地鐵車站深基坑工程施工難點及安全技術對策

陳益群

漳州市角美軌道交通投資發展有限公司 福建漳州 363107

1 工程概況

以某地鐵島式車站建設項目作為研究對象，該項目內的地鐵車站屬于單柱雙跨框架結構。站臺中心里程為YDIK3+474.835，沿線右側的起點里程YDIK3+382.735，終點里程YDIK3+626.373。車站總長度設計為243.65m，標準段基坑的寬度為19.7m，基坑深度設計為16.02～17.22m，頂板部位的覆土厚度保持在2.4～2.7m。沿線需要設置2 個風亭、3 個進出口、1 個預留進出口。主體結構部分采用明挖順作法施工，基坑采用一次性圍擋進行封閉。結合設計圖紙來看，深基坑部分的安全支護體系設計為甲級，安全設計等級屬于一級。

2 施工難點及對策

2.1 施工難點

（1）根據設計圖紙及施工總體籌劃，龜山站兩端均盾構始發井，為保證盾構機的正常始發節點，南北兩端結構施工進度為本工程的重要節點。

（2）本工程屬于深基坑，車站地勢起伏，總體上西高東低，必須充分考慮雨季施工及排水措施。

（3）本主體結構地質較為復雜，含有淤泥質土、粉細砂層及中粗砂層，含水量大，基坑開挖時，應加強降水、嚴格放坡開挖，防止造成邊坡失穩。

（4）基坑土方開挖與鋼管支撐架設施工交叉作業，對基坑安全至關重要，兼顧二者同步實施是本工程的重點。

（5）基坑土方開挖時，在基坑監測的同時，還需密切關注排洪渠水位及建構筑物監測情況，確保施工安全。

2.2 對策

（1）對基坑內部進行降水操作過程中，應該加強監測力度，及時對降水監測數據進行分析。施工單位在對深基坑內的淤泥層進行開挖過程中，可以采用放坡的形式進行開挖作業。當開挖至淤泥層后，可以使用2cm 厚的鋼板墊底，保證挖機移動過程中不會發生傾覆。開挖過程中隨時觀察邊坡的變化，避免出現塌方現象，盡可能提高開挖效率，不得在降雨情況下開挖土方。開挖形成的斷面應該及時采用噴射混凝土的防護措施。

（2）在開挖基坑土方的過程中，應該對基坑附近的已有建筑及道路環境進行監測，采用信息化施工管理，結合監測數據來指導施工。土方開挖不得出現超挖現象。

（3）在進行基坑內土方的開挖時，應該保證降水、排水的施工質量，促使深基坑內的積水或是地下水可以排放至基坑以外，確保積水不會滲入至土層內。

（4）基坑開挖應該分層、分段進行，每段開挖的坡度控制在1∶1.5，總坡度應＜1∶3。

3 施工技術對策

龜山站主體基坑采用φ650@450mm 三軸攪拌樁進行地連墻槽壁加固，水泥參量采用20%，加固深度約9.2～17.2m。1～4 軸范圍內加固至地面以下17.2m，8～14 軸范圍內加固至地面以下16.3m，14～15 軸范圍內加固至地面以下9.2m，22～31 軸范圍內加固至地面以下9.2m。三軸攪拌樁施工參數見表1，具體提升速度參數根據實地試樁確定。

表1 三軸攪拌樁施工參數

3.1 三軸攪拌樁槽壁加固施工

（1）工藝試樁。三軸攪拌樁試驗的數量應≥2 根，成樁后應該進行抽芯檢測，觀察噴漿的均勻度，分析水泥攪拌樁的施工質量。

（2）測量放線和場地清理。結合設計要求，對施工場地進行平整處理，平整作業完成以后開始測量放線，結合設計圖紙放出寬度并繪制出布樁平面圖，標注樁的序號并放出樁位，制樁之前需要監理單位進行驗收。

（3）開挖溝槽。結合主軸線、圍護基坑的尺寸放出攪拌樁圍護體系的內邊線，然后報監理單位進行驗收。溝槽開挖之前，明確單軸機中心線距離定位線的距離，在定位線上標記出單軸機加固的具體位置，使用短鋼筋加固。當監理單位質量驗收合格以后，才可以進行溝槽開挖，結合設計圖紙來看，溝槽的寬度、深度分別為：1.2m、0.9m。若施工過程中遇到特殊情況，施工單位可給出應急方案，但需要監理單位認定后才可進行施工。

（4）測量定位及鉆孔設備準備就緒。在開挖區域內測量放線，并清晰標記出成槽的具體部位[1]。根據成槽位置移動樁架，樁架的位置偏差應＜5cm。鉆孔前，使用專業的測量設備將作業平臺調平，保證平臺的穩定性。

（5）連接形式。機械設備按照設計加固部位的長度方向進行移動，施工順序應該結合成槽的先后進行確定。

（6）制備水泥漿液。開鉆前對拌漿工作人員做好交底工作，因加固數量較少采取袋裝水泥拌制水泥漿，在施工現場安裝好水泥漿攪拌系統，計算出固定袋數所需水泥量，以確保漿液質量的穩定。施工前應搭建好拌漿施工平臺，平臺附近搭建水泥罐，對全體工人做好詳細的施工技術交底工作，水泥采用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比嚴格控制在0.8。每根樁水泥用量= 單根樁面積×有效樁長×土的容量×水泥摻量。

水泥漿的制備須有充分的時間，要求大于3min，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌和機倒入儲漿罐時，必須通過過濾網，把水泥硬塊剔出。漿液進入儲漿罐中必須不停地攪拌，以保證漿液不離析。拌制漿液的時間超過2h的應作為廢漿處理，施工時泵送水泥漿必須連續，水泥漿用量以及泵送水泥漿的時間應有專人記錄。

（7）攪拌、注漿。根據設計所標注的樁底標高，成槽機在成槽和提升全過程中，保持螺桿勻速轉動，勻速下鉆，勻速提升，同時根據下鉆和提升兩種不同的速度，注入水泥漿液，水泥采用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，并采取高壓噴氣在孔內使水泥土翻攪拌和，在樁底部分必須重復攪拌注漿，保證整樁攪拌充分，均勻，確保攪拌樁的質量。

根據抓斗下沉和提升兩種不同的速度，注入土體攪拌均勻的水泥漿液，確保水泥土攪拌樁在初凝前達到充分攪拌，水泥與被加固土體充分拌和，確保攪拌樁的質量。

水泥漿拌制安排專人監控，確保水泥漿供應充足及時，保證水泥漿拌制質量。在施工中根據地層條件，嚴格控制攪拌機下沉速度和提升速度，確保攪拌時間，根據設計圖紙的攪拌樁深度，下沉和提升過程中，下沉速度為0.5m/ min，提升速度為0.8～1.0m/ min，每根樁均應勻速下鉆、勻速提升，以滿足水泥摻量要求（20%）。經常進行現場實測壓漿泵的流量、泥漿比重、漿液配合比及提升速度，確保樁體的成樁質量。

3.2 地下連續墻施工技術

3.2.1 地連墻施工

（1）預埋件安裝。垂直方向，對導墻的標高進行測量，確保測量的精準度，結合導墻的標高來設置鋼筋籠的豎向位置。然后使用紅色油漆明確標記出鋼筋網的中心部位。下放鋼筋籠時，確保鋼筋網的中心位置與導墻部位相互重合，若二者有偏差，應立即進行調整。

（2）成孔、清孔作業。成孔以后檢查孔槽的質量，保證導墻的中心點與槽段中心點之間的偏差符合現行規范的要求。清孔時使用的泥漿比重控制在1.15～1.3 之間；施工過程中，技術員應該頻繁檢測泥漿的含砂率及黏度。

（3）防止槽壁塌方。結合現場土質情況調節泥漿的性能，在施工需要的情況下，可以選擇優質泥漿，適當提高泥漿的比重，促使開挖的槽段可以在短期內形成液體支撐。保證泥漿補給的時效性，泥漿頂面的標高保持穩定，避免附近行車或機械設備對地層造成較大的振動。

（4）鋼筋籠綁扎及吊裝。鋼筋籠的尺寸必須符合設計要求，鋼筋籠主筋部位的接頭需要錯開搭接，鋼筋保護層的厚度不得低于7cm；避免鋼筋籠與孔壁相互觸碰，確保鋼筋籠不會出現變形現象，此外，鋼筋保護層的厚度需符合現行規范的要求。當鋼筋籠吊放至設計標高以后，檢查其垂直度，檢查合格后開始進行加固。

（5）澆筑混凝土。地下連續墻部位的混凝土需具備良好的和易性，混凝土的配合比可以通過實驗室實驗予以確定。坍落度保持在180～220mm。當鋼筋籠吊放完成以后，立即澆筑混凝土，確保混凝土振搗密實，混凝土澆筑的過程中避免間歇，若遇到特殊情況時，那么其間歇的時間控制在4h 以內。混凝土灌注需要預留試塊，抗壓試驗按照每100m3標準，預留1 組試塊。

（6）泥漿配置。泥漿備制優先選擇使用膨潤土，泥漿性能可以根據成槽的方法、地質條件進行確定。

（7）鉆孔設備準備就緒。當成孔設備準備九尾以后，施工人員則可以利用液壓設備展開作業。應該先對兩端進行開挖，然后開挖中間部位。標準段也應該先開挖兩端，然后開挖中間部位，確保抓斗兩側受力均勻，保證成槽的垂直度。槽段開挖作業完成后，需檢查成槽的位置、寬度、深度以及垂直度指標，檢查合格后開展后續作業。

（8）清槽。清槽作業可以分階段完成，成槽時即可開始進行清渣處理，清渣采用泥漿循環作業法。假若泥漿的含砂率非常高，或是孔底部位的沉渣厚度比較大，那么施工單位可以選擇使用空氣吸泥法進行清槽作業。清底過程中不斷地注入新鮮泥漿，確保漿液表面標高保持穩定。二次清孔時，可以采用循環作業法將孔底的沉渣清理干凈，以保證孔底部位的沉渣厚度符合規范要求。清槽作業完成以后，槽底的渣土厚度應≤100mm，泥漿比重應≤1.2，泥漿含砂率應≤7%。

3.2.2 鋼筋籠的制作安裝

（1）鋼筋籠的制作。鋼筋籠的制作直接在作業平臺上進行，主筋使用直螺紋套絲進行連接，主筋與水平筋之間使用焊接方式連接。主筋、水平筋與鋼筋籠四周的連接使用點焊方式進行連接，其他連接部位則使用50%交錯點焊。主筋與吊筋、吊耳與主筋之間使用單面焊接的方式進行連接，桁架部位的斜向鋼筋之間采用雙面焊接的方式進行加固。連續墻部位的預埋件必須要根據設計要求進行連接。（2）鋼筋籠吊裝。鋼筋籠吊裝使用2 臺起吊設備安裝，設置8 個吊點，直接吊裝在槽內。實際作業使用1 臺150t 的SCC1500C 履帶吊，1 臺90t 的SCC900C 履帶吊。

3.2.3 導管安裝

導管使用Φ250mm 鋼管，單根鋼管的長度為2.5m，并配備長度為0.5m、1m、1.5m 的短管，施工現場預留備用管，備用管的數量應該為導管總數量的20%～30%。鋼管內壁應該保持光滑，接口部位必須連接密實，在使用之前需要對鋼管的水密性進行試驗。

3.2.4 混凝土灌注

（1）澆筑混凝土之前，施工人員需要對混凝土的配合比、坍落度進行檢查，在檢查合格的情況下方可開始澆筑。

（2）混凝土澆筑的過程中，保證導管深入混凝土中的深度不得低于1m，但是也不得超過3m。

（3）第一批次的混凝土全部澆筑完成后，檢測孔度沉渣厚度，符合規范要求，繼續澆筑剩余混凝土。

（4）在導管孔內設置隔水皮球后，開始灌注封底混凝土。若導管內進水，則混凝土灌注質量將不達標。