(zhì)黏土、下部地基土多為殘積土及全～微風(fēng)化巖。車站10～19 軸基坑開挖范圍內(nèi)存在微風(fēng)化花崗巖基巖凸起?；鶐r凸起段長度約82m，寬20.7m。開挖厚度為0～7.5m 不等，開挖方量約7800 方。施工范圍內(nèi)無地表水。巖土層含水層以弱含水、弱透水為主。

2 基巖處理方案

根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，該段基巖完整性較高，取出巖芯20～50cm 柱狀，巖質(zhì)硬，抗壓強(qiáng)度達(dá)150MPa 以上。設(shè)計(jì)建議采用控制爆破法開挖，爆破施工作業(yè)對(duì)建筑物震動(dòng)最大震速小于20m/s，地下管線最大震速小于15mm/s。常規(guī)爆破法開挖石方工藝施工難度大（基坑內(nèi)無爆破凌空面）、安全隱患大（周邊人口密集，建構(gòu)筑物距離基坑較近）。考慮到周邊建筑物距離基坑較近，且基坑上跨的BRT 跨線橋正常運(yùn)營，枋湖北二路與云頂北路均為主干道，交通流量飽和，爆破作業(yè)對(duì)周邊環(huán)境影響極大，甚至造成短時(shí)間主干道交通癱瘓。綜合各方面因素，最終選定采用雙臂大型自動(dòng)巖石切割機(jī)進(jìn)行車站基坑基巖開挖處理。

首先，采用履帶式反鏟挖掘機(jī)將基巖表面的覆蓋土層進(jìn)行挖除清理、運(yùn)輸出場。對(duì)高出作業(yè)面的強(qiáng)風(fēng)化層及孤石采用人工鉆孔配合履帶式反鏟破碎器進(jìn)行破碎。然后在巖石面上以人工風(fēng)炮大致找平作為機(jī)械切割的工作平臺(tái)。施工工藝流程為：土方開挖→基巖覆土清理→鋪設(shè)軌道→切割→頂翻（或破碎器破碎）解體運(yùn)輸→吊裝出場。

2.1 施工準(zhǔn)備

沿車站縱向方向鋪設(shè)軌道，軌道寬度與切割機(jī)走行系統(tǒng)輪距一致。軌道安裝時(shí)采用枕木及木尖墊平保證雙向水平狀態(tài)，再用螺紋鋼將兩條軌道固定在巖石上用電焊將其焊牢，對(duì)于高低差太多的應(yīng)用巖石做基礎(chǔ)保證機(jī)械的平穩(wěn)性做到保質(zhì)保量安全生產(chǎn)。安裝雙臂大型自動(dòng)巖石切割機(jī)上軌道，將機(jī)臺(tái)底面進(jìn)行預(yù)調(diào)平，立柱兩邊滑板要求豎直，調(diào)整軌道輪與軌道距離相符合，加鋸片起吊時(shí)，嚴(yán)禁把吊鉤掛在鋸片中心也位置進(jìn)行起吊，這樣容易損壞中心孔影響鋸片壽命及后期鋸片裝配，正確的方法應(yīng)掛在鋸片預(yù)留的工藝孔處，進(jìn)行通電試機(jī)，試機(jī)完成后，進(jìn)入正式切割作業(yè)。

2.2 切割作業(yè)

經(jīng)檢查軌道與切割機(jī)安裝穩(wěn)固，行走通暢后，通電開機(jī)，切割施工先縱向后橫向，綜合現(xiàn)場場地環(huán)境和場內(nèi)既有的吊車限載吊重，確定切割后石方塊的具體尺寸。車站施工圍擋內(nèi)施工便道為6m 寬，常用吊車限載為25t，因此確定切割后的石塊尺寸為1.2m×1.2m×2.5m。

上層石方因基巖表面高低不平，設(shè)備軌道安裝受限，切割深度一般為1.2m 左右，切割施工為期一周左右，清理破除為期近兩周。底層石方因作業(yè)面條件較好，適當(dāng)增加切割厚度至1.5m 左右，切割施工因厚度增加，分兩次重線路進(jìn)行切割，切割機(jī)清渣施工周期近一個(gè)月。

雙臂大型自動(dòng)巖石切割機(jī)鋸齒直徑為3m，基座軌道寬度1.2m，切割深度最大可達(dá)1.3m，每機(jī)每天約可完成100m3，機(jī)臺(tái)切割寬度可調(diào)1.5～1.95m，并采用一軌一機(jī)二刀片的操作方法，在施工場地允許大型吊裝設(shè)備作業(yè)的前提下，能使施工工效翻倍。

經(jīng)切割后的巖石使用人工鉆孔抬開頂起，采用履帶式反鏟挖掘機(jī)帶破碎器破碎巖石后，由履帶式反鏟挖掘機(jī)或輪式叉裝機(jī)運(yùn)至吊裝區(qū)域。

石方轉(zhuǎn)運(yùn)至吊裝區(qū)由帶破碎器挖機(jī)進(jìn)一步破碎解小后，由長臂挖機(jī)或垂直抓斗挖機(jī)裝運(yùn)出場。

2.3 機(jī)械操作安全管理

施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行國家頒發(fā)的安全生產(chǎn)操作規(guī)程及有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)禁違章指揮、違章操作：

（1）機(jī)械設(shè)備操作人員持證上崗，機(jī)械設(shè)備專人操作、專人負(fù)責(zé)。

（2）電動(dòng)機(jī)械設(shè)備，經(jīng)安全部門檢查合格并取得合格證后才投入使用，否則不送電運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）大中型機(jī)械設(shè)備在施工過程中，嚴(yán)格按機(jī)械操作規(guī)程做好日常維護(hù)及保養(yǎng)，并做好設(shè)備運(yùn)行的詳實(shí)記錄。

2.4 切割開挖的優(yōu)點(diǎn)

采用雙臂大型自動(dòng)巖石切割機(jī)切割、機(jī)械配合破碎開挖石方的施工方案，即使工期滿足了初步的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，也得到業(yè)主、監(jiān)理等單位認(rèn)可；同時(shí)有效的規(guī)避了爆破開挖對(duì)周邊的房屋、交通、行人等帶來的安全隱患，消除了火工品供應(yīng)不及時(shí)、社會(huì)大型活動(dòng)等不可控因素影響施工的潛在風(fēng)險(xiǎn)，保障了施工連續(xù)性和工期。

從成本方面來看，雙臂大型自動(dòng)巖石切割機(jī)開挖單價(jià)略高，但部分石料及塊石可二次利用、破碎使用的機(jī)械設(shè)備費(fèi)用較小、施工連續(xù)、切割后基坑側(cè)壁表面光滑，無需防水基面整平處理。綜合核算，盤鋸開挖的整體成本較爆破開挖的成本低。

爆破開挖工期45d 成本138.6 元/方，主要特點(diǎn)：①速度快，工效高；②施工擾動(dòng)大；③限制因素多，無法確保連續(xù)作業(yè)。切割開挖工期50d 成本80.6 元/方，主要特點(diǎn)：①施工擾動(dòng)??；②除施工噪音限制外無其他影響；③綜合費(fèi)用低；④更適合于復(fù)雜城市環(huán)境下基巖開挖施工其中成本切割開挖含石料的二次利用價(jià)值。

3 結(jié)語

本文以雙臂大型自動(dòng)巖石切割機(jī)切割、機(jī)械配合破碎開挖石方作為復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站基巖凸起處理方案為研究內(nèi)容，已廈門市地鐵3 號(hào)線雙十中學(xué)站基坑開挖基巖處理方案為依托，從切割施工工藝、工效及成本方面著手，對(duì)雙臂大型自動(dòng)巖石切割機(jī)切割、機(jī)械配合破碎開挖石方的方案進(jìn)行可行性分析，通過具體案例分析得知，切割方案具有以下可取之處：

（1）技術(shù)效益：不破壞基礎(chǔ)巖石的完整性，施工質(zhì)量可靠；機(jī)具設(shè)備簡單，操作簡單，不用爆破；安全性能較高。

（2）經(jīng)濟(jì)效益：采用圓盤鋸減少了機(jī)械費(fèi)用的投入，切割后的條石可回收利用，節(jié)約了成本。

（3）社會(huì)效益：圓盤鋸切割石方施工以來，取得了較好的施工效果，不但提高了施工質(zhì)量和安全，加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，而且為公司贏得了良好的社會(huì)效益，將施工對(duì)周邊環(huán)境、社會(huì)生活的影響降至最低。

因此，基巖切割方案作為地鐵車站施工基坑基巖開挖的一種解決方案，值得在同類工程中推廣應(yīng)用。