市政地鐵明挖區間基坑圍護結構關鍵施工技術研究

李永強

摘要：為控制圍護結構施工后的地表沉降，維護基坑圍護結構的安全，針對市政地鐵明挖區間基坑圍護結構施工技術展開研究。根據市政地鐵明挖區間鉆孔允許誤差，設計地鐵明挖區間鉆孔與清孔。規范基坑圍護結構中鋼管樁焊接方式，進行基坑圍護結構中鋼管樁的制作，完成安裝后對鋼管樁進行質量檢查，通過修剪或切割對樁頂進行處理。按照設計的方法進行市政地鐵明挖區間基坑圍護結構施工，10個監測點的地表沉降值均＜10mm，有效降低了施工后圍護結構的沉降，有助于維護基坑圍護結構的穩定性和安全性。

關鍵詞：地鐵工程；注漿；施工技術；圍護結構；基坑；明挖區間

0? ?引言

地鐵系統的建設和運營，對城市的可持續發展和提高居民生活質量起到重要的推動作用[1]。在地鐵線路的明挖區間施工過程中，需要進行大規模的土方開挖工作。為了保證周圍土體的穩定及地下設施的安全，開挖工作往往需要進行基坑圍護結構的施作。科學合理的基坑圍護結構，有利于防止土體塌方，維持施工現場的整體穩定，并為后續地鐵結構建設提供有力支撐。

隨著科技的進步，基坑圍護結構的施工技術也在不斷創新和發展，其中包括新型基坑圍護結構設計、新材料應用以及施工工藝優化等方面。這些創新和發展旨在提升工程質量、減少對環境的影響[2]。

相比于地面和地下開工區間，明挖區間的基坑在地表上施工，不需占用大量地面土地。明挖區間施工相對較為直接，省去了掘進隧道的工序，施工速度較快，有利于大大縮短工期。不同地區地質條件的復雜性對基坑圍護結構施工提出了挑戰，但明挖區間相對靈活，可以通過鋼管樁進行有效的支護，以滿足不同地質條件下的安全要求。為控制圍護結構施工后的地表沉降，維護基坑圍護結構的安全，本文針對市政地鐵明挖區間基坑圍護結構施工技術展開研究。

1? ?工程概況

1.1? ?工程基本情況

本文以某地區市政地鐵工程項目基本情況如表1所示。為確保施工的規范性，施工前，對工程基本情況進行分析。

1.2? ?地質條件分析

掌握工程項目基本情況后，為排除施工中相關因素的影響，提高工程施工規范性，對項目所在地的地質條件進行分析。

根據技術人員的現場勘查與實地調研發現，地鐵工程所處位置為海洋沖積平原和臺地，地勢有些低洼，上半部為人造堆積體，下半部為黏土層和礫質黏性土層，部分區段為黏土和粉質黏性土夾層。將基坑樁地面線和基坑圍護都設在砂礫黏土地層中，基坑圍護頂面上覆蓋的土層厚度為10～17m。

1.3? ?土層物理學指標分析

在此基礎上，對市政地鐵工程項目所在地的主要土層物理學指標進行分析，相關內容如表2所示。

1.4? ?施工流程

施工過程中，先進行市政地鐵明挖區間鉆孔與清孔，同時，設計基坑圍護結構中鋼管樁的制作安裝與注漿，在此基礎上，結合擋墻施工與混凝土噴射施工，完成本文此工程項目的施工。

2? ?市政地鐵明挖區間鉆孔與清孔

在進行地鐵明挖區間施工之前，需要進行鉆孔與清孔的工作。

2.1? ?施工前準備

在鉆孔前，需要根據施工要求合理確定鉆孔直徑。如果鉆孔直徑過小，會增加施工難度，甚至對基坑圍護結構的性能產生影響。而如果直徑太大，又會導致工程施工中的資源浪費[3]。

2.2? ?鉆孔與清孔要點

進行向下傾斜的鉆孔時，不可避免地會有一些殘渣堆積在孔底。這些殘渣會占據一定的深度。因此在進行鉆孔時，需要適當延長鉆孔深度，以彌補殘渣的占用空間。但需要注意，延長的鉆孔長度需在1m以內。

在施工、圍護結構安裝和注漿等階段，必須確保鉆孔穩定性。在鉆孔過程中，應該使用清水，不可使用膨潤土懸浮劑或泥漿。對于向下傾斜的井眼，在井眼清理完成后，需要對其進行臨時封閉，以防止碎屑和雜物進入井眼[4]。

在進行鉆探作業期間，需要采集和記錄鉆探速度、返回介質的組成、含水量等數據，如果發現異常情況，應及時與設計單位聯系。

2.3? ?確定鉆孔允許誤差

根據工程需求選擇對應的鉆具，將鉆機就位后調整鉆機，按照表3所示的內容，設計市政地鐵明挖區間鉆孔允許誤差。

在確保鉆孔相關參數誤差在允許范圍內的基礎上，對鉆進深度進行控制。當鉆進深度達到設計深度后，在該深度位置穩定鉆進1～2min，以防止孔底“尖滅”。

3? ?基坑圍護結構中鋼管樁制作與安放

3.1? ?鋼管樁的制作

將無縫鋼管作為基材進行鋼管樁的制作，將鋼管樁底部的兩端都制作成“V”型切口，以便于泥漿順利地流入管道的外部，從而對管道和側壁土進行充填，并保持管道的穩定[5]。鋼管焊接方式如圖1所示。

3.2? ?鋼管樁的安放

將鋼管樁在垂直方向上按順序排列，以地質條件為依據，對出漿孔布設間距進行合理控制。對應區段的鋼管樁圍護結構，呈梅花狀相互交叉排列。鋼管成形后，用起重設備將其吊裝進孔洞中，配合振動錘打樁，使其順利達到規定標高處。

在鋼管樁打樁作業過程中，對其推進深度進行測量，當其深度達到1～2m時，需要用全站儀對其垂直度進行檢驗。如果垂直度符合要求，可以繼續施打。

在鋼管樁的安放過程中，由于各種因素的影響，可能會出現一定的偏差，為此采用恰當的施工設備和工藝，確保偏差在規定范圍內。

施工過程中，需要使用測斜儀、水平儀等工具，對其進行實時監測和測量，以便及時發現和糾正鋼管樁的偏差。

3.3? ?鋼管樁質量檢查及樁頂處理

對已經安裝好的鋼管樁進行質量檢查，包括檢查鋼管樁的垂直度、平整度和各個連接部位的牢固性等方面，以確保鋼管樁符合設計要求和規范標準。根據設計要求，對鋼管樁的頂部進行相應處理。修剪或切割樁頂，以使其與所要連接的結構對齊，并確保與基坑支撐結構的效果協調。

4? ?施工效果分析

完成工程項目的施工后，為了驗證本文施工技術的應用效果，對施工后基坑圍護結構進行監測，將基坑圍護結構的地表沉降，作為檢驗基坑圍護結構施工效果的關鍵指標。

4.1? ?地表沉降值的計算

基坑圍護結構的地表沉降值的計算公式如下：

式中：x表示基坑圍護結構的地表沉降值；H表示基坑開挖深度；D表示基坑開挖面以下支護結構的設計長度；φ表示圍護結構穿越土層時對應的內摩擦角。

4.2? ?地表沉降允許值設定

根據設計標準，對基坑圍護結構的地表沉降允許值進行設定。根據要求，基坑圍護結構地表沉降的最大值不應大于10mm，如監測點對應的地表沉降值在10mm以內，說明施工后圍護結構符合標準，反之不符合標準。

4.3? ?地表沉降比對

按照上述公式，進行監測點基坑圍護結構的地表沉降值的計算，將其與地表沉降標準進行比對，以此為依據，檢驗工程項目施工成果，相關內容如表4所示。

從上述表4所示的實驗結果可以看出，本次實驗共選擇了10個基坑圍護結構監測點，對10個監測點的地表沉降值進行統計，統計后發現10個監測點的地表沉降值均＜10mm。說明按照本文設計的方法，進行市政地鐵明挖區間基坑圍護結構施工，可有效降低施工后圍護結構的沉降情況，有助于維護基坑圍護結構的穩定性和安全性。

5? ?結束語

為控制圍護結構施工后的地表沉降，維護基坑圍護結構的安全，本文針對市政地鐵明挖區間基坑圍護結構施工技術展開研究。

按照設計的方法進行市政地鐵明挖區間基坑圍護結構施工，完工后對基坑圍護結構的地表沉降進行實驗，以此評估施工技術應用效果。

本次實驗共選擇10個基坑圍護結構監測點，對10個監測點的地表沉降值進行統計后發現，10個監測點的地表沉降值均＜10mm。

由此表明，按照本文中設計的方法進行施工，可以避免基坑圍護結構施工后發生沉降，從而全面提升基坑圍護結構施工質量。

參考文獻

[1] 郭景琢，裴昊田，周強，等.相鄰深大基坑同期施工相互影響及對鄰近既有地鐵結構影響研究[J].建筑結構，2023，53（S1）：2802-2808.

[2] 蔣真皓，陸世超.窄長基坑開挖圍護結構選型對土體變形規律影響研究及施工措施要求分析[J].建筑結構，2023，53（S1）：2842-2846.

[3] 羅賢民，黃勇，蒙強，等. 樁錨支護坑中坑開挖穩定性及圍護結構受力變形特性研究[J].工程質量，2023，41（6）：21-28.

[4] 楊樹毅.軟土地區六管盾構隧道穿越區深基坑交叉施工的結構安全控制技術[J].施工技術（中英文），2023，52（7）：95-100.

[5] 劉小良，秘金衛，陳佑童，等.土巖組合深基坑圍護結構受力與變形特性分析：以青島海天中心深基坑為例[J].科學技術與工程，2023，23（6）：2549-2557.