淺議明挖地鐵車站深基坑施工技術應用

智學民

摘要：地鐵車站主體結構是否能夠順利實施，涉及深基坑作業。深基坑是系統工程，指開挖深度超過5m（含5m）的基坑的土方開挖、支護、降水工程;具有綜合性強、區域性強、個性強、時空與環境效應及支護體系臨時性特點，施工時必須監測。

Abstract： Whether the main structure of the subway station can be implemented smoothly involves deep foundation pit operations. Deep foundation pit is a systematic project， which refers to excavation， support and precipitation engineering of foundation pits with excavation depth exceeding 5m （including 5m）; it has strong comprehensive and regional characteristics， strong personality， space-time and environmental effects and temporary support. It must be monitored during construction.

關鍵詞：深基坑;開挖;支護;降水;監測

Key words： deep foundation pit;excavation;support;precipitation;monitoring

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）25-0215-03

0? 引言

深基坑包括降水、支護、開挖及監測。為創造干地作業條件，開挖前提前降水，地下水位變化導致土體變形，對建（構）筑物和地下管線產生影響，危及使用及安全;支護體系安全儲備小，存在較大風險;開挖不合理導致支護體系變形過大、失穩引起基坑破壞;監測能及時發現降水、支護及開挖時存在的問題并加以解決。

明挖地鐵車站多為地下二層島式結構，順做法施工，圍護結構為地下連續墻+內支撐，地質條件多為砂土地層，深約15m。

1? 降水

系統包括潛水泵與管井，重點是替漿清孔與洗井。

1.1 基本要求

①管井井點降水提前20天進行，保持坑內水位低于開挖面1m。

②井點間距15m，數量及抽水強度根據地層含水量調整。

③降水井Ф350mm，孔深至基底下8m;Ф219mm鋼管井管、濾管及沉砂管?？油庥^測井Ф300mm，Ф108mmPVC井管。砂礫濾料5～10mm。

④潛水泵揚程大于40m，流量20m3/h。

1.2 工藝流程

施工準備→鉆孔→清孔→安放井管→回填濾料→封口→洗孔→安裝水泵→試抽水→正常工作→填埋井管→封井

1.3 方法及技術質量

①泥漿護壁循環成孔;泥漿濃度符合護壁及清孔

要求。

②保證孔深及垂直度，確保井管順利安裝。

③安管前替漿清孔，保證井管垂直度及鋼筋骨架連接牢固;安管時不能轉動或上下串動，防止濾網破損。

④安管后用砂礫在濾網與井管周圍回填密實，井口3米黏土回填夯實;泥漿泵沖清水與空壓機抽水洗井，清除孔壁、孔內和透水層中泥漿。洗井前后兩次抽水量相差小于15%，洗井后沉渣不上升。

⑤安裝水泵前測井深、沉渣厚度;洗井合格后，用纜繩將水泵吊入井內。潛水電機、電纜和接頭絕緣，配置保護開關。安完后做單井試驗性抽水，確定其出水量和降水深度。

⑥更換新水泵前清洗濾井、沖除沉渣。

1.4 降水要求

降水與開挖同向;避免降水速度過快引起孔內涌水;井管隨開挖進度分段拆除。降水時，測量每口井流量與水位?？觾韧庠O監控點，觀測降水時對周圍環境和基坑影響。

2? 支護體系

設四道支撐：第一道混凝土支撐;第二～四道鋼支撐（Ф800mm，壁厚16mm）。

鋼支撐位置挖出后及時安裝架設、施加預應力;先撐后挖，開挖一段支撐一段。

2.1 鋼支撐安裝

①一端固定端，一端活動端，中間為標準管節;坑外分段拼裝。

②接長時，接頭處焊法蘭盤和鋼肋板，螺栓擰緊。

③整體兩點吊裝，吊點距端部0.2L。

④安裝容許偏差

1）兩端標高差小于2cm及支撐長度1/600。

2）撓曲度小于支撐長度1/1000。

3）水平軸線偏差小于3cm。

4）中心標高及同層支撐頂面標高偏差±3cm。

⑤各節點連好后施加預應力;兩端設支托或吊掛，防止圍護變形或施工撞擊脫落。

2.2 軸力施加

2臺標定合格的200T千斤頂。千斤頂分級施加支撐軸力，一次施加大于設計值40%，后按設計值20%逐級增加;施加預應力后再次加固，端板處空隙用細石混凝土填實。

2.3 技術及質量安全

①支撐位置墻面處理，支撐頂端及墻面受力均勻。

②架設前控制好端頭托架標高，確保各支點在同一水平線;端部斜支撐焊好端面與三角鋼板撐座。

③安裝時端頭、支撐、千斤頂各軸線在同一平面，對角順序扳緊法蘭螺栓。

④檢查安裝節點焊接質量及時加焊，合格后施加預應力;結構節點再檢查一遍，確保安全可靠。預應力施加用超高油壓泵站控制油壓千斤頂，精度值±3T。

⑤加力前設定支撐軸力監測點，取得初始讀數后加力;加力后測試實際預加力，控制預加力施加準確。按設計分級加載和現場觀測墻體加載反應確定加載速度。

⑥施加預應力至設計值后塞緊鋼楔塊再拆除千斤頂。

⑦預加力后，開挖時禁止碰撞鋼支撐;定期監測，發現異常及時補加預應力。

⑧預應力加設前后12h內，加密監視頻率，發現預應力損失或圍護結構變形速率無明顯收斂時，復加預應力至設計值。

⑨支撐發現撓度增大或鋼楔松動，重新施加軸力。

3? 開挖

遵循“豎向分層、縱向分段、先撐后挖、限時平衡”

原則。

3.1 工藝流程

施工準備→第一道混凝土支撐→開挖第一層土方→墻面找平→安裝第二道鋼支撐→開挖第二層土方→墻面找平→安裝第三、四道鋼支撐→開挖各層及剩余土方→墻面找平→人工清底→地基承載力驗收→施工墊層→進入下一流水段

3.2 基本要求

①坑外用長臂挖機裝車，坑內液壓反鏟配合，渣土車運輸。

②開挖縱向分段，臨時放坡小于1：1.2;適當高度設置臺階，每開挖層坡腳設一橫向截水溝。

③階梯狀開挖遵循“從上到下，分層、分段，留土護坡，階梯流水開挖，墊層及時澆筑”原則。

④豎向分層最深4m，超過4m分二層或多層開挖。

3.3 作業順序

①首層開挖至第一道支撐下0.2m，施工第一道混凝土支撐。

②第二層及以下各層開挖至本層鋼支撐底部下0.5m，架設鋼支撐;中部掏槽，倒退開挖，邊坡1：1，兩側土臺寬度大于3m。

③最后一層機械開挖至基底以上0.2～0.3m，中部掏槽，倒退開挖，邊坡1：1，兩側土臺寬度大于3m。

3.4 開挖施工

分層分段對稱開挖，每層臺階開挖時先在橫斷面跨中縱向拉槽，臺階兩側預留3～4m寬反壓土體護坡，每層臺階長度6m。

《建筑基坑支護技術規程》強條規定：當基坑開挖面上方支撐未達到設計要求時，嚴禁向下超挖土方。

3.4.1 首層開挖

開挖至支撐梁底，施做墊層，澆筑混凝土。

3.4.2 分層開挖

第一道混凝土支撐滿足強度后，在頂部布設工作平臺及通道。每層挖至鋼支撐底部下0.5m，進行支撐安裝和預應力施加。放坡開挖，反鏟倒運，長臂挖機挖裝。

后一段開挖須在前一段支撐安完后進行;第二～四層每段開挖后，8h內完成2根支撐安裝并施加預應力。

最后一層開挖每段控制在3m，支撐安裝1根。

靠近墻體0.5m及基底0.2～0.3m保護層用人工開挖，基底平整后施做墊層。分層開挖如圖1所示。

3.4.3 出土

第一臺反鏟置于臺階上，挖掘該臺階以下土體，挖土甩放在上一層臺階，由上一層臺階反鏟接力;每層臺階反鏟負責該臺階面到下一臺階面的土方，坑外長臂挖機負責裝車。剩余土體用吊機吊出。

3.5 技術及質量安全

①坑內積水為原地層含水及雨水。每段開挖時超前設置一集水坑，將積水匯入，集中排至坑外，確保開挖面不浸水。

②縮短無支撐暴露時間，減少土體擾動范圍;隨挖隨撐并及時施加預應力;加載卸載過程中圍護結構受力要符合要求;支撐完成才能進行下一層土方開挖。

③開挖時嚴禁碰撞已架設鋼支撐。

④滲漏水用坑內砂土反壓、雙液漿封堵或導管引排。

⑤開挖時加強基坑內外觀察及監測，出現異常立即處理。

⑥開挖至第一道支撐4m以下時，全天巡視。

4? 監測

城市軌道交通地下工程規定在施工階段對支護結構、周圍巖土體及周邊環境進行監測。內容包括監測項目、監測頻率和監測報警。

4.1 監測項目

圍護結構整體位移量測、基坑內外地表沉降、鋼支撐軸力、地下水位、地物變形、開裂情況。

4.2 監測頻率及巡視頻率

4.2.1 監測頻率（基坑圍結護構、周邊環境）

①開挖期間：深度小于5m時，1次/3天;深度大于5m小于10m，1次/2天;深度大于10m小于15m時，1次/天;深度大于15m時，2次/天。

②開挖后：1～7天，1次/天;7～15天，1次/2天;15～30天，1次/周;穩定后1次/月。

③當出現下列情況之一時，提高監測頻率

1）數據達到報警值;數據變化量大或速率加快。

2）超深、超長開挖或未及時加撐。

3）附近地面荷載突然增大或超過設計限值。

4）底部、坡體或支護結構出現管涌、滲漏或流砂。

5）支護結構出現開裂;地面出現突然較大沉降或嚴重開裂。

6）鄰近建（構）筑物出現突然較大或不均勻沉降、嚴重開裂。

7）基坑及周邊大量積水、長時間連續降雨、管道泄漏。

4.2.2 巡視頻率

每次監測實施時安全巡視，每天巡視一次，特殊情況加密頻率。

監測值突然增大或到預警值，現場引起注意;到警戒值時及時調整施工參數。

4.3 監測報警

4.3.1 當出現下列情況之一時，立即報警

①當數據達到報警值。

②支護結構或周邊土體位移出現異常，基坑隆起或陷落。

③支撐體系出現過大變形、壓屈跡象。

④周邊建（構）筑物結構、周邊地面出現突發裂縫。

4.3.2 當出現下列情況之一時，立即停止施工

①圍護結構及其背后土體坍塌、滑移及開裂。

②數據不斷增大趨勢。

③地表沉降過大，超過控制基準或出現明顯裂縫并不斷發展。

④時態曲線長時間沒有變緩趨勢。

地鐵車站縱向長、埋深大，深基坑施工中要確?？觾人唤抵灵_挖面下1m;鋼支撐及時架設、施加預應力;開挖遵循分層、分段、對稱、均衡、適時原則;同時加強監控量測，才能確?；臃€定安全，保證車站主體結構的順利實施。

參考文獻：

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[2]GB50911-2013，城市軌道交通工程監測技術規范[S].

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