市政地鐵明挖隧道基坑支護施工技術研究

劉建

摘要：地鐵明挖隧道基坑開挖易造成周圍環境的破壞，導致施工過程安全性大大降低，針對于此必須采取相適用的基坑支護技術。以某工程為背景，對市政地鐵明挖隧道基坑支護施工技術進行。研究結果表明：各個測點的支護裂縫最大厚度均低于施工最大允許支護裂縫最大厚度，證明所設計的市政地鐵明挖隧道基坑支護施工技術的施工效果較好。

關鍵詞：施工技術；地鐵；基坑；隧道支護

0? ?引言

隨著地鐵、公路隧道和高樓大廈的大量建設，深埋在地下的工程越來越多。基坑工程是一項既有巖土性又有結構性的工程，作為主要臨時性工程之一，其安全問題逐漸成為基坑設計與施工人員最為關心的焦點。

在我國，對于地鐵、高層建筑等深基坑工程，有比較成熟的工程技術。汪想貴[1]以基坑的施工水平支護構件為主要研究對象，通過建立水平支護桿系的有限元模型，對基坑施工過程中支撐構件的內力與位移關系進行了分析，并研究水平支護道數、放坡標高、施工的地質條件、水平支護距離等各種因素，對支撐構件質量的影響規律。本文結合實際施工項目，以市政地鐵明挖隧道基坑施工技術設計要求為基礎，對不同基坑深度下的支護施工結構、工藝進行探討，并對其施工過程進行優化改進。

1? ?高速公路明洞工程基坑開挖要求

市政地鐵受土地利用及建筑空間限制，多以地下穿越方式進行，且多以明挖方式進行施工。與高層建筑中的深基坑工程相比，高速公路明洞工程中基坑開挖方式和開挖位置都有很大的不同[2]。

為更好完成隧道基坑的挖掘，優化挖掘方案，合理組織施工，必須安排專業的勘測人員，對施工區的地層組成、地表建筑物的分布、地下水的分布、地下管線的分布等進行詳細勘察。除此之外，還要配合政府和相關部門，做好必要的測量工作。

深基坑支護結構不僅能保證基坑開挖與深層基礎結構的有序進行，而且還能保證施工期間不會對其他建筑造成影響。一般情況下，深基坑支護設備只作為臨時設備，在基坑主體結構施工完成后就停止使用[3]。

2? ?深基坑降水設計與施工

根據市政地鐵勘察地質和泵房設計，設井高為14m，降水井深度為18m，濾芯設置在-12～8.0m之間。井壁采用無砂混凝土管，外層采用濾布，用粗砂填充。將排水管和周圍土體之間的間隙填滿，并用粘膠或其他密封材料進行密封。為降水設計的深基坑鋼板樁支護如圖1所示。

井管下管后，要在第一時間填充濾料，并將過濾部位放置在合適位置。為防止在抽水過程中有雜質顆粒流入井中，需用濾布包裹過濾器，對于其他的盲管，則要在外層包裹3層薄層濾網，以防止土顆粒隨著水流進入管中，造成管堵塞。

在深基坑周圍布設井點時，要以基坑的形狀和規模為依據，對稱布置井點，且要同步進行抽水，以使基坑水位達到規范要求。要合理選擇降水井的降水機，避免降水井中出現停水現象。必須配備專門的電力工作人員，隨時對電路進行檢查，嚴禁避免停電。及時對抽水機進行維護，并安排相關的工作人員及時做好維修保養記錄[4]。

3? ?支護構件結構力計算

一般情況下，基坑支護結構既要符合穩定需求，又要符合控制變形的需求，也就是要符合規范規定的正常服役和承載力極限需求。本文對彈性地基梁的微分方程進行求解。基坑深處的主動土壓力標準數值的計算公式如下：

公式中：c代表基坑開挖的深度，單位為m，qαi表示第i層的主動土壓力系數；β表示計算點的深度。

在基坑開挖和地下結構施工不同工況和受力條件下，對結構內力和變形計算值、支點力計算值進行分段處理，并使用彈性地基梁法進行分析。將支護結構視為平面應變問題[5]，以單位寬度的擋墻作為垂直布置的彈性基礎梁，將支護、已知的水、土等壓力施加在擋墻外[6]。

基坑施工會對周圍巖體和建筑物的穩定性產生影響。基坑外圍施工狀況，是影響基坑整體穩定性的一個關鍵因素，尤其是對于周圍結構變形要求達到二級以上的工程更是如此。目前，我國已建成的市政地鐵明挖隧道主要集中在城區內，鑒于道路空間和車輛荷載的影響，在隧道縱向和橫向上均需加密設置橫向支護，橫向支護則以等間距布置為主。

增大斜坡高度、增大斜坡埋入深度可顯著改善圍護結構的穩定性，增大斜坡高度可降低結構所受荷載，增大斜坡埋入深度可增大結構抗力。本文重點探討基坑降水及放坡高度等因素，對支護結構最大水平位移、抗傾覆穩定系數的影響，期望通過對連續墻支護結構施工工藝進行優化，提高基坑支護結構的穩定性[7]。

4? ?明挖深基坑土方開挖要點

對于深基坑土方開挖工程，需先打好深井，進行抽水試驗。如果抽水達到預期效果，就可以開始循環泵站的土方明挖作業。深基坑在開始挖時，需要對土方進行分層挖掘，上面的土層可用挖掘機開挖，下面的土層可用水力沖刷開挖，使整體形成一個臺階[8]。

監測測量是確保工程質量和安全的一項重要措施。監測測量可以及時地反饋信息，便于對開挖和支護參數進行調整，對施工設計進行優化，并為后續的施工提供技術比較依據。

根據基坑中土體的差異，選擇對應壓力水沖手段。沖刷壓力根據泵的揚程計算，通常將揚程設為50m，將輸送的泥漿距離限制為200m以內。在開挖保護層時，采用人工挖土的方法，防止對地基造成影響。在挖土區的一側安裝泥漿泵，保護層挖完后，安裝第一道圍裙和鋼架。

基坑開挖會造成支護結構兩側產生土壓力差，導致基坑底部土壤產生流動變形。通常情況下，如果這種變形很大，說明施工土壤的中的塑性流動較為緩慢。

5? ?實例分析

5.1? ?工程概況

某市政地鐵隧道基坑支護工程位于市中心區域，從西邊下穿石大路的入口處，場地地勢較為平整，且過道所處位置都在既有舊市政地鐵的基床范圍內。該隧道從K0+540開始至K0+650結束，全長350m。分開口區和閉口區，開口區全150m，K0+510～K0+480段與K0+490～K0+780段分別為擋墻、一般路基。K0+450～K0+145段與K0+397～K0+640段為敞開式U形構架。該封閉斷面全長65m，為一封閉的長方形單孔框架。

封閉區段內不設置天窗區段，在K0+744.75里程隧道內設置一臺排水泵，隧道施工采用明挖法。該地區地處平原、地勢平坦，目前有一條老舊的高速公路，四周有不少商鋪，整體交通狀況良好。該路段巖土層力學參數如表1所示。

5.2? ?施工結果與討論

根據上述的工程概況，使用本文設計的市政地鐵明挖隧道基坑支護施工技術研究進行隧道基坑支護施工，基坑施工支護斷面如圖2所示。

由圖2可知，隧道基坑支護的斷面施工較為完整，并未出現凹凸不平的問題，證明了本文設計的市政地鐵明挖隧道基坑支護施工技術的施工性能較好。為進一步獲取該工程的施工數據，展開實驗測試，測得（轉下頁）（接上頁）基坑中的不同測量點的支護裂縫最大厚度如表2所示。

由表2可知，使用本文設計的市政地鐵明挖隧道基坑支護施工技術施工，各個測點的支護裂縫最大厚度，均低于施工最大允許支護裂縫最大厚度，證明設計的市政地鐵明挖隧道基坑支護施工技術的施工效果較好，符合實際施工需求。

6? ?結束語

深基坑支護是一個比較復雜的系統工程，為此施工前先要對各種地質條件進行綜合分析，然后再選擇合適的施工方案。要結合建設工程的實際情況，對建設過程中遇到的各種問題進行全面分析。在施工過程中，應對基坑護坡樁和基坑邊坡進行全面監控，了解支護結構和基坑的變化，以便能夠及時對其進行調整控制。

參考文獻

[1] 汪想貴.地鐵隧道明挖法施工基坑支護穩定性探討[J].工程建設與設計，2020（1）：52-54.

[2] 劉輝喜，張澤輝，史豪杰.基于GIS技術的城市明挖隧道深基坑支護施工安全監測方法[J].粉煤灰綜合利用，2021，35（6）：58-63.

[3] 王侃.城市明挖隧道深基坑支護施工技術探究[J].中國建材科技，2022，31（5）：114-115+77.

[4] 劉燦陽.明挖隧道深基坑支護施工及其結構穩定性分析[J].中國新技術新產品，2020（21）：89-91.

[5] 霍雅倩，姚傳勤，馬海彬等.地下連續墻施工技術在地鐵工程中的應用[J].四川建筑，2022，42（2）：283-285.

[6] 任冬生.《建筑與市政工程防水通用規范》對地鐵明挖法結構防水設計的影響探討[J].中國建筑防水，2023（7）：59-64.

[7] 黎翔，劉明高，孫燁.大跨度明挖隧道斷面與結構形式調研與分析[J].特種結構，2023，40（3）：66-75.

[8] 劉利，張來德.復雜地質條件下大直徑過江盾構隧道工程防滲質量控制[J].交通世界，2023（17）：189-191.