明挖車站超深基坑開挖支護施工工藝探討

楊長江

新疆交通建設集團股份有限公司 新疆 烏魯木齊 830000

1 基坑開挖施工方法概述

對于基坑的尺寸、支護形式、開挖深度等基礎條件的信息進行有效的分析和研究，遵循的基本原則是分段、分塊、對稱、均勻。在保證科學合理性的前提下進行開挖施工技術工序的合理規劃和落實，保證在每一步施工中能夠與標準體系相符[1]。第二，在對中間的部分進行開挖的過程中，要隨即進行支撐裝置的設置，保證穩固程度的提升。在對開挖工作以及支撐工作循環交替進行的前提下，要讓整體的開挖質量有保證，同時構成結構完整、受力穩定可靠的支撐體系。在開挖過程中，進行分步施工的時候要保證建設施工的時間以及支撐技術的條件，促進方案的可行性實施，而且還要保證品質。在不同基坑施工過程中，要有效的避免土體自身的流量過多導致變形的問題出現，在一定程度上可以采取有效的降水方式來提升土質自身的性能，增強其穩定性。

2 工程概述

烏魯木齊軌道交通2號線一期工程平川路站，車站主體采用箱形框架結構，長248m,車站標準段寬為20.9m，最寬處為25m，車站覆土埋深變化不大，約為3.4m。車站高度標準段為14.14m，最深處為15.73m。車站采用明挖順筑法施工，基坑圍護采用鉆孔樁+內支撐體系。基坑圍護樁采用Φ1000mm間距1400mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，嵌固深度為5.5-8.5m，基坑埋深18.43-19.97m，地面超載標準段按20KPa計算，小里程盾構井段按30KPa計算，基坑整體穩定性系數，抗傾覆安全系數均大于1.3，滿足設計要求。本站圍護樁兼做抗拔樁，冠梁兼做抗浮梁。車站主體圍護結構內支撐除大小里程端第一道斜撐外，均采用中Φ609×16鋼管支撐，可根據進料長度和施工工藝要求選定分節長度，根據基坑寬度在現場進行組裝，支撐組裝后中心線偏差不大于20mm。

3 基坑開挖施工方法的選擇思路

1）對于基坑的尺寸、支護形式以及開挖深度等基礎條件進行綜合考慮，遵循的基本原則是：分段、分塊、對稱、均勻。經過分析后確定具有可行性的開挖施工工藝流程及在各階段涉及到的具體作業參數，作為施工的基本指導，例如總體開挖層數、各層的深度、基坑擋墻開挖后的允許暴露時間（盡可能在開挖后隨即采取支撐措施，以免因暴露時間過長而影響結構的穩定性）。并基于現場施工條件制定動態管理機制，加大對現場施工條件的監測力度，及時采集數據并予以反饋，據此判斷施工情況，利用數據指導后續的工作，針對不足之處做出調整，在循序漸進的模式下，順利完成開挖作業。

2）通過在施工準備過程中的開挖施工工序以及相關的標準體系為主要的參考條件，讓有豐富工作經驗的施工人員對此項工作進行有效的落實，在落實的過程中要對建設施工中的不同影響因素進行綜合的考慮，在管控過程中要切實保證安全性和高效性[2]。假如基坑自身的尺寸是比較大的，而且影響因素也是比較多的，那么就需要進行分層盆式開挖，并且對開挖的部分進行各個層次的有效劃分。在進行中間位置的開挖過程中，要隨即進行支撐裝置的設置，使穩定性得以提高，循環交替進行開挖和支撐作業，最終讓整體的開挖得以順利完成，同時構成結構完整、受力穩定可靠的支撐體系。分步開挖時，要同時兼顧施工時間、支撐形式等基礎要素，確定具有可行性的控制值，予以有效的控制。而在各類形式的基坑施工中，為最大限度的讓土的流變變形量減小，條件允許時應優先考慮井點降水的方法，讓土性得以優化，使土體的穩定性增強。

4 地鐵明挖施工特點

4.1 特點

其優點：（1）其施工操作流程比較簡單，自下而上的明挖施工順序使得整個施工流程具有便攜性。（2）施工所耗費的周期比較短，能夠進一步的節約成本。（3）此項施工可以有效的保證結構體系自身的受力程度，提升結構的穩固程度。其缺點是自身對于場地的范圍要求是比較大的，而且會對道路產生一定的破壞，導致人們生產和生活受到一定的影響。

4.2 方法

懸臂支護、放坡開挖以及圍護結構加支撐均是在地鐵車站中經常應用的明挖施工方法[3]，由于車站的特殊性使得其需求的基坑深度較大，土體側應力在此種情況下也將會同時增長。為避免出現結構塌陷問題，應保證支護結構設置的合理性，并應深入分析結構強度與分布層數等內容，聯系施工實況與科學算法后即可獲得計算結果用以推進開挖進度。另外還應對所建設的支撐體系做不定期的檢查，以所獲得的監測數據為基礎才能夠保證結構加固的針對性。聯合水平支撐結構后，結構的整體安全性與最終車站的建設質量均會有明顯提升。

5 明挖車站基坑開挖施工技術應用要點

5.1 準備工作

1）加強在施工前期的準備工作，在進行開挖施工前的2周，應把對應的施工人員進行組織，提前將建設施工需要的機械設備以及材料運至施工現場，對于相對比較大型的設備來說，要將其提前安置在施工的作業區域。除此之外，還要對沉降的監督檢測位置以及變形的監督檢測位置提前進行設置，保證檢測數據的精準程度，為以后的工作方案提供有效的依據。

2）要進行有關標準體系的建設和完善，尤其是工藝以及設備還要有安全的管控措施等等，都要按照標準體系的要求來進行落實。

3）對于技術來說，要對圖紙以及標準體系進行有效的落實，除此之外還要對即將施工的位置進行勘察，對于特殊的結構體系要做好預埋工作，保證結構體系的可靠程度。

4）對于現場的用電以及用水問題要提前解決好，且要保證各個部門之間的有效溝通協作。

5.2 對基坑的開挖順序進行確定

第一步要進行放線的測量，以設計圖紙規劃為主要的依據，將進行重點標記的地方落實到實際的工作中去，而且還要對管控的標記點進行編號[4]。按照建設施工的實況對層次結構進行劃分，并要與標準體系的條件相符，主要劃分為三層結構來進行，從而讓開挖速度得以提升，保證建設施工工序的有效性，且對相應責任進行有效的落實。

5.3 基坑開挖

首先，在開挖的過程中，要將斜坡的傾斜度有效地控制在10%以內，保證其在標準體系的范圍內，并且按照實際的建設現狀為主要條件來對其進行合理的調整。對于工程施工的第一層，進行土方開挖采用的主要設備是反鏟挖掘機，而且還要利用自卸設備來對土方進行有效的處理。第一次開挖的時候，深度會相對較深，通常會到冠梁底部位置，要想對其穩定程度進行保證就要對其自身結構體系的強度予以加強。

其次，需要管控標準10%放坡量的內容，該環節的開挖距離一般為第一道鋼支撐結構底部向上50cm左右。推進后續環節則應以坡降的具體情況為基礎觀察結構基坑狀態，并在第二層土方開挖時到達車站端墻位置即可停止。

第三，需要將端墻位置作為起點推進第三層土方的挖掘進度，并應做好鋼支撐結構的架設工作。整個開挖環節均應以反鏟挖掘機作為土方挖掘的主要工具，并由自卸車將其帶離現場。另外需要做好基坑周邊環境變化的位移量監測工作，以所獲取到的監測數據為基礎即可幫助對挖掘機之間的距離進行適當調整。這樣一來既能夠滿足對挖掘機掘進速度的需求，也能夠為結構施工質量的提升奠定基礎。

第四，在掘進至距離端墻結構9m左右距離時，即可繼續推進第三層結構的挖掘進度，同樣應將其管控數據設置為標準的10%，經過反鏟挖掘機所挖掘出的土方應配合自卸車將其帶離現場。在對周邊環境進行位移量監測的同時，以位移量在其中的變化狀況為基礎確定挖掘機之間的合理距離。由于此時開挖深度較大，需要配合使用支護結構才能夠提高基坑結構穩定性。

5.4 支護技術

第一，對不同的資料以及數據進行有效的分析和研究，并且對其樁體進行合理的安置，保證其位置的合理性，而且還要對其進行有效的號碼標記，為以后的施工提供完備的條件。

第二，對鉆機的設備進行有效的應用，對于車站來說，地下工程的建設結構體系穩定程度比較差，所以就要在建設施工的前期工作保證基礎結構體系的穩定程度，保證鉆孔的位置和中心線的位置在統一點位，且在結構安裝完成后還要科學化的調整鉆機垂直度。

第三，鉆孔環節應對鉆進速度予以掌控，且需要控制鉆桿偏移量。一旦發現有鉆桿偏差值超出了預定范圍，應保證調整的及時性，隨后才可順利推進后續的操作進程。

第四，做好成孔質量檢查工作，并同時完成清孔任務以達到注漿管預埋目的。預埋任務展開前應做好泥漿拌和工作，且需要將水灰比控制在0.7至1.2范圍內。

第五，必須嚴格遵循注漿規章制度推進施工進度，確保注漿管端口底部距離基坑底部小于50cm的情況下才可執行注漿任務。注漿量滿足9m3的注入要求后，需要暫停施工流程，自然沉降完畢后才可繼續進行注漿。

5.5 基坑結構防降水施工

首先，要對每一項施工的工序進行有效的管控，保證其安全體系的監管落實，還要對其落實定期或者抽查的檢測工作，進一步保證對降水的預防工作加以落實，避免更大的損失產生[5]。其次，就是要按照不同的工序來對其自身的結構體系做好自防水工作，對于縫隙要進行有效的封閉處理，保證其預防降水的功能性發揮。再次，還要對建設施工的周圍影響因素進行分析和研究，并且對建設施工的方案進行合理的規劃，保證其方案的有效性。最后，利用水泵相關設備來進行抽水處理，避免水體的污染問題出現，讓防降水施工井的應用效果達到最大化。

6 地鐵明挖基坑施工管控措施

6.1 保證風險的有效評估

對于風險評估的工作過程來說，地鐵建設的風險識別大部分都是利用LEC工藝來對施工風險進行有效的預估和評價，對風險可能引發的后果以及損失還有相應的危險因素進行有效的評估，并對風險進行等級的劃分。除此之外，對于地鐵車站建設來說，由于其自身的施工時間相對較長，且施工的復雜性比較高，會有不同程度的變化出現在施工過程中。因此，前期編制的風險清單中很難做到對全部的風險隱患進行涵蓋。所以，在工程施工的過程中也要進行風險的評估以及識別工作的落實，不斷的對變化的因素進行掌控，通過最新的數據信息來替代歷史信息，保證能夠對風險進行有效的掌控。

6.2 機械設備的安全管控

對于地鐵車站工程建設來說，其工序是比較復雜的，而且標準體系也是比較嚴格的，為了保證建設施工的安全程度提升，首先就要對設備來進行安全的管控。由于現場會存在很多的專業機械化設備，對于這些設備，假如沒有按照相關的操控規則來進行使用，就會導致安全問題的產生。所以，安全管控的首要工作就是要對設備進行管控，在工程項目的內部對設備安全管控工作的工作經驗進行不斷的總結和分析，并且建立和完善其安全管控的標準體系以及監管體系，以此為工作的依據。在設備投入使用的前期，要通過專業工作者來對設備進行有效的監督和檢測工作落實，在其安全性能通過檢測后才可以進行使用。除此之外還要對設備進行定期的維修和養護，并且制定相關維修保養制度。

6.3 做好支撐體系的建設和管控工作

對于支撐體系來說，在深基坑建設施工的過程中，圍護的支撐體系建設能夠保證其自身建設施工的結構穩固程度，防止安全隱患的產生。深基坑施工過程中，其施工范圍是相對較小的，而且施工過程中的作業范圍也是比較窄小的，通常會利用內支撐和圍護樁的方式來進行施工。所以對于支撐體系來說，與基坑自身的安全程度有著緊密的聯系。要重點檢查：支撐體系架設過程中的順直狀態；支撐體系中連接中的接頭數量和質量；焊接質量等等。與此同時，為了使每根鋼支撐的安全質量保證其可追溯性，對于每根鋼支撐安裝質量要單獨進行驗收，而且還要對其進行標記和管理。

6.4 對建設現場的監督和管控

對于地下車站的建設來說，其自身的施工環境是很復雜的，因此，就會出現更多的影響因素且具有持續變動的特點。所以基坑在開挖的過程中就要對其支護體系以及周圍的環境進行有效的監測，通過此種措施來對現場的狀況以及問題進行有效的識別和發現，按照問題產生的原因有針對性的采取措施，保證支護體系的穩固程度，并要創設安全的施工環境。基坑監控量測貫穿于基坑施工的整個過程，應由專員參與對于各部分完成監測和控制工作。首先是對支護結構體系的管控；其次是對基坑周圍的環境影響因素進行管控，無論是地下水還有地下管線等等都要進行有效的管控。監控測量的過程中，還要對不同區域的情況進行不同施工技術的選擇，按照支護體系的穩定程度需求以及現場的環境影響因素對監控的項目進行最終施工技術的確定，隨后對監控檢測的方式方法以及計劃方案進行規劃和落實。大部分情況下，基坑的建設監測工作都比較繁瑣，因此，要對每一項條件和影響因素都進行綜合的考慮，對多個方面的監測數據進行把控，進而保證基坑施工的合理有效性。

7 結語

綜上所述，在地鐵車站建設施工過程中，基坑開挖技術使用的范圍是比較廣的，所以對于建設施工部門來說就要對現場的施工環境以及施工條件等等進行有效的研究和分析。并且根據主要的條件來進行科學合理選擇開挖方式，讓結構體系的穩定性得以提升，進而讓工程的使用壽命得以延長。