市政地鐵明挖隧道基坑支護(hù)施工技術(shù)研究

劉建

摘要：地鐵明挖隧道基坑開挖易造成周圍環(huán)境的破壞，導(dǎo)致施工過程安全性大大降低，針對于此必須采取相適用的基坑支護(hù)技術(shù)。以某工程為背景，對市政地鐵明挖隧道基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行。研究結(jié)果表明：各個測點的支護(hù)裂縫最大厚度均低于施工最大允許支護(hù)裂縫最大厚度，證明所設(shè)計的市政地鐵明挖隧道基坑支護(hù)施工技術(shù)的施工效果較好。

關(guān)鍵詞：施工技術(shù)；地鐵；基坑；隧道支護(hù)

0? ?引言

隨著地鐵、公路隧道和高樓大廈的大量建設(shè)，深埋在地下的工程越來越多。基坑工程是一項既有巖土性又有結(jié)構(gòu)性的工程，作為主要臨時性工程之一，其安全問題逐漸成為基坑設(shè)計與施工人員最為關(guān)心的焦點。

在我國，對于地鐵、高層建筑等深基坑工程，有比較成熟的工程技術(shù)。汪想貴[1]以基坑的施工水平支護(hù)構(gòu)件為主要研究對象，通過建立水平支護(hù)桿系的有限元模型，對基坑施工過程中支撐構(gòu)件的內(nèi)力與位移關(guān)系進(jìn)行了分析，并研究水平支護(hù)道數(shù)、放坡標(biāo)高、施工的地質(zhì)條件、水平支護(hù)距離等各種因素，對支撐構(gòu)件質(zhì)量的影響規(guī)律。本文結(jié)合實際施工項目，以市政地鐵明挖隧道基坑施工技術(shù)設(shè)計要求為基礎(chǔ)，對不同基坑深度下的支護(hù)施工結(jié)構(gòu)、工藝進(jìn)行探討，并對其施工過程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1? ?高速公路明洞工程基坑開挖要求

市政地鐵受土地利用及建筑空間限制，多以地下穿越方式進(jìn)行，且多以明挖方式進(jìn)行施工。與高層建筑中的深基坑工程相比，高速公路明洞工程中基坑開挖方式和開挖位置都有很大的不同[2]。

為更好完成隧道基坑的挖掘，優(yōu)化挖掘方案，合理組織施工，必須安排專業(yè)的勘測人員，對施工區(qū)的地層組成、地表建筑物的分布、地下水的分布、地下管線的分布等進(jìn)行詳細(xì)勘察。除此之外，還要配合政府和相關(guān)部門，做好必要的測量工作。

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅能保證基坑開挖與深層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的有序進(jìn)行，而且還能保證施工期間不會對其他建筑造成影響。一般情況下，深基坑支護(hù)設(shè)備只作為臨時設(shè)備，在基坑主體結(jié)構(gòu)施工完成后就停止使用[3]。

2? ?深基坑降水設(shè)計與施工

根據(jù)市政地鐵勘察地質(zhì)和泵房設(shè)計，設(shè)井高為14m，降水井深度為18m，濾芯設(shè)置在-12～8.0m之間。井壁采用無砂混凝土管，外層采用濾布，用粗砂填充。將排水管和周圍土體之間的間隙填滿，并用粘膠或其他密封材料進(jìn)行密封。為降水設(shè)計的深基坑鋼板樁支護(hù)如圖1所示。

井管下管后，要在第一時間填充濾料，并將過濾部位放置在合適位置。為防止在抽水過程中有雜質(zhì)顆粒流入井中，需用濾布包裹過濾器，對于其他的盲管，則要在外層包裹3層薄層濾網(wǎng)，以防止土顆粒隨著水流進(jìn)入管中，造成管堵塞。

在深基坑周圍布設(shè)井點時，要以基坑的形狀和規(guī)模為依據(jù)，對稱布置井點，且要同步進(jìn)行抽水，以使基坑水位達(dá)到規(guī)范要求。要合理選擇降水井的降水機(jī)，避免降水井中出現(xiàn)停水現(xiàn)象。必須配備專門的電力工作人員，隨時對電路進(jìn)行檢查，嚴(yán)禁避免停電。及時對抽水機(jī)進(jìn)行維護(hù)，并安排相關(guān)的工作人員及時做好維修保養(yǎng)記錄[4]。

3? ?支護(hù)構(gòu)件結(jié)構(gòu)力計算

一般情況下，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)既要符合穩(wěn)定需求，又要符合控制變形的需求，也就是要符合規(guī)范規(guī)定的正常服役和承載力極限需求。本文對彈性地基梁的微分方程進(jìn)行求解?；由钐幍闹鲃油翂毫?biāo)準(zhǔn)數(shù)值的計算公式如下：

公式中：c代表基坑開挖的深度，單位為m，qαi表示第i層的主動土壓力系數(shù)；β表示計算點的深度。

在基坑開挖和地下結(jié)構(gòu)施工不同工況和受力條件下，對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形計算值、支點力計算值進(jìn)行分段處理，并使用彈性地基梁法進(jìn)行分析。將支護(hù)結(jié)構(gòu)視為平面應(yīng)變問題[5]，以單位寬度的擋墻作為垂直布置的彈性基礎(chǔ)梁，將支護(hù)、已知的水、土等壓力施加在擋墻外[6]。

基坑施工會對周圍巖體和建筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響?；油鈬┕顩r，是影響基坑整體穩(wěn)定性的一個關(guān)鍵因素，尤其是對于周圍結(jié)構(gòu)變形要求達(dá)到二級以上的工程更是如此。目前，我國已建成的市政地鐵明挖隧道主要集中在城區(qū)內(nèi)，鑒于道路空間和車輛荷載的影響，在隧道縱向和橫向上均需加密設(shè)置橫向支護(hù)，橫向支護(hù)則以等間距布置為主。

增大斜坡高度、增大斜坡埋入深度可顯著改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增大斜坡高度可降低結(jié)構(gòu)所受荷載，增大斜坡埋入深度可增大結(jié)構(gòu)抗力。本文重點探討基坑降水及放坡高度等因素，對支護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移、抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)的影響，期望通過對連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[7]。

4? ?明挖深基坑土方開挖要點

對于深基坑土方開挖工程，需先打好深井，進(jìn)行抽水試驗。如果抽水達(dá)到預(yù)期效果，就可以開始循環(huán)泵站的土方明挖作業(yè)。深基坑在開始挖時，需要對土方進(jìn)行分層挖掘，上面的土層可用挖掘機(jī)開挖，下面的土層可用水力沖刷開挖，使整體形成一個臺階[8]。

監(jiān)測測量是確保工程質(zhì)量和安全的一項重要措施。監(jiān)測測量可以及時地反饋信息，便于對開挖和支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對施工設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，并為后續(xù)的施工提供技術(shù)比較依據(jù)。

根據(jù)基坑中土體的差異，選擇對應(yīng)壓力水沖手段。沖刷壓力根據(jù)泵的揚(yáng)程計算，通常將揚(yáng)程設(shè)為50m，將輸送的泥漿距離限制為200m以內(nèi)。在開挖保護(hù)層時，采用人工挖土的方法，防止對地基造成影響。在挖土區(qū)的一側(cè)安裝泥漿泵，保護(hù)層挖完后，安裝第一道圍裙和鋼架。

基坑開挖會造成支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)產(chǎn)生土壓力差，導(dǎo)致基坑底部土壤產(chǎn)生流動變形。通常情況下，如果這種變形很大，說明施工土壤的中的塑性流動較為緩慢。

5? ?實例分析

5.1? ?工程概況

某市政地鐵隧道基坑支護(hù)工程位于市中心區(qū)域，從西邊下穿石大路的入口處，場地地勢較為平整，且過道所處位置都在既有舊市政地鐵的基床范圍內(nèi)。該隧道從K0+540開始至K0+650結(jié)束，全長350m。分開口區(qū)和閉口區(qū)，開口區(qū)全150m，K0+510～K0+480段與K0+490～K0+780段分別為擋墻、一般路基。K0+450～K0+145段與K0+397～K0+640段為敞開式U形構(gòu)架。該封閉斷面全長65m，為一封閉的長方形單孔框架。

封閉區(qū)段內(nèi)不設(shè)置天窗區(qū)段，在K0+744.75里程隧道內(nèi)設(shè)置一臺排水泵，隧道施工采用明挖法。該地區(qū)地處平原、地勢平坦，目前有一條老舊的高速公路，四周有不少商鋪，整體交通狀況良好。該路段巖土層力學(xué)參數(shù)如表1所示。

5.2? ?施工結(jié)果與討論

根據(jù)上述的工程概況，使用本文設(shè)計的市政地鐵明挖隧道基坑支護(hù)施工技術(shù)研究進(jìn)行隧道基坑支護(hù)施工，基坑施工支護(hù)斷面如圖2所示。

由圖2可知，隧道基坑支護(hù)的斷面施工較為完整，并未出現(xiàn)凹凸不平的問題，證明了本文設(shè)計的市政地鐵明挖隧道基坑支護(hù)施工技術(shù)的施工性能較好。為進(jìn)一步獲取該工程的施工數(shù)據(jù)，展開實驗測試，測得（轉(zhuǎn)下頁）（接上頁）基坑中的不同測量點的支護(hù)裂縫最大厚度如表2所示。

由表2可知，使用本文設(shè)計的市政地鐵明挖隧道基坑支護(hù)施工技術(shù)施工，各個測點的支護(hù)裂縫最大厚度，均低于施工最大允許支護(hù)裂縫最大厚度，證明設(shè)計的市政地鐵明挖隧道基坑支護(hù)施工技術(shù)的施工效果較好，符合實際施工需求。

6? ?結(jié)束語

深基坑支護(hù)是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，為此施工前先要對各種地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析，然后再選擇合適的施工方案。要結(jié)合建設(shè)工程的實際情況，對建設(shè)過程中遇到的各種問題進(jìn)行全面分析。在施工過程中，應(yīng)對基坑護(hù)坡樁和基坑邊坡進(jìn)行全面監(jiān)控，了解支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑的變化，以便能夠及時對其進(jìn)行調(diào)整控制。

參考文獻(xiàn)

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