淺談地鐵車站深基坑施工控制要點(diǎn)

李海生

摘要： 加快城市快速交通建設(shè)，這是解決城市交通堵塞、改善城市環(huán)境、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要手段。為充分發(fā)揮城市軌道交通在城市建設(shè)發(fā)展中的重要作用和帶動作用，尋求具有安全、快速、低成本的施工方法，文章分析總結(jié)了地鐵車站深基坑施工控制要點(diǎn)，為后續(xù)類似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

Abstract： To speed up urban rapid traffic construction is an important means to solve the urban traffic jam， improve the urban environment and promote the urban sustainable development. In order to give full play to the important role and leading role of urban rail transit in urban construction and development and seek a safe， fast and low-cost construction method， this paper analyzes and summarizes the construction control points of the deep foundation pit of the subway station， to provide reference for the follow-up similar projects.

關(guān)鍵詞： 地鐵車站；深基坑；施工；要點(diǎn)

Key words： subway station；deep foundation pit；construction；main points

中圖分類號：TU46+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）24-0137-03

1 概述

本項(xiàng)目依托某地鐵車站，車站有效站臺長度120.0m，站臺寬度11.0m。車站外包總長214.5m，標(biāo)準(zhǔn)段外包總寬19.7m。車站主體建筑面積8953 m2，車站附屬建筑面積3035m2，總建筑面積12258 m2。車站基坑平均開挖深度約16.70m；盾構(gòu)段基坑開挖深度約17.49m。基坑長214.5m，標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7m，盾構(gòu)端寬23.8m。根據(jù)本站的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、基坑變形控制要求及施工作業(yè)空間等因素，主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁采用Φ1000@1300mm 鉆孔灌注樁+止水帷幕，止水帷幕采用Φ850@600 三軸水泥土攪拌樁；基坑豎向設(shè)置3 道支撐，第一、二、三道均采用16 厚Φ609 鋼管撐。

2 地質(zhì)水文特征

2.1 地質(zhì)特征

地貌單元為黃河沖洪積平原，地面標(biāo)高約87.0～95.0m，車站場地范圍內(nèi)上部主要為填土、粉質(zhì)粘土組成的弱透水性復(fù)合地層，垂向滲透系數(shù)差，易形成夾層水；下部為由粉砂、細(xì)砂組成的中等～強(qiáng)透水性的含水層，夾粘質(zhì)粉土透鏡體。

2.2 水文特征

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料和現(xiàn)場鉆探，本站的地下水類型主要為第四系松散層孔隙潛水和微承壓水。本車站地面標(biāo)高在 90.85～92.59m 之間，地下穩(wěn)定水位埋深在5.2～9.2m 之間，穩(wěn)定水位標(biāo)高在81.82～85.79m，含水層為黏質(zhì)粉土②32 層、黏質(zhì)粉土②33 層、粉砂②42 層、細(xì)砂②51 層。

3 地鐵車站深基坑工程特點(diǎn)

3.1 多數(shù)城市主干道，可利用的施工場地狹小，應(yīng)精心布置

地鐵車站深基坑施工時需采用成孔、成槽、吊裝、挖掘等大型機(jī)械設(shè)備，周邊受交通保通影響，可利用的場地相對狹小，而施工中對泥漿池、渣土坑、場內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆返牟贾眉按笮蜋C(jī)械設(shè)備的擺放均提出了較高的要求。

3.2 地鐵車站深基坑普遍規(guī)模較大，安全風(fēng)險高

按照《危險性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》建質(zhì)【2009】要求，地鐵車站深基坑均屬于危險性較大的分部分項(xiàng)工程，需編制安全專項(xiàng)施工方案，并經(jīng)專家評審修改后履行審批手續(xù)，基坑開挖前還需組織條件驗(yàn)收。

3.3 多數(shù)基坑地質(zhì)復(fù)雜，施工難度大

卵石層、圓礫層、中砂層和細(xì)砂層在有水情況下，穩(wěn)定性相對較差，成孔、成槽難度較大，在鉆進(jìn)過程中、鋼筋籠安裝過程中及水下混凝土灌注過程中均有發(fā)生塌孔事故的可能，施工控制難度相對較大。

3.4 多數(shù)地鐵車站位于交通繁忙的交叉路口，施工干擾大

地鐵深基坑需要大量的材料進(jìn)入與大量的泥漿、土方運(yùn)出，還有可能受制于夜間施工噪音的控制而無法連續(xù)作業(yè)，高峰期交通堵塞也不可避免地造成混凝土無法及時灌注，成孔擱置時間過長或造成塌孔。

4 車站深基坑施工控制要點(diǎn)

4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工控制要點(diǎn)

車站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)根據(jù)地質(zhì)、水文及周邊環(huán)境不同，一般設(shè)計有圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)、圍護(hù)樁+旋噴止水結(jié)構(gòu)、咬合樁結(jié)構(gòu)、地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)等，無論是哪種結(jié)構(gòu)，都需要嚴(yán)格控制成孔速度、孔深、孔徑、垂直度等成孔質(zhì)量。

圍護(hù)樁外放量的計算與確定：①鉆孔垂直度偏差假定控制為0.5%，則基坑深17m時偏差為17×0.5%=85mm；②擴(kuò)孔系數(shù)按8%考慮，則樁的半徑擴(kuò)大（1.080.5-1）÷2=20mm；③施工平面誤差值為50mm；在最不利情況下三項(xiàng)累計之和為①+②+③=155mm，考慮到平面誤差及垂直度可能向基坑內(nèi)側(cè)也可能向基坑外側(cè)，機(jī)率均為50%，每外放10mm，增加鋼筋混凝土3.2立方，本次選擇總外放量為150mm，除擴(kuò)孔系數(shù)外，外放量為130mm。則可能增加鋼筋混凝土41.6立方。

根據(jù)施工需要，對重要管線在地面放線后并采取保護(hù)措施，對部分不能直接探明的管線，要求原地面以下3.5m范圍內(nèi)人工挖探并下鋼護(hù)筒，在確保管線安全的前提下才能開鉆。考慮到樁中心距只有1400mm（凈距為400mm），為了防止串孔，設(shè)計要求排樁采取隔樁施工，同時開挖的兩樁凈間距不得小于樁徑的3倍，且在灌注混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后才能進(jìn)行鄰樁成孔施工。本項(xiàng)目采取兩同時開挖樁中間間隔2樁，凈間距為3.2m，詳見圖1。

4.2 支撐體系施工控制要點(diǎn)

地鐵深基坑一般都設(shè)有內(nèi)支撐，根據(jù)地質(zhì)、水文、周邊建筑、交通流量等設(shè)計有鋼筋混凝土支撐和鋼管支撐兩種形式。

4.2.1 鋼支撐形成須遵守的四條原則

①鋼筋混凝土冠梁達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度后受力原則。

②先結(jié)點(diǎn)可靠后受力原則。

③先形成體系后受力原則。

即確保每一根支撐桿先形成橫向拉結(jié)再受力，起到穩(wěn)定壓桿的作用。

④先支撐后挖土原則。

即任何情況下都必須確保挖土的標(biāo)高高于待安裝鋼支撐底標(biāo)高下20cm。

4.2.2 鋼支撐安裝與基坑開挖關(guān)系

支撐和挖圖兩者之間是依存的關(guān)系，互為基礎(chǔ)，即支撐為挖土提供依據(jù)，挖土為支撐創(chuàng)造空間，因此挖土的控制是形成鋼支撐的主線條，必須注意挖土的深度控制，區(qū)域控制和高效率的翻土。

①待預(yù)加力穩(wěn)定后鎖定。施工中應(yīng)注意對臨時支撐系統(tǒng)的保護(hù)。每次軸里施加必須通知技術(shù)人員到場，并做好油表讀數(shù)的原始紀(jì)錄。用來施加軸力的千斤頂與油表應(yīng)按規(guī)范要求及時標(biāo)定，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油表讀數(shù)與軸力計所顯示的讀數(shù)誤差較大時應(yīng)停止加載并查找原因。千斤頂預(yù)加軸力必須分級加載，每級施加壓力不得超過600kN，鋼管橫撐的設(shè)置時間必須嚴(yán)格按設(shè)計情況掌握，土方開挖時應(yīng)分段分層，按基坑開挖深度及開挖時間架設(shè)鋼支撐。

②所有支撐連接處，均應(yīng)墊緊貼密，防止鋼管支撐偏心受壓，端頭斜撐嚴(yán)格按設(shè)計尺寸和角度加工焊接、安裝，保證支撐為軸心受力且焊接牢固，基坑開挖過程中要防止挖土機(jī)械碰撞支撐體系，并注意不得在支撐上加載，以防支撐失穩(wěn)造成事故。支撐的規(guī)格及支撐的安裝順序必須滿足設(shè)計的要求。

③當(dāng)基坑開挖至支撐設(shè)計標(biāo)高以下0.5m時安裝鋼支撐。鋼支撐安裝必須確保支撐端頭與圍檁均勻接觸，并設(shè)防止鋼支撐端部移動脫落的構(gòu)造措施，支撐的安裝允許偏差應(yīng)符合以下規(guī)定：

支撐的撓曲度：不大于1/1000；

支撐兩端的標(biāo)高差和水平面偏差：不大于20mm和支撐長度的1/600；

支撐軸線水平向偏差：±30mm；

鋼支撐軸線豎向偏差：±30mm。

④支撐就位后應(yīng)及時準(zhǔn)確地按設(shè)計要求施加預(yù)應(yīng)力。當(dāng)晝夜溫差過大導(dǎo)致支撐預(yù)應(yīng)力損失時，應(yīng)立即在當(dāng)天低溫時段復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計值；圍護(hù)樁體水平位移速率超過警戒值時，可適量增加支撐軸力以控制變形，但復(fù)加后的支撐軸力必須滿足設(shè)計安全度要求。

⑤在底板、頂板的施工過程中，應(yīng)按設(shè)計規(guī)定的步序拆除各道支撐。

4.3 土方開挖控制要點(diǎn)

基坑開挖充分考慮時間、空間效應(yīng)。深基坑開挖總體施工原則：遵循“由上而下、豎向分層、縱向分段、先支撐后開挖”與“邊撐邊挖”相結(jié)合的原則。在開挖過程中按 “分層、分步、對稱、平衡、限時”五要點(diǎn)進(jìn)行施工。單個區(qū)段開挖原則：“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”。

①基坑開挖過程中，邊開挖邊架設(shè)鋼支撐，支撐連接處可靠，確保支撐體系穩(wěn)定；

②施工時嚴(yán)格控制鋼支撐各支點(diǎn)的豎向標(biāo)高及橫向位置，確保鋼支撐軸力方向與軸線方向一致；

③支撐拼接采用扭矩扳手，保證法蘭螺栓連接強(qiáng)度。拼接好支撐經(jīng)質(zhì)檢工程師檢查合格后方可安裝。對千斤頂、壓力表等加力設(shè)備定期校驗(yàn)，并制定嚴(yán)格的預(yù)加力操作規(guī)程，保證預(yù)加軸力準(zhǔn)確。加力后對法蘭螺栓逐一檢查，進(jìn)行復(fù)擰緊；

④當(dāng)支撐軸力超過警戒值時，立即停止開挖，加密支撐，并將有關(guān)數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計部門，共同分析原因，制定對策；

⑤待混凝土支撐強(qiáng)度達(dá)到85%以上時，采用縱向中間拉槽，分層開挖，邊開挖邊支撐。開挖過程中，同時施工樁間錨噴支護(hù)及第二層水平鋼支撐，分層高度一般為1.2～1.5m左右為宜。第二層開挖后，按同樣方法進(jìn)行下一層開挖，直至基坑底。

4.4 深基坑專項(xiàng)安全方案控制要點(diǎn)

依據(jù)《危險性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》（建質(zhì)【2009】87號文），安全專項(xiàng)方案應(yīng)包括以下內(nèi)容：

①工程概況：危險性較大的分部分項(xiàng)工程概況、施工平面布置、施工要求和技術(shù)保證條件。

②計算書及相關(guān)圖紙。

③施工計劃：包括材料與設(shè)備計劃、施工進(jìn)度計劃。

④勞動力計劃：特種作業(yè)人員、專職安全生產(chǎn)管理人員等。

⑤施工安全保證措施：監(jiān)測監(jiān)控、應(yīng)急預(yù)案、技術(shù)措施、組織保障等。

⑥施工工藝技術(shù)：施工方法、工藝流程、技術(shù)參數(shù)、檢查驗(yàn)收等。

⑦編制依據(jù)：施工組織設(shè)計、規(guī)范及圖紙（國標(biāo)圖集）、標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)范性文件等。

評審：超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程，要求施工單位組織專家對專項(xiàng)方案進(jìn)行論證。下列人員應(yīng)當(dāng)參加專家論證會：

①勘察、設(shè)計單位項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人及相關(guān)人員；

②施工單位分管安全的負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目專職安全生產(chǎn)管理人員、專項(xiàng)方案編制人員、項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人；

③監(jiān)理單位項(xiàng)目總監(jiān)理工程師及相關(guān)人員；

④建設(shè)單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或技術(shù)負(fù)責(zé)人；

⑤專家組成員。

審批：經(jīng)審核合格的，由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字。實(shí)行施工總承包的，專項(xiàng)方案應(yīng)當(dāng)由總承包單位技術(shù)負(fù)責(zé)人及相關(guān)專業(yè)承包單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字。經(jīng)施工單位審核合格后報監(jiān)理單位，由項(xiàng)目總監(jiān)理工程師審核簽字。

5 總結(jié)

國務(wù)院辦公廳發(fā)出“關(guān)于加強(qiáng)城市快速交通建設(shè)管理的通知”，這是解決城市交通堵塞、改善城市環(huán)境、城市沿著可持續(xù)發(fā)展道路的政府行為。要充分發(fā)揮城市軌道交通在城市建設(shè)發(fā)展中的重要作用和帶動作用。城市軌道發(fā)展已進(jìn)入快車道，同時地鐵深基坑施工的安全隱患多，施工安全事故屢有發(fā)生，如履薄冰、如臨深淵。通過對深基坑施工要點(diǎn)的總結(jié)，有利于控制質(zhì)量，確保施工安全。

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