鋼板支護在地鐵集水坑施工中的應用

王熙++李洋

摘 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，一線城市的地鐵項目已經(jīng)形成了“大、快、上”的發(fā)展趨勢，部分二線城市也加入了城市軌道建設的大軍中。在修建地鐵的過程中，會遇到各種各樣的地質(zhì)環(huán)境，因此，應基于所在地區(qū)的地質(zhì)條件采用不同的施工方式?；谀喜罔F的砂土地質(zhì)，主要探討了該區(qū)域車站集水坑開挖施工中的改進措施。

關鍵詞：集水坑；地鐵；基坑支護；鋼圍堰

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.140

隨著我國城市地鐵建設速度的加快，施工中遇到的問題越來越多、越來越復雜，且施工會受到各種地質(zhì)條件的制約，尤其是地鐵車站深基坑開挖中的地質(zhì)變化會對施工設計和實際施工造成巨大的影響。以下對南昌地鐵1號線二標長江路站深基坑開挖中的集水坑開挖進行探討和研究。

1 工程概況

南昌地鐵1號線二標長江路站位于南昌市昌北鳳凰洲豐和北大道與長江路交匯處，沿豐和大道下方呈南北走向，車站主體結(jié)構(gòu)采用明挖順筑法施工，為單柱雙跨地下二層結(jié)構(gòu)。車站外包尺寸為196.213 m×18.5 m×13.4 m（長×寬×高）。

車站1號風亭設計有3個集水坑，其開挖深度為以基槽為準向下1.5 m，基坑支護采用?850@600三軸攪拌樁重力式擋墻。攪拌樁與風亭維護結(jié)構(gòu)同時施工，平均樁長14.330 m，其中，實樁長4.5 m，空樁長9.83 m。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)情況

集水坑所處的地層為：②4中砂，呈灰色、灰黃色，飽和，稍密、中密，局部為細砂或粗砂，中等壓縮性，成分以石英、云母、長石為主，局部含少量礫石，多數(shù)礫石的粒徑<1 cm，層頂高程為8.05～10.82 m，層厚為0.7～4.8 m；②5粗砂，呈灰色、灰黃色、灰白色，飽和，中密，局部為中砂，中等壓縮性，成分以石英、云母、長石為主，含礫石，多數(shù)礫石的粒徑<1 cm，含量約5%～10%，層頂板埋深為11.7～15.1 m，層厚為0.4～2.1 m；②6-1礫砂，呈灰色、灰白色，稍密、中密，中等壓縮性，顆粒粒徑為0.2～2 cm，含量為20%～35%，母巖成分以石英、砂巖、硅質(zhì)巖為主，亞圓形，最大粒徑為4 cm，含量為5%～15%，填充中粗砂以石英、云母、長石為主，薄層中夾雜有粗砂透鏡體，層頂高程為1.4～4.1 m。

2.2 水文地質(zhì)情況

施工區(qū)域的地下水包括上層滯水、孔隙性潛水和微承壓水。表層土體內(nèi)為上層滯水，水源為降雨入滲補給；孔隙性潛水賦存于第四系松散、中密狀的砂土以及稍密、中密的礫砂、圓礫中，地下水位埋深較淺。該區(qū)域的地下水豐富，需要做好降水措施。

3 施工中存在的問題

在原設計中采用了三軸攪拌樁重力式擋墻，但在開挖基坑時因加固體的強度高、機械施工的局限性大，導致人工鑿除難以進行，嚴重影響了風亭底板的封閉施工，進而導致基坑槽暴露時間過長。

4 施工流程

針對集水坑基坑開挖中存在的問題，項目部決定改變集水坑基坑的支護措施，將三軸攪拌樁重力式擋墻支護改為鋼板支護。施工方案為：采用鋼板焊接一個方形的護筒（類似圍堰），然后通過機械外力將其插入設計位置，從而起到支護作用，最后挖出鋼板圍堰中的沙土，封底并搭建集水坑結(jié)構(gòu)。具體施工流程如下。

4.1 鋼板圍堰的制作

鋼材選用厚1.5 cm的Q235-B鋼板，鋼圍堰的實際加工尺寸應在設計的基礎上各方向加長5 cm，采用滿焊的方式，并在鋼圍堰內(nèi)每隔50 cm用鋼筋加焊內(nèi)支撐，如圖1所示。

此外，在鋼圍堰制作完成后，應檢查鋼圍堰的形狀、尺寸，并焊接吊裝孔。

4.2 測量放樣

使用全站儀放樣出4個角的角點，外放30 cm作為照準點，掛線繩、撒石灰。此外，嚴禁在施工過程中破壞照準點。

4.3 插打鋼板圍堰

在插打過程中，采用1臺60小挖機與1臺200大挖機協(xié)同施工。在具體施工中，先將鋼圍堰放置到設計位置上，然后用200大挖機敲打圍堰的4個角，敲打方式為對角敲打，以防圍堰在下沉過程中偏斜，并在敲打過程中參照照準點隨時校正；在敲打下沉的過程中，如果出現(xiàn)下沉緩慢的現(xiàn)象，則應使用60挖機對護筒內(nèi)的沙土進行清理后再敲打。

4.4 封底

圍堰插打到位后，先使用60小挖機挖出圍堰內(nèi)的沙土，挖至開挖面以上20 cm時，采用人工開挖的方式挖至設計標高，并參照照準點使用鉛垂校正護筒的位置和垂直度；檢查合格后，澆筑封底混凝土，振搗鋼板底口處的混凝土，以防滲水問題影響后期的防水施工。

5 改進思路

本工程的開挖面處于富水砂層，在開挖過程中的水量較大，雖然及時澆筑了封底混凝土，但止水效果不理想。因此，應在后期的集水坑施工中采用止水措施，具體如下：加高鋼圍堰的高度，使其高于設計高度，從而加大封底混凝土的厚度；在封底混凝土標高內(nèi)的鋼圍堰上安裝遇水膨脹止水條后，再澆筑封底混凝土。

6 鋼圍堰支護的優(yōu)點

在集水坑的施工中，鋼圍堰支護與三軸攪拌樁重力式擋墻支護相比，具有以下優(yōu)點。

6.1 施工工藝簡單

三軸攪拌樁的施工參數(shù)為：采用42.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥摻量25%，摻入水灰比為1∶5，土體重度統(tǒng)一取19 kN/m，樁底標高誤差≥5 cm，樁底標高以攪拌頭葉片的中線為標準，樁位平面定位誤差≥5 cm，樁體垂直偏差≥0.4%，攪拌樁下沉速度≥1 m/min，攪拌樁提升速度≥2 m/min，樁身垂直偏差≥0.4%.由

此可見，與三軸攪拌樁相比，鋼圍堰的施工工藝具有簡單、操作容易的特點，避免了因工藝復雜而出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

6.2 施工機械投入少

三軸攪拌樁施工采用的機械設備有ZKD850-3三軸攪拌樁機、空壓機、BZ-20L自動拌漿系統(tǒng)、BW-200壓漿泵等。而鋼圍堰施工采用的機械設備只有吊車、挖掘機。由此可見，鋼圍堰施工投入的機械設備明顯少于三軸攪拌樁施工，從而降低了工程成本。

6.3 施工使用的材料較少

按照施工設計要求，在3個集水坑做三軸攪拌樁重力式擋墻需要約428 t水泥，且在開挖過程中因部分攪拌樁強度過高，需要采用機械與人工混合開挖的方式，因此，需要大量的資金支持。而鋼圍堰施工只需1.5 cm厚的45 m×1.5 m（長×寬）的Q235-B鋼板及少量輔料。

6.4 工期較短

正常情況下，在3個集水坑做三軸攪拌樁重力式擋墻需要10 d的工期，且布置機械設備、人工鑿除攪拌樁也需要10 d的工期，總計工期為20 d。而鋼圍堰的施工工期只需要3 d，最快36 h即可完成。

7 結(jié)束語

隨著我國地鐵施工的全面開展，應將地鐵集水坑的支護方式由三軸攪拌樁重力式擋墻支護改為鋼板支護，這樣不僅能縮短集水坑的開挖時間，加快施工進度，還能降低工程成本。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕