明挖法施工技術(shù)在地鐵站基坑項(xiàng)目中的應(yīng)用

賀欣爽

摘要 明挖施工具有工期短、施工速度快、施工面多等特點(diǎn)，在地鐵施工中運(yùn)用，可使工程施工質(zhì)量得到較好的控制?；诖?，文章以實(shí)際項(xiàng)目為例，介紹了基坑開挖施工過程中的施工技術(shù)，研究了基坑噴錨的施工工藝，同時(shí)對基坑支撐作業(yè)中的工藝節(jié)點(diǎn)和施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了具體分析，以保證地鐵站基坑項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 地鐵站基坑;明挖法;支撐體系

中圖分類號 U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）10-0154-03

0 引言

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城市交通壓力日益增大。為緩解這一問題，各大城市紛紛加大了軌道交通工程投入力度，其中地鐵就是典型代表之一。由于地質(zhì)條件復(fù)雜以及周邊環(huán)境等因素制約，導(dǎo)致地鐵施工難度較大。為了確保地鐵建設(shè)項(xiàng)目順利實(shí)施，必須做好相關(guān)工作以保障工程質(zhì)量。在地鐵建設(shè)項(xiàng)目中，基坑是非常重要的組成部分，關(guān)系著整體工程建設(shè)能否順利進(jìn)行。該文結(jié)合實(shí)例就明挖法基坑施工技術(shù)展開論述，為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。

1 工程概況

某地鐵車站為地下2層，站臺長為11 m的島式車站。結(jié)構(gòu)采取明挖順作進(jìn)行施工。車站總長約240 m，寬20～24 m。分別采用0.8*1 m混凝土支撐和Φ0.8 m壁厚為0.16 cm的鋼管進(jìn)行支撐，圍檁采取型鋼腰梁。

該工程擬建工程場地在勘探深度70 m范圍內(nèi)的地層主要為第四系堆積物，即由全新統(tǒng)人工填土（Q4ml），上更新統(tǒng)風(fēng)積（Q3eol）新黃土、殘積（Q3el）古土壤及中更新風(fēng)積（Q2eol）老黃土、殘積（Q2el）古土壤等組成;其中上更新系統(tǒng)風(fēng)積層的<3-1>黃土層和中更新風(fēng)積<4-1-1>老黃土均具有濕陷性，濕陷系數(shù)平均值分別為0.022和0.004;在車站及區(qū)間明挖基坑地面下0～11 m范圍具有濕陷性黃土分布，在基坑開挖時(shí)受降雨和周邊雨污水管滲漏影響容易造成樁間及樁底黃土濕陷，引起樁間脫空和基坑失穩(wěn)，施工時(shí)必須采取措施保證施工安全。

2 基坑開挖施工

基礎(chǔ)土方開挖應(yīng)遵循“縱向分段、豎向分層、自上而下、先支護(hù)后開挖”的施工原則，縱向由上至下層層進(jìn)行，形成縱向臺階，先水平開挖中間土體，再開挖兩側(cè)土體。開挖過程中，按施工規(guī)范要求，做好基坑開挖的降排水和邊坡防護(hù)工作。依據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定，基坑暴露時(shí)間不宜超過24 h，因此，考慮到斷面、變形縫、跨度等因素的變化，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分段，按支護(hù)位置調(diào)整各斷面開挖長度。

2.1 開挖順序

按縱向分6個(gè)結(jié)構(gòu)段，每一大段又分為每6 m一小段，縱向開挖結(jié)構(gòu)段挖土坡率為1∶1，水平分層共分四大步即8小層。每大步以每道鋼支撐標(biāo)高下為分界線。在基坑南北兩側(cè)預(yù)留2 m寬的鋼支撐施工平臺，中間挖深4 m，挖機(jī)進(jìn)入槽內(nèi)進(jìn)行土方作業(yè)，具體開挖分段、分層及順序情況如圖1所示。土方開挖方式采取分層、分段，開挖方法。

挖機(jī)自西向東挖至冠梁底（邊挖邊施工冠梁，施工完冠梁緊接著安裝牛腿），及時(shí)施作第一道鋼支撐。

挖機(jī)開挖到第二、第三道鋼支撐底部時(shí)，采用1∶1的比例橫向放坡?；觾蓚?cè)預(yù)留反壓土，便于第二層鋼支撐的安裝，同時(shí)利用土體來抵抗后土壓力，保證結(jié)構(gòu)安全;第二步挖土方分為兩個(gè)小土層，每層土方挖完后及時(shí)進(jìn)行網(wǎng)噴。

開挖土方至基坑底部，橫向放坡按1∶1。挖至基底標(biāo)高以上30 cm時(shí)，采用人工配合挖機(jī)挖土以免超挖。最底層采用一臺PC120型小型挖掘機(jī)裝土翻倒土體，采用一臺PC220型挖掘機(jī)向后轉(zhuǎn)運(yùn)土體，上方再放置一臺PC320型挖掘機(jī)裝車，自卸汽車裝土運(yùn)出。

2.2 施工要點(diǎn)

（1）土石方挖掘通過反鏟挖掘機(jī)按“分層臺階法”進(jìn)行，深部土方挖掘采取臺階反鏟接力法，將土方移運(yùn)到地面自卸汽車裝車和向外運(yùn)輸，土方開挖時(shí)，各層土方厚度不得超出3 m，淤泥土層不可大于1 m。

（2）每級臺階各層土方開挖步驟為“先中間開槽，再向兩側(cè)展開”，當(dāng)每層開挖至設(shè)計(jì)鋼支撐下方0.5 m處時(shí)，按設(shè)計(jì)要求及時(shí)搭設(shè)鋼支撐，支護(hù)后方可進(jìn)行下層土方開挖。

（3）若臺階法反鏟無法銜接，可使用汽車起重機(jī)與提升機(jī)相配合來完成，當(dāng)開挖至基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高0.2 m時(shí)由人工開挖，以免對基礎(chǔ)造成干擾。

（4）開挖過程中，如果出現(xiàn)不同的地層，及時(shí)向駐地監(jiān)理和業(yè)主報(bào)告，并將施工項(xiàng)目的地質(zhì)示意圖記錄下來。

（5）開挖過程中遇到地下水時(shí)，迅速采取相應(yīng)的降水措施，防止地下水滲漏。

（6）基坑需設(shè)置臨時(shí)排水溝及三級沉淀池，基坑內(nèi)積水通過排水溝排入三級沉淀池，經(jīng)沉淀過濾后再排入下水道。

（7）基坑上方土層堆積區(qū)與基坑保持一定距離，保證基坑邊地基上土層堆放荷載不超過20 kPa。

3 基坑噴錨

采用150 mm厚掛網(wǎng)噴射混凝土的基坑樁間，采用Φ8@150×150鋼筋網(wǎng)的鋼筋網(wǎng)片。基坑分階段開挖，分階段支護(hù)，隨挖隨支。每一步開挖完成后及時(shí)掛網(wǎng)安裝、格柵定點(diǎn)預(yù)制、分段安裝。當(dāng)上述工藝完成，用膨脹釘固定鋼絲網(wǎng)和護(hù)樁，然后噴射100 mm厚的C25早強(qiáng)混凝土。

3.1 噴錨施工流程

噴錨施工的具體流程見圖2。

3.2 噴射混凝土施工工藝

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，縱向單次挖掘長度應(yīng)控制在6～8 m內(nèi)，開挖后實(shí)時(shí)進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨作業(yè)，保證土壤裸露時(shí)間不超過12 h。噴射施工前，預(yù)先將機(jī)器設(shè)施、風(fēng)、水管路與電路進(jìn)行檢查和試運(yùn)行，確認(rèn)無誤后方可施工。噴射混凝土施工采取分段分片施工，噴射作業(yè)自下而上進(jìn)行，首先噴射鋼筋網(wǎng)和圍護(hù)樁間隔部位，而后噴鋼筋網(wǎng)之間部位，形成“S”形運(yùn)動曲線。每根掛網(wǎng)下部留出30 cm的搭接長度，確保噴頭與被噴面之間的距離為1.5～

2 m，噴射機(jī)的風(fēng)壓在0.3～0.5 MPa之間，待噴射混凝土完全凝固2 h后噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期為3～7 d。

4 基坑支撐施工

4.1 首道鋼筋混凝土支撐施工

4.1.1 冠梁及混凝土支撐施工

當(dāng)基坑開挖至支撐底標(biāo)高時(shí)，進(jìn)行冠梁施工及首道混凝土支撐，冠梁施工采用分段施工，與該段首道鋼筋混凝土支撐同期澆筑。首道鋼筋混凝土支護(hù)是為了防止施工過程中出現(xiàn)變形，從而保證施工安全。

當(dāng)鉆孔灌注樁兩側(cè)施工完畢時(shí)，可除去基坑頂部第一層土體，挖到冠梁標(biāo)高后，即可拆除樁頂松動部位，露出鋼筋，然后第一根鋼筋與冠梁、樁鋼筋進(jìn)行搭接。鉆孔灌注樁的頂板延伸至冠梁底面5 cm處，施工前預(yù)先在樁頂上鑿出混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后用現(xiàn)澆樁配筋與冠梁配筋進(jìn)行斜接。

4.1.2 冠梁和支撐施工技術(shù)措施

清理灌注樁頂?shù)臍埻梁透{，鑿除灌注樁頂部的混凝土，經(jīng)清水洗刷干凈。根據(jù)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，捆綁冠梁和第一個(gè)支架鋼筋必須預(yù)留充足的主筋長度，以便與下段冠梁主筋搭接。側(cè)模采用鋼模板組裝，模板安裝前涂上隔離劑，以便脫模。一次澆筑混凝土冠梁和第一根混凝土支撐梁時(shí)，噴水養(yǎng)護(hù)周期不得少于7 d。

4.1.3 鋼筋混凝土支撐的拆除

當(dāng)頂板混凝土完工并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%時(shí)，第一根鋼筋混凝土支撐開始拆除，用手持風(fēng)鎬、氧氣切割的方式拆除鋼筋混凝土支撐，混凝土支撐的拆除步驟如下：

（1）設(shè)置操控臺。操控臺支撐架必須牢固，便于人員上下行走，并有邊沿保護(hù)。腳手架寬為2.5 m，立桿間隔1.5 m，支撐底部的水平桿距離梁底0.2 m，橫向桿間隔1.5 m，為避免支撐開裂時(shí)撞擊橫向桿，梁底橫向桿中心處需要增添一根立桿。

（2）支撐拆除。根據(jù)車站結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度，分階段分層拆除支撐。結(jié)構(gòu)板施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可拆除支撐。鋼筋混凝土支撐鋼筋外圈采用風(fēng)鎬鑿除，主筋采用氣焊切割?；炷敛捎蔑L(fēng)鎬分段破碎，每段重量按龍門吊的吊重量確定，混凝土長度不得超過3 m，灑落至地下二層樓板上的混凝土塊，其直徑不可超出20 cm。

4.2 第二、三道鋼支撐施工

4.2.1 鋼支撐材料

該車站第二、三道支撐為鋼筋支撐，鋼支撐為Φ80 cm鋼管，其壁厚1.6 cm，檁條為型材腰梁（2I45C）。

4.2.2 支撐與擴(kuò)大段斜撐安裝

支撐包括活絡(luò)端、固定端、中間段。 活絡(luò)端起預(yù)應(yīng)力作用; 擴(kuò)大段斜撐包括活絡(luò)端、固定端、中間段、鋼墊箱四個(gè)部分。 擴(kuò)大段斜撐的作用是將圍護(hù)結(jié)構(gòu)與支撐連接在一起，并通過施加預(yù)應(yīng)力使鋼墊箱與鋼圍梁間形成一個(gè)穩(wěn)定的整體，從而使鋼圍梁與鋼墊箱之間形成一個(gè)能承受鋼墊箱重量的支承面和鋼支承的標(biāo)準(zhǔn)段。 鋼墊箱用鋼板制成，呈三角形，中間有肋板，兩端與鋼墊箱連接。 通過調(diào)整三角塊中心距可調(diào)節(jié)長細(xì)比，根據(jù)需要可以增加或者減少鋼墊箱數(shù)量。 采用單根長、短節(jié)段分段吊裝的方法， 利用不同長度的鋼支撐組裝成兩個(gè)零件，再利用龍門吊分別把短節(jié)段支撐吊到基坑中組裝安裝。

4.2.3 支撐體系預(yù)應(yīng)力的施加

鋼支撐預(yù)應(yīng)力由2個(gè)100 t液壓千斤頂施加，置于活絡(luò)端頂壓位置。將鋼絞線用鋼絲繩捆扎好，并與千斤頂連接在一起。預(yù)應(yīng)力由鋼楔墊塊、千斤頂、吊運(yùn)鋼絲繩和鋼支撐組成。

千斤頂?shù)念A(yù)應(yīng)力要根據(jù)設(shè)計(jì)值計(jì)算，兩千斤項(xiàng)的預(yù)應(yīng)力必須同時(shí)施加并分為三個(gè)階段。

4.2.4 防脫落裝置安裝

為防止鋼支撐在激烈碰撞或預(yù)應(yīng)力損失時(shí)脫落，特加裝防脫落裝置。防脫落裝置是通過卡扣與鋼絲繩連接的一端進(jìn)行膨脹螺栓后再將其固定在圍護(hù)樁上，另一端與鋼支撐相連接，當(dāng)鋼支撐發(fā)生斷裂時(shí)，只需更換其中1個(gè)防脫落裝置即可。當(dāng)鋼支撐被撞擊時(shí)，防脫裝置會自動將其卡住，阻止鋼柱繼續(xù)下落。當(dāng)出現(xiàn)斷裂和變形時(shí)，可以方便地更換新鋼支撐。同時(shí)還可避免因事故造成人員傷害。不僅可以增加鋼支撐的穩(wěn)定性，還可以為支撐下的施工提供高度的安全保障。

4.2.5 鋼支撐軸力監(jiān)測

在基坑施工過程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)不可避免地產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。由支撐預(yù)應(yīng)力損失引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移是不可逆的，因此必須保證鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加到位，了解鋼支撐變形情況，并根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)補(bǔ)加預(yù)應(yīng)力。按設(shè)計(jì)要求，每層直撐設(shè)3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，斜撐2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，共5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。每層支撐應(yīng)至少為每層支撐數(shù)量的10%，且不得少于3個(gè)。焊接應(yīng)變式鋼筋計(jì)與應(yīng)變儀配合使用。鋼筋計(jì)直接焊接在鋼支撐外表面（橫撐頂面1/3跨）上，夜間觀測并記錄支撐表面溫度。記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，隨時(shí)關(guān)注基坑支護(hù)變形，確?；诱w安全穩(wěn)定。

4.2.6 鋼支撐拆除

鋼支撐拆除采用分段拆除，底板混凝土澆筑完成強(qiáng)度達(dá)到80%后拆除第三道支撐，二層側(cè)墻、立柱、中板澆筑完成強(qiáng)度達(dá)到80%后拆除第二道支撐，在負(fù)一層側(cè)墻、立柱澆筑完成混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后拆除第一道支撐，詳細(xì)的拆除流程如圖3。

5 結(jié)語

綜上所述，明挖施工作為地鐵施工中普遍采用的一種施工工藝，由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，在地鐵施工中得到了廣泛的應(yīng)用。該文結(jié)合工程實(shí)例，從開挖順序、基坑噴錨、基坑支撐三方面詳細(xì)列舉了施工參數(shù)，并總結(jié)了地鐵基坑明挖施工中常見的施工技術(shù)和管理控制措施，經(jīng)實(shí)際工程施工表明該工藝效果良好，可為同類型項(xiàng)目提供參考。

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