地鐵車站深基坑明挖法施工技術(shù)要點探討

摘要：與普通火車車站不同，地鐵車站普遍建于地面之下，因此難免會涉及到深基坑施工。鑒于地鐵車站結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對質(zhì)量要求高、施工難度大、影響因素多、造價成本高等相應(yīng)特點，大多地鐵建設(shè)項目常優(yōu)先考慮采用明挖法進行深基坑的開挖施工，以求提高施工效率，確保建設(shè)質(zhì)量，降低相應(yīng)成本。以某地鐵車站的深基坑施工為例，就深基坑明挖法施工技術(shù)要點予以簡要探討，以供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;深基坑;明挖法;施工要點

1" "項目背景

1.1" "工程概況

某城市地鐵車站位于該市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，車站主體結(jié)構(gòu)基坑總長355.5m，標準段寬度23m，其中一側(cè)明挖段深約15～18m，覆土深約3m。該地鐵車站主體為地下三層雙跨結(jié)構(gòu)，主體及附屬結(jié)構(gòu)采用明挖法施工，車站兩頭接盾構(gòu)區(qū)間，圍護結(jié)構(gòu)采用鋼管作為內(nèi)支撐體系，鋼支撐共設(shè)3道支撐、1道換撐。

由于該站交通繁忙，車流和人流量大，預(yù)留導(dǎo)行道與基坑距離較近，來往車輛易對基坑產(chǎn)生一定動荷載而影響基坑開挖時的穩(wěn)定性。因此，在基坑開挖施工期間，須嚴格落實安全防護，及時跟進施作鋼支撐，并設(shè)置動態(tài)監(jiān)測點，進而有效保證基坑開挖的安全性與穩(wěn)定性。

1.2" "工程重點與難點

該項目車站采用明挖法施工，應(yīng)用大型挖機進行基坑土方開挖，自卸車運輸棄土。基坑開挖時，要保持對稱均衡開挖，以保證開挖時土體應(yīng)力均勻釋放，確保施工安全。

基坑開挖時，按照由東向西橫向分段、豎向分層依次實施開挖，并按照臺階式分層后退開挖。分臺階及時跟進進行鋼支撐安裝，做好基坑土方開挖與鋼支撐架設(shè)間的協(xié)調(diào)，充分利用時空效應(yīng)，減少基坑開挖暴露時間，做好基坑支護，防止基坑邊坡發(fā)生失穩(wěn)。

做好各道工序間的銜接，加強施工過程中的監(jiān)測，確保基坑降水、地面沉降、鉆孔樁垂直度以及鋼管支撐應(yīng)力等各項參數(shù)，均能滿足基坑開挖的要求。

2" "地鐵車站深基坑明挖法施工技術(shù)要點

2.1" "基坑開挖

2.1.1" "前期準備

基坑開挖前，應(yīng)將施工區(qū)域內(nèi)建筑垃圾、障礙物等清理干凈，按規(guī)定設(shè)置施工圍擋，設(shè)立警示標識，合理規(guī)劃施工便道，分類有序堆放施工材料。根據(jù)城市建設(shè)要求，提前確定好渣土運輸路線、存放地點等，盡量利用晚間運輸渣土，做到綠色環(huán)保施工，減少對城市居民正常生活的干擾。

結(jié)合項目地質(zhì)水文信息，做好施工降、排水，并按照相關(guān)要求布設(shè)工程監(jiān)測點，以便及時獲得初始數(shù)據(jù)。編制合理的施工組織計劃，調(diào)配好施工資源，根據(jù)要求明確基坑支撐形式、安全技術(shù)參數(shù)等，設(shè)計、制作好相應(yīng)的鋼支撐。

2.1.2" "開挖方法

該車站基坑土方分5層開挖至基底，如圖1所示。開挖施工要點如下：

先破除基坑范圍內(nèi)路面結(jié)構(gòu)層，按照整體式后退開挖，進行基坑第一層土方開挖。下挖至第一道鋼支撐下1m，再將中部土層開槽3m深、坡度1：2的臺階（隨挖隨噴混凝土），兩側(cè)臺階平臺寬度2m，防止樁體變形，并為第一道鋼支撐架設(shè)提供施工平臺。然后施工樁頂冠梁，并架設(shè)第一道鋼支撐。

第一道鋼支撐預(yù)加軸力后，對兩側(cè)臺階土方進行開挖，并在樁間采用Φ6.5@15×15cm鋼筋網(wǎng)片及進行掛網(wǎng)噴射C20混凝土。網(wǎng)片采用鋼筋固定法，混凝土噴射厚度為15cm。開挖至第二道鋼支撐下1m，并按照第一層土方開槽方法進行中部開槽。施工第二道圍檁，并架設(shè)第二道鋼支撐。

第二道鋼支撐預(yù)加軸力后，按照上述方法對兩側(cè)臺階土方進行開挖與支護。然后繼續(xù)開挖至第三道鋼支撐下1m，并按照上述土方開槽方法進行中部開槽，施工第三道圍檁并架設(shè)第三道鋼支撐。

第三道鋼支撐預(yù)加軸力后，繼續(xù)開挖至第四道支撐（換撐）底部，按照上述施工方法完成換撐架設(shè)。

換撐架設(shè)完成后，進行基坑最后一層土方開挖。基底土方開挖至距離基坑底部30cm時，采用人工與機械配合開挖，對基底的最后一次開挖質(zhì)量進行嚴格控制，嚴禁超挖。開挖過程中應(yīng)同步進行樁間砼噴射。

每層開挖至底面標高時，應(yīng)在比支撐底面標高多1m或比設(shè)計底面標高30cm位置停止開挖，然后改人工方式開挖，降低機械挖土的誤差，控制好最后一次挖土量，嚴禁欠挖、超挖。

架設(shè)鋼支撐附近的土方，由人工+小型機具采用挖槽方式進行開挖。開挖施工時應(yīng)注意避免碰撞鋼支撐，以免導(dǎo)致支護失穩(wěn)而造成安全事故。在墊層施工完成后的6d以內(nèi)，及時澆筑底板混凝土，以提升基坑的穩(wěn)定性。

開挖時，安排專人持專用設(shè)備實時跟進繪制地質(zhì)圖，如發(fā)現(xiàn)開挖后的實際地層與設(shè)計勘察提供的資料不相符，要及時與設(shè)計單位、監(jiān)理單位溝通，做好相應(yīng)的處理。根據(jù)監(jiān)測方案，采用智能化、信息化手段加強對基坑及周邊地質(zhì)的監(jiān)控，做好數(shù)據(jù)分析，提前預(yù)判預(yù)警，用反饋指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

2.1.3" "棄土外運

考慮到棄土運輸坡道需要，如場地坡度滿足要求，可設(shè)置≤10%的坡道，以便自卸車進出運輸。如果場地坡度不滿足要求，則按照分臺階逐層開挖，每層臺階寬度應(yīng)≥10m。當開挖到基坑端部位置時，剩余的土方無法用挖掘機運出時，可以使用小型挖掘機挖土，提升斗垂直提升運土，再由地面的龍門起重機提升運至地面，并通過自卸車運出。

2.2" "鋼支撐安裝

2.2.1" "工藝流程

鋼支撐施工的具體工藝流程如圖2所示。

2.2.2" "安裝要點

結(jié)合基坑開挖施工計劃，提前準備好支撐鋼管及相關(guān)配件，并根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，計算好鋼支撐的配撐力。每挖完一小段土方，都要及時安裝鋼支撐，并施加預(yù)應(yīng)力，做好防護，防止基坑失穩(wěn)。

在鋼支撐安裝位置的土方開挖完成后，要及時對圍護樁附近及表面整平，并進行樁間網(wǎng)噴及鋼圍檁托架安裝。然后，利用龍門起重機安裝鋼支撐，對鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力，再使用鋼楔釘緊塞牢，鋼支撐端部安裝如圖3所示。以上工序完成后，利用觀測點定期觀測預(yù)應(yīng)力變化，如有損失需及時復(fù)加。鋼支撐安裝過程中，應(yīng)注意以下幾點：

根據(jù)工程實際，按照標準節(jié)對鋼管橫撐進行分節(jié)，一般為每節(jié)6m，另配備一些長度不同的短鋼管，以應(yīng)對基坑斷面的變化。將管節(jié)之間連接牢固，使用2cm厚的鋼板作為橫撐端板，以增加鋼支撐受力，防止變形。

所有鋼支撐端部連接位置應(yīng)與樁體墊牢貼緊，以防鋼管產(chǎn)生偏心受力，影響支撐性能。根據(jù)千斤頂?shù)脑O(shè)計預(yù)加軸力，按照三級幅度加載，第一級加載30%，第二級為開挖段的內(nèi)支撐加載60%，第三級加載至100%。

對于鋼構(gòu)件，如鋼支撐、鋼圍檔等，在焊接時要確保質(zhì)量，按規(guī)定進行無損上焊縫檢測。安排專人對鋼支撐楔子進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)松動，應(yīng)重新加荷打楔處理。鋼支撐安裝允許偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定。

2.2.3" "拆除要點

拆除過程正好與安裝過程相反。鋼支撐拆除即是將橫撐受的側(cè)壓，轉(zhuǎn)移到永久性或其他臨時支護結(jié)構(gòu)上。為避免支撐拆除時車站混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂或其他隱患，應(yīng)在對應(yīng)底板混凝土強度≥75%設(shè)計強度時再拆除鋼支撐。具體流程如下：

制定拆除方案，做好各種資源統(tǒng)籌。搭建腳手架，在四周設(shè)置防護欄、安全網(wǎng)，水平桿中間設(shè)立桿，以防止支撐斷裂時沖擊水平桿導(dǎo)致受損。

待混凝土強度達標，并按規(guī)定報驗同意后，即可開始拆除作業(yè)。拆除時，先使用龍門起重機吊緊鋼支撐。在支撐活動端設(shè)置2臺千斤頂，每臺100t，再逐步施加軸力，直至鋼楔塊松動。取出楔塊后慢慢卸載取出鋼楔，最后吊起鋼支撐。對預(yù)加力要緩慢釋放，防止瞬間釋放造成結(jié)構(gòu)變形開裂。將鋼支撐分節(jié)拆除，安全轉(zhuǎn)運至規(guī)定地點集中堆放，待下次使用。

在拆除局部蓋挖位置的鋼支撐時，可采用倒鏈人工進行拆除。拆除時應(yīng)注意做好防護，保障作業(yè)人員的安全。鋼支撐拆除施工中，要實時保持對圍護結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)異常，需立即進行處理。

2.3" "掛網(wǎng)噴錨

2.3.1" "工藝流程

掛網(wǎng)噴錨的具體工藝流程為：工作面開挖→修整基面→掛網(wǎng)鋼筋綁扎→混凝土噴射→抹面收光。

2.3.2" "對材料要求

掛網(wǎng)鋼筋采用Φ6.5@15×15cm，噴射混凝土為C20早強型，噴射厚度為15cm，鋼筋網(wǎng)搭接量≥30cm。圍護樁施工時，樁內(nèi)按要求設(shè)置35cm長的Φ16鋼筋，樁間設(shè)置Φ16加強橫筋。為了防止鋼筋網(wǎng)不牢固出現(xiàn)掉落現(xiàn)象，應(yīng)按要求對鋼筋網(wǎng)進行焊接加固，焊縫飽滿密實，焊接頭盡量避開受力點位置，以提升鋼筋網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2.3.3" "施工要點

做好噴射前期準備工作，包括人、機、料等施工資源，現(xiàn)場“三通一平”工作等。混凝土噴射完成后，終凝約2h后開始養(yǎng)護，根據(jù)現(xiàn)場溫濕度環(huán)境、混凝土自身質(zhì)量，合理灑水，保持濕潤，以最大限度避免外界因素對混凝土質(zhì)量的影響。

基坑每縱向開挖5～10m，需及時進行掛網(wǎng)噴錨，間隔時間≤6h，減少土體暴露時間。噴射混凝土時，噴頭和受噴面距離約1.5～2m，控制噴射機的風壓值保持0.3～0.5MPa。

噴射施工需分段分片進行，防止混亂噴射。一般先噴射鋼筋網(wǎng)和圍護樁的間隙位置，再噴射鋼筋網(wǎng)部位。噴頭按照圓周方式運動，保證噴射的后一圈壓住前一圈的1/3，防止漏噴。如樁間土體出現(xiàn)超挖，要及時回填素混凝土并夯實，將其恢復(fù)成原狀。

3" "結(jié)語

明挖法作為常見基坑開挖工藝，其具備施工難度相對低、建設(shè)質(zhì)量有保障、作業(yè)效率高且支撐穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)勢，因而得以廣為應(yīng)用。為促使其建設(shè)施工得以順利開展，在具體項目的建設(shè)伊始，須切合實際，認真編制施組及專項方案，明確施工計劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好各項主要資源，抓好各工序、各環(huán)節(jié)的施工作業(yè)管控，從而促使地鐵車站建設(shè)施工順利、優(yōu)質(zhì)完成。

參考文獻

[1] 趙欠南，葉欣欣.地鐵車站主體結(jié)構(gòu)明挖法施工技術(shù)分析[J].工程技術(shù)研究，2021，6（8）：108-109.

[2] 王江.地鐵明挖車站基坑開挖施工技術(shù)[J].工程機械與維修，2021（04）：92-94.

[3] 張濤.地鐵車站明挖深基坑支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2020（11）：76-80.

[4] 孟維民，劉玉香，張斌，張秀枝.黃土地區(qū)地鐵車站明挖深基坑綜合施工技術(shù)[J].建筑施工，2014，36（1）：15-18.

[5] 魯華清.地鐵明挖車站基坑開挖施工技術(shù)研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47（21）：58-59.