地鐵巖土工程深基坑支護施工技術

李小鋒

摘 要：在地鐵巖石工程中，運用深基坑支護施工技術，是保障巖土工程具有較高質量的重要措施之一。為了進一步提升在地鐵巖土工程上的運用深基坑支護施工技術，必須建立相應的管理方法，以確保人員的生命和工程建設的質量。對地鐵巖土工程深基坑支護施工技術進行分析，以供參考。

關鍵詞：地鐵；巖土工程；基坑支護；施工技術

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）07-0024-03

0 引言

地鐵項目的建設范圍和速度正在加速推進，對促進城市化進程發展具有舉足輕重的作用。在實地鐵施工過程中，如何在巖土工程中做好深基坑支護已經逐漸成為建筑行業首要解決的問題之一，其支護質量將直接影響整個地鐵巖土工程的施工質量，因此應用恰當的深基坑支護施工技術十分必要。

1 工程概況

某地鐵巖土工程線路全長13.65 km，均為地下線，設車站8座，其中換乘站3座。項目沿線穿越多個地貌單元，地質水文條件復雜，特殊性巖土廣泛分布，巖土工程問題較多，沿線周邊環境條件復雜。

此地鐵工程實現了與機場線的聯通，也因此得以在機場、火車站兩大交通樞紐之間建立無縫銜接，在極大程度上提升了乘客的流通效率，并滿足了乘客在城際、城內、航空多種類型的不同出行需求，為加快當地新區建設、促進市區經濟一體化提供支撐，進一步提升自身國際化大都市的影響力。

2 深基坑工程特點及重難點

2.1 深基坑工程特點

工程附近的建筑物與地下管線位置和抵抗變形性能、施工場地實際情況會給深基坑設計和施工帶來較大影響。在實際進行施工時，保護周圍建筑物與市政設施屬于其最明顯的特點之一。

2.2 深基坑工程重難點

雖然灌注樁施工技術已成熟，格構柱制作沒有太多難度，雙軸單排套接一孔已經成為極為普遍的施工方式。但在實際應用時，仍要根據實際情況進行施工，所以在工程中選擇哪種施工組合模式為地鐵巖土工程的重要任務之一。本項目的施工難點在于基坑開挖必定會引起鄰近基坑周圍土體的變形，而土體的變形是不均勻的，愈接近基坑中心的位置變形愈大，一般基坑開挖影響的范圍約為開挖深度的1.5～2倍。過量的變形將影響鄰近建筑物、構筑物，可能導致開裂、傾斜，甚至坍塌。

3 深基坑支護施工技術

3.1 鉆孔灌注樁支護技術及施工步驟

某地鐵巖土工程的抗壓樁采用直徑Φ800鉆孔灌注樁，有效樁長暫定58 m，混凝土等級為C45以下，樁端進入持力層⑤-2層中等風化粉砂質泥巖不小于4 m，09地塊260根。抗拔樁采用直徑Φ650鉆孔灌注樁，有效樁長暫定40 m，混凝土等級C30以下，樁端進入持力層②-3層粉質粘土與粉砂互層不小于24 m。支護均采用鉆孔灌注樁作為豎向圍護結構，全區段Φ900×1 100 mm。

在施工時，鉆頭直徑應等于樁的設計直徑，施工時錐形鉆頭夾角應大于120°。鉆孔灌注樁施工前，必須試成孔，每種直徑數量不小于2個，以便核對地質資料。檢驗所選設備、施工工藝及技術要求是否適宜，根據土層物性及分布情況確定合理的施工工藝。

3.1.1 選點

建議在現場設置第二個控制站。按施工場地將控制臺布置在安全、視野良好的地點，用鋼筋混凝土澆筑，并用十字形標記。安裝完成后，應借助設置標識來加大防護。根據實際情況，設置2～3個控制站。所設置的控制區必須經過業主和監理復核，在其同意后才能投入運行。利用全站儀器進行測量和放樣。

在高程測量中，以控制點為基準，設置一條封閉的水平路徑，利用自動水平計進行觀測。水平高度的封閉誤差按照GB 50026-2020《工程測量規范》的有關標準進行。根據樁位圖和控制點的聯結，計算出每一樁的理論坐標資料，并上報監理。在樁地放樣中，利用二點極坐標測量方法進行測量，而在 Toppon測距中，則使用測角、測距和定點技術。在其他控制區進行檢查，防止出現較大的誤差。

3.1.2 埋設護筒

在工程施工中，采取二次驗算的方式進行護管埋設，在測量的基坑中央插入一塊木頭作為標記，根據實際情況將護管埋好，隨后再進行檢驗。確定樁的正確定位，在護套上涂上紅色油漆，在定位時把標志上的十字形拉直，并按照十字的中央對中對齊。為了保證實測資料的正確性，由兩個專業的測量專家對所測的樁進行推算和校驗，并要求現場的標定工作需要有專門的測量師協助進行[1]。

在鉆井作業中，為了避免鉆井作業中遇到地面上的障礙而發生位移，需要對現場的勘測工作進行至少一次的糾偏。在鉆孔時，要選擇合適的鉆具，在土壤部位采用三翼合金鉆具，其具有良好的導正性。根據鉆井的效果，可以按要求使用齒形鉆機進行鉆孔，以增加鉆井的工作效率。在鉆井過程中，為了避免發生鉆頭收縮，必須增大鉆頭的比重，即1.2～1.25倍，粘性約25Pa·s，采用低速鉆井，速度為2.5 m/h，加入鉆柱時要進行鉆孔，以保證鉆孔尺寸不變。

3.1.3 安放鋼筋籠

鋼籠吊掛采用兩個吊點吊掛，將吊點位設于箍筋位置，吊運時應防止變形、彎曲，吊放時應向孔的中央緩緩放下，以免與孔洞內的孔洞發生撞擊。如果遇到阻力，不可用力松開，應查清緣由，酌情處置。如果必須松開，應將鋼筋籠抬起，再進行橫孔施工。

鋼筋籠應分節放置，并將灌漿管與鋼籠進行捆綁或焊接，用起重機將第一節放進鉆孔中。將第一節鋼筋籠插入鋼籠上方的箍筋下方后，將鋼籠暫時支撐在護套管上。隨后將第二節吊起，將兩端固定在一起，把兩節鋼梁固定在一起。在鋼筋籠全部放入洞中后，必須對其進行定位，以保證其中心位置。

3.1.4 灌注混凝土

清孔結束后，驗收合格，應在30 min內進行灌注混凝土，采用導管進行水下頂托法灌注混凝土。根據孔深及導管直徑確定首灌混凝土放量，根據首灌放量選用合適的料斗。

根據本工程特點，料斗容量為不小于1.5 m?導管及料斗安放好后，在料斗底端放上隔水栓，用活塞堵住料斗口，隨后向料斗內加混凝土，混凝土加滿后立即拉出隔水栓，使混凝土迅速下落，首灌混凝土必須確保導管埋深2 m左右。隔水栓拉出后應繼續連續澆筑混凝土，當出現混凝土下落困難時，要暫停加料，并上、下牽動導管。同時觀察孔口返漿情況，待混凝土順利下落后再向漏斗中加入混凝土[2]。在混凝土灌注后期，料斗內混凝土面與孔內混凝土面落差小，下料緩慢，此時應及時上、下牽動料斗，讓混凝土順利灌注。

3.2 格構柱技術及步驟

3.2.1 制作格構柱

構柱在施工現場進行制作，預制混凝土地板，格構柱參照工程設計長和地基標高，在設計標高上標注，為格構柱的開挖提供依據[3]。裝配之前需要對角進行調整，在下料的長度范圍內容許誤差為±5 mm，局部變形容許誤差為±2 mm。接骨片的拼裝應嚴格按照各橫梁的中軸線為參考，排列各嵌板的方位。為了確保立柱的豎直性，采用特殊的背模進行搭接。焊接強度為3級，焊接厚10 mm。CO2氣體保護焊是一種比較理想的方法，因為其所需的保護性氣體成本較低，在進行施工時，焊縫成型較好，再配以含有氧化劑的焊線，可以減少內部缺陷，提高質量。該項目所使用的方框柱是由4個400 mm×14 mm的等邊鋼筋進行連接，其規格為420 mm×300 mm×10 mm，垂直距離600 mm，并且在角鋼和連接面板上都要進行充分的焊。柱頭的角鋼采用內外焊接的形式進行焊接，角鋼與角鋼的材質是一樣的，并且焊接角鋼的長度大于600 mm，接頭的兩端必須平整，并且端表面必須為橫向。為了將網架立柱的上端焊上一個雙向的吊圈，便于進行網架的安裝。

3.2.2 焊接格構柱

電焊選用ER-50型，在使用之前必須按照工廠證書要求進行干燥處理，不得用損壞或生銹的線材。柱子應整齊地堆放，不得高于兩層樓的高度，所用的導向桿應在一條線上。立柱對焊時，節點要錯開，確保相同斷面上的角鋼節點不得大于50%，而相鄰的角鋼間距不得低于50 cm。在角鋼的焊接部位，角鋼角鋼筋的內部采用同一材質的短角鋼板進行加固。

3.2.3 安裝鋼筋籠和格構柱

在鋼筋籠頭和框架柱子的連接點上，每一條邊都要用10 m×1 m的長筋與網箱的縱向筋固定，每條的長度不少于10 mm，每一條都要有一個撓性的連接點，這樣才能進行較大的調節。在進行安全防護之前，要進行鋼筋籠安裝，下面的鋼筋籠網要嚴格按上述方法進行安裝。在進行鉆孔時，要保證鉆孔與鋼筋籠的同軸性，同時要保證支架的穩定[4]。在鋼絲網安裝完畢后，進行網格柱調整架的施工，按照設計的需要，網格板的各個邊沿應與軸線完全垂直或平行，除了在四面中央標有“十”字標記以使其對齊后，還要使其每側與軸線垂直或平行。

3.2.4 校正并固定格構柱

將立柱的校準架與鋼板進行牢固地結合，調整校正框確保水準，把網格柱放下，將其插到樁的預設高度低于3.0 m，然后將其兩側的兩個主要筋分別焊接在一起，進行雙面焊，焊點至少為5 mm，然后在樁孔的中央用定位筋將其緊固。在下沉時，采用全站儀器進行觀察，把架設好的立柱上部置于中間位置，在兩個點豎直后再進入。保證每根的豎直角小于1/300，中間誤差不超過20 mm。在對框架柱進行標高的調控時，必須事先用水準計測量出樁的高度，并按其嵌入的深度，在鋼柱上用紅色顏料標示出格構柱的標高，并在其兩端分別焊上L220 mm×20 mm角鋼，并將其安裝在校正臺上。

3.2.5 截除格構柱

根據工程施工條件和施工需要，為調節網架立柱的垂直度，使網架立柱的高度超過設計標高。在進行網格結構柱體的制造時，應在其設計高度上涂上顏料，以便于挖掘時，將其截去。在進行切割時，要用水平尺檢查設計標高和標志位置的一致性，并進行修正。

3.3 雙軸深攪樁技術及步驟

某地鐵巖土工程基坑全區段采用單排Φ700×500 mm雙軸深攪樁作為止水帷幕，采用套接一孔法施工工藝。第一批施工在監管人員監管下施工，確定實際水泥投放量、漿液水灰比、漿液泵送時間、攪拌下沉及提升時間、樁長以及垂直度控制方法，并確定雙軸深攪樁的正常施工控制標準。漿液水灰比0.45～0.55，水泥摻入量為15%，其中每兩攪一噴為7.5%，并應根據實際情況摻入適量早強劑等外加劑。樁體施工每樁位為兩攪一噴工藝，連續施工，相鄰樁間歇不得超過10 h，且噴漿攪拌時鉆頭的提升速度不得大于0.6 m/min，下沉速度不得大于0.6 m/min。

首先，清理開挖地區的多余物體進行開挖施工。施工場地應事先平整，清除樁位處障礙。在施工全過程中，要安排施工現場的搶險隊伍，并準備好相關的施工工具和物資，隨時觀察施工進度，一旦出現滲漏現象，立即采取措施。

其次，進行試成樁試驗在大規模工程之前，應按照設計的規定進行試樁，并在現場監督人員的監督下完成。此工序的目標是測定雙軸攪拌樁的下陷速率和攪拌器轉速，保證均勻沉降和均勻起重。在攪動和提起過程中，不能在鉆孔中引起壓力引起周圍基礎的下沉，在3個試樁過程中，要依據成樁工藝、水泥漿液配合比以及注漿泵的工作流率來確定其所選擇的轉速，以保證樁的成樁品質。

再次，進行施工。在施工過程中需要嚴格控制單樁水泥摻入量。現場按水灰比0.6配制漿液，并通過調整設備下沉及提升噴漿速度控制單樁用漿量，進而確保單樁水泥用量以滿足設計要求。雙軸攪拌樁機頭下沉速度與攪拌提升速度應控制在0.6 m/min以內，并保持勻速下沉與勻速提升。攪拌提升時不應使孔內產生負壓造成周邊地基沉降。

最后，進行抗壓實驗。每臺班留置一組試塊，即每天兩組，進行單軸抗壓強度試驗，以檢測樁身強度。

4 深基坑支護施工管理措施

4.1 提高施工管理效果

首先，提高安全管理能力。對于大型建設項目，必須開挖深埋藏過深的基坑。在開挖時，既要考慮到地面的高度，又要考慮到周圍建筑物的安全，所以在進行施工之前，必須進行事先的安全評估，采取行之有效的安全措施。其次，保證周圍建筑的安全，對周圍的建筑、管道進行安全維護，盡可能不對其不造成任何損壞。最后，營造一個良好的生態環境。在施工過程中，由于開挖和搬運會造成較多的污染，為保證周圍居民的生命健康，必須合理布置好施工時間，避免在晚上施工，以免產生噪聲。

4.2 根據工程重點進行施工管理

在加大力度進行施工質量教育的基礎上，根據項目的主要節點、重要工藝和關鍵環節，制定了施工的質量控制要點。制定出一套完整的施工技術和質量管理體系，進行提前的管理，做到預防，確保各項目、各重要環節的質量。

5 結束語

在地鐵巖石工程中，深基坑支護施工的好壞直接關系到整個工程的順利實施和質量。為此，工程負責人必須在實際工作中積極了解并鉆研深基坑支護技術，并對該技術進行改造和創新，以保證其在工程應用中能夠產生相應的效果，以此保證施工質量。

參考文獻

[1] 吳雯.巖土工程深基坑支護施工問題及措施研究[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2022（7）：145-148.

[2] 張南.基于巖土工程基礎施工中深基坑支護施工技術分析[J].科技創新導報，2022（1）：100-102.

[3] 伍兵.巖土工程深基坑支護的施工技術[J].工程建設（維澤科技），2022（6）：107-109.

[4] 馬宏偉.礦山巖土工程深基坑支護的施工技術分析[J].礦業裝備，2021（2）：30-31.