復(fù)雜環(huán)境條件下地鐵深基坑明挖施工技術(shù)研究

摘要：在復(fù)雜環(huán)境條件下地鐵深基施工建設(shè)項(xiàng)目中，常采用深基坑明挖施工技術(shù)進(jìn)行施工。根據(jù)工程概況，對(duì)基坑土方進(jìn)行挖掘，使用預(yù)制鋼管和相關(guān)部件進(jìn)行鋼支撐安裝，并開(kāi)展掛網(wǎng)噴錨，完成復(fù)雜環(huán)境條件下地鐵深基坑明挖施工。實(shí)際應(yīng)用效果證實(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，應(yīng)用該技術(shù)可明顯降低鋼材的購(gòu)買和安裝成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：深基坑；明挖法；鋼支撐；經(jīng)濟(jì)效益

0" "引言

地鐵站通常位于城市干線。如果施工階段長(zhǎng)時(shí)間占用道路，城市交通將變得更加復(fù)雜[1]。明挖法是一種常用的基坑開(kāi)挖技術(shù)，具有施工難度較低、施工質(zhì)量可靠、施工效率高和支撐穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于地鐵站建設(shè)。

為減輕施工階段的交通擁堵，多地地鐵站的施工方式采用明挖法。采用明挖法進(jìn)行施工時(shí)，基坑對(duì)動(dòng)力通道的影響不容忽視，為此對(duì)復(fù)雜環(huán)境條件下地鐵深基坑明挖施工技術(shù)展開(kāi)進(jìn)一步研究非常必要。本文基于工程概況，對(duì)基坑土方進(jìn)行挖掘，使用預(yù)制鋼管和相關(guān)部件進(jìn)行鋼支撐安裝，并開(kāi)展掛網(wǎng)噴錨，從而完成復(fù)雜環(huán)境條件下地鐵深基坑明挖施工。

1" "工程概況

本文以位于城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的某地鐵站為研究對(duì)象。該車站主體結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度355.5m，采用明挖施工方法，將其劃分為快線站的A、B、C、D和E等5個(gè)獨(dú)立區(qū)域。其中，A和B區(qū)為14m島式車站，地面兩層，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)272m，標(biāo)準(zhǔn)截面寬度為23.1m。A、C、D和E區(qū)組成14號(hào)線車站，是地鐵3號(hào)線的8m側(cè)站，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)511.2m，標(biāo)準(zhǔn)截面寬度為26.6m。

副廠房主體結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，地下3層，采用開(kāi)放式明挖方法建造。此外，車站設(shè)有一個(gè)雙導(dǎo)洞的保護(hù)隧道。滾動(dòng)結(jié)構(gòu)使用鋼管作為內(nèi)部支撐系統(tǒng)，帶有3個(gè)輔助裝置和一個(gè)更換輔助裝置。

2" "深基坑明挖施工技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1" "基坑土方挖掘

2.1.1" "挖掘前準(zhǔn)備工作

在基坑土方挖掘之前，首先清理建筑垃圾和障礙物。其次，按規(guī)定確定施工墻體，并設(shè)置警示標(biāo)志。最后，合理規(guī)劃建筑側(cè)面，并正確使用施工材料。

根據(jù)城市建設(shè)要求，應(yīng)提前規(guī)劃泥沙路線和儲(chǔ)存設(shè)施，并盡可能在夜間進(jìn)行車輛段運(yùn)輸，以減少對(duì)正常生活的干擾，實(shí)施綠色環(huán)保項(xiàng)目[2]。同時(shí)，設(shè)定基本援助類型和安全技術(shù)參數(shù)，并制作適用的鋼支撐設(shè)備。

2.1.2" "挖掘施工過(guò)程

基坑土方施工結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。在基坑土方施工過(guò)程中，通過(guò)建造施工頂冠梁并建造第一個(gè)鋼支架后，利用初始鋼支撐[3]，將地面工作分配到兩側(cè)，并在施加作用力之前使用[4]。

對(duì)30cm深度的基礎(chǔ)土層，使用機(jī)械挖掘和人工挖掘相結(jié)合來(lái)控制基礎(chǔ)最終挖掘的質(zhì)量，嚴(yán)禁過(guò)度挖掘。在較低標(biāo)高處移除鋼支撐時(shí)需注意，在較低高程上方1m處或較低標(biāo)高的施工高程上方30cm處停止移除。

2.1.3" "挖掘要點(diǎn)

在施工過(guò)程中，需要注意防止與鋼支撐之間的沖突，以確保輔助裝置的穩(wěn)定性，并避免安全事故發(fā)生。在下井施工完成后的6d內(nèi)，應(yīng)立即進(jìn)行下板混凝土施工，以提高底板的穩(wěn)定性。

在施工期間，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際開(kāi)挖與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不一致，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位和相關(guān)監(jiān)測(cè)單位。根據(jù)監(jiān)測(cè)方案，采用智能化與信息化方法，加強(qiáng)對(duì)周圍地區(qū)的地質(zhì)監(jiān)測(cè)。通過(guò)分析數(shù)據(jù)，提前建立預(yù)警機(jī)制，以反饋指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

根據(jù)運(yùn)輸坡道坡度≤10%的要求，確定用于運(yùn)輸傾倒貨運(yùn)車輛。若不符合要求，則需要按照臺(tái)階分層開(kāi)挖，每個(gè)臺(tái)階的寬度必須大于等于10m[5]。當(dāng)施工到管道末端時(shí)，若無(wú)法清理剩余棄土，可使用小型挖掘機(jī)進(jìn)行棄土清理。

2.2" "鋼支撐安裝

2.2.1" "安裝施工過(guò)程

鋼支撐施工的具體工藝流程：安裝鋼圍檁支撐托架→吊裝鋼圍檁→吊裝鋼圍檁、斜撐→按計(jì)算配料安裝→吊運(yùn)鋼管支撐→施加預(yù)應(yīng)力→拆除千斤頂→焊接固定。如圖2所示。

2.2.2" "安裝要點(diǎn)

需根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算鋼支撐的受力能力。當(dāng)?shù)孛婀こ痰囊徊糠直徊鸪龝r(shí)，應(yīng)及時(shí)安裝鋼支架[6]。鋼支撐定位完成后，應(yīng)迅速拆除圍板周圍和表面，并安裝板網(wǎng)噴淋和鋼蓋支撐。使用壓實(shí)設(shè)備對(duì)鋼支撐進(jìn)行預(yù)壓處理，并利用鋼錨加固塞子。

可根據(jù)施工過(guò)程的實(shí)際情況，將鋼管的橫截面劃分為標(biāo)準(zhǔn)截面。通常一個(gè)截面為6m時(shí)，應(yīng)配備幾個(gè)不同長(zhǎng)度的短鋼管，以防止基礎(chǔ)管道的橫截面發(fā)生變化。

在施加壓力之前預(yù)先施加軸向力，并分成3段寬度進(jìn)行逐步加載。設(shè)置第一部分加載30%，第二部分加載60%，第三部分負(fù)載10%。

鋼構(gòu)件如鋼配件、鋼管等，在裝配過(guò)程中應(yīng)保證質(zhì)量，并應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行非施工性裝配試驗(yàn)。設(shè)專人檢查鋼支撐楔子，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)施松動(dòng)，則必須進(jìn)行打楔處理。

2.2.3" "拆除施工過(guò)程

拆除鋼支撐的過(guò)程與安裝完全相反。在拆除過(guò)程中，需永久性將由側(cè)面支撐部件引起的側(cè)面壓力轉(zhuǎn)移到其他臨時(shí)援助結(jié)構(gòu)上。為防止拆除鋼支撐時(shí)車站出現(xiàn)裂縫或其他隱患，底板混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度應(yīng)大于等于75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，才能進(jìn)行鋼支撐的拆除。

具體拆除要點(diǎn)如下：制定拆除計(jì)劃和協(xié)調(diào)各種資源；創(chuàng)建防護(hù)、保護(hù)帶和安全網(wǎng)圍欄；在水平桿中設(shè)置立桿，以防止支撐板對(duì)水平桿造成損壞。在符合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)并獲得批準(zhǔn)之后，可以開(kāi)始拆除工作。在拆除鋼支撐時(shí)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)涂層結(jié)構(gòu)的變形，及時(shí)處理異常的測(cè)量數(shù)據(jù)。將分離和拆卸鋼支撐的零部件，安全運(yùn)輸和組裝，以備下一步使用。

在拆除過(guò)程中，可以使用一個(gè)巨大的薄板來(lái)懸掛鋼支撐結(jié)構(gòu)。當(dāng)支撐力轉(zhuǎn)移完成時(shí)，安裝兩個(gè)質(zhì)量為100t護(hù)套，并在軸向力階段施加力，直到鋼支撐被移除之后再釋放。該壓力必須緩慢釋放，以避免結(jié)構(gòu)變形和開(kāi)裂。

2.3" "掛網(wǎng)噴錨

掛網(wǎng)和噴錨的具體工藝為：工作面基礎(chǔ)加工→掛眼錨固→混凝土噴射→完工。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，確保涂層長(zhǎng)度達(dá)到35cm。為了防止鋼網(wǎng)不穩(wěn)定出現(xiàn)額定滑落，必須按照要求安裝和加固鋼網(wǎng)，并保證焊接焊縫密實(shí)飽滿。

根據(jù)地面溫度和環(huán)境濕度合理噴水，以保持其濕度，并減少外部因素對(duì)特定質(zhì)量的影響。噴射機(jī)由風(fēng)壓值控制，將其壓力維持在0.3～0.5MPa。分階段項(xiàng)目必須分階段施工，以防止噴灑混亂。

3" "經(jīng)濟(jì)效益分析

該項(xiàng)目共配備4個(gè)鋼支撐架構(gòu)，傳統(tǒng)技術(shù)通常使用需要8個(gè)數(shù)量的鋼支撐架構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該技術(shù)有效降低了鋼材的購(gòu)買和安裝成本，經(jīng)濟(jì)效益好，直接節(jié)省費(fèi)用約105.4萬(wàn)元，工期縮短10d。主要經(jīng)（轉(zhuǎn)下頁(yè)）（接上頁(yè)）濟(jì)效益的比較分析如表1所示。

4" "結(jié)束語(yǔ)

明挖法是一種常用的基坑開(kāi)挖技術(shù)，具有施工難度較低、施工質(zhì)量可靠、勞動(dòng)效率高和支撐穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于地鐵站建設(shè)。本文根據(jù)工程概況，對(duì)基坑土方進(jìn)行挖掘，使用預(yù)制鋼管和相關(guān)部件進(jìn)行鋼支撐安裝，并開(kāi)展掛網(wǎng)噴錨，從而完成復(fù)雜環(huán)境條件下地鐵深基坑明挖施工。

需要特別注意的是，為了確保地鐵站建設(shè)順利進(jìn)行，需要在具體項(xiàng)目開(kāi)始前制定施工組織和詳細(xì)計(jì)劃，明確施工進(jìn)度，協(xié)調(diào)各種關(guān)鍵資源，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目和階段施工活動(dòng)的有效管理和控制，以確保車站建設(shè)的順利完成。

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