陶剛

【摘 要】明挖法是地鐵車站施工的首要選擇方案，具有施工進(jìn)度快、施工技術(shù)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、便于大型機(jī)械化施工的優(yōu)點(diǎn)。挖法的關(guān)鍵技術(shù)包括降低地下水位，邊坡支護(hù)，土方開(kāi)挖，結(jié)構(gòu)施工及防水工程等。本文對(duì)明挖法施工技術(shù)進(jìn)行概述，并以某地鐵車站工程為例介紹了明挖法的降水與支護(hù)兩大施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站；明挖法；降水；支護(hù)

一、明挖法施工技術(shù)

明挖法是傳統(tǒng)的地面框架結(jié)構(gòu)施工方法，需要有寬闊施工場(chǎng)地和環(huán)境，具有施工進(jìn)度快、施工技術(shù)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、便于大型機(jī)械化施工的優(yōu)點(diǎn)。在施工時(shí)首先需要在地面先做基坑圍護(hù)樁，然后從上而下的進(jìn)行基坑土方的開(kāi)挖施工，必要時(shí)需要在基坑周圍進(jìn)行加固防止基坑變形，開(kāi)挖到底后由下而上的進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的施工。一般明挖法被作為地鐵車站施工的首要選擇方案。但是明挖法也有破壞、污染環(huán)境較為嚴(yán)重，影響市區(qū)區(qū)民的生活、施工風(fēng)險(xiǎn)較大等缺點(diǎn)。明挖法的關(guān)鍵工序是：降低地下水位，邊坡支護(hù)，土方開(kāi)挖，結(jié)構(gòu)施工及防水工程等。其中邊坡支護(hù)是確保安全施工的關(guān)鍵技術(shù)。

邊坡支護(hù)施工技術(shù)主要包括：①放坡開(kāi)挖技術(shù)，主要適用于地面開(kāi)闊和地下地質(zhì)條件較好的情況；②連續(xù)墻支護(hù)技術(shù) ，一般采用鋼絲繩和液壓抓斗成槽，也可采用多頭鉆和切削輪式設(shè)備成槽。連續(xù)墻不僅能承受較大載荷，同時(shí)具有隔水效果，適用于軟土和松散含水地層。③混凝土灌注樁支護(hù)技術(shù)，一般使用的是人工挖孔或機(jī)械鉆孔兩種方式，支護(hù)可采用雙排樁加混凝土連梁，還可用樁加橫撐或者是錨桿形成受力體系；④土釘墻支護(hù)技術(shù)，在原位土體中用機(jī)械鉆孔或洛陽(yáng)鏟人工成孔，加入較密間距排列的鋼筋或鋼管，外注水泥砂漿或注漿，并噴射混凝土，使土體、鋼筋、噴射混凝土板面結(jié)合成土釘支護(hù)體系。⑤錨桿支護(hù)技術(shù)，在孔內(nèi)放入鋼筋或者是鋼索后注漿，達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度之后與樁墻進(jìn)行拉錨，并加預(yù)應(yīng)力苗谷后共同受力，使用與高邊坡及受荷載較大的場(chǎng)所。

二、地鐵車站基坑結(jié)構(gòu)問(wèn)題

1、采用明挖法施工的車站，基坑范圍內(nèi)的管線需改移或采取懸吊、架空等措施，基坑設(shè)計(jì)一般不考慮周邊管線保護(hù)要求。對(duì)于基坑周邊一定范圍內(nèi)的建筑物和構(gòu)筑物，基坑應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)程及安全等級(jí)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型選擇

根據(jù)地下車站的結(jié)構(gòu)形式、埋深、場(chǎng)地地質(zhì)情況及周邊環(huán)境，同時(shí)參考北京地區(qū)地下工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，地下車站主體結(jié)構(gòu)部分的基坑圍護(hù)一般采用地下連續(xù)墻、灌注樁及土釘墻等幾種形式。

3、對(duì)于采用連續(xù)墻及灌注樁圍護(hù)形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，支錨一般單獨(dú)采用內(nèi)支撐及錨索或兩者結(jié)合使用，內(nèi)支撐一般采用600或800的鋼管，壁厚14 ～16mm，橫向間距一般為3米，豎向間距一般為5～6米，錨索一般采用鋼絞線。

4、根據(jù)坑底土層的工程力學(xué)指標(biāo)，經(jīng)墻體的抗滑動(dòng)、抗傾覆、抗隆起、整體穩(wěn)定、抗管涌等驗(yàn)算，確定連續(xù)墻及圍護(hù)樁人土深度。

5、圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算。對(duì)于連續(xù)墻及灌注樁，計(jì)算時(shí)將其模擬為豎向彈性地基梁，采用有限元分析方法計(jì)算，計(jì)算時(shí)需根據(jù)基坑開(kāi)挖、加撐和內(nèi)部結(jié)構(gòu)回筑、拆撐的不同工況，分步計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、基坑位移、地面沉降，并驗(yàn)算基坑的抗滑移、抗隆起、抗傾覆、內(nèi)部穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性。

三、明挖法在地鐵車站基坑中應(yīng)用

（一）工程概述

某地鐵車站是某地鐵2號(hào)線一期工程最長(zhǎng)地鐵站之一，車站長(zhǎng)度有258米，包括車站與車站停車線區(qū)間。車站采用明挖法施工，車站基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)工程的造價(jià)施工與安全有密切影響，因此施工重點(diǎn)在于基坑支護(hù)。本車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻，連續(xù)墻接頭采用H型鋼，接頭外增設(shè)兩根三重管旋噴樁墻間止水；主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)體系支撐標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)四道撐，第一道為鋼筋混凝土支撐，二、三、四道支撐均為φ800，t=16的鋼管支撐；兩端盾構(gòu)始發(fā)井段設(shè)五道撐，第一道為鋼筋混凝土支撐，二、三、四、五道支撐均為φ800，t=16的鋼管支撐。

（二）降水效果控制措施

1、材料的選用

為控制降水井運(yùn)行效果，我們首先從材料進(jìn)場(chǎng)入手，保證管材第一要符合強(qiáng)度要求，第二要具有規(guī)范要求的滲透性，要求管材必須有強(qiáng)度報(bào)告和透水性實(shí)驗(yàn)報(bào)告；濾網(wǎng)選用60目?jī)?yōu)質(zhì)濾網(wǎng)，并經(jīng)過(guò)有關(guān)部門的檢驗(yàn)達(dá)到要求方可進(jìn)場(chǎng)使用，濾料選用要進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，保證含泥量、級(jí)配等指標(biāo)符合要求。

2、加強(qiáng)降水效果監(jiān)測(cè)

（1）在降水工作啟動(dòng)之前，統(tǒng)一測(cè)量井內(nèi)的水位。降水工作啟動(dòng)后，動(dòng)水位和出水量的測(cè)量時(shí)間在抽水開(kāi)始后每10min各測(cè)量一次水位和水量。當(dāng)水位和水量趨于穩(wěn)定時(shí)可每隔2～3h觀測(cè)一次，當(dāng)水位趨于設(shè)計(jì)水位后可每天測(cè)量一次。

（2）當(dāng)降水井中的水位趨于穩(wěn)定尚不能達(dá)到水位下降值，加大水泵出水量，以達(dá)到設(shè)計(jì)降深值。

（3）對(duì)水位、水量觀測(cè)記錄進(jìn)行整理，繪制流量與時(shí)間和水位降深與時(shí)間過(guò)程曲線圖，分析水位下降趨勢(shì)，預(yù)測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度的時(shí)間。

（4）降水過(guò)程中隨時(shí)觀測(cè)出水含砂量，當(dāng)含因及時(shí)解決涌砂問(wèn)題，防止涌砂引起地面塌陷并對(duì)附近基礎(chǔ)造成影響。

（5）在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，及時(shí)觀測(cè)基坑側(cè)壁和坑底的滲水現(xiàn)象并查明原因，以便采取必要的處理措施。

（6）降水監(jiān)測(cè)為確保降水不影響周邊環(huán)境安全，降水作業(yè)應(yīng)均衡進(jìn)行，抽水連續(xù)，不得采用突擊降水；并對(duì)周邊建筑物做好監(jiān)測(cè)，對(duì)地面一定范圍內(nèi)實(shí)施監(jiān)測(cè)保證安全。由于降水期較長(zhǎng)，降水使場(chǎng)區(qū)地下水均衡關(guān)系發(fā)生較大變化，必然對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。為了較準(zhǔn)確地掌握?qǐng)鰠^(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化，及時(shí)采取必要的處理措施，在降水工程實(shí)施的同時(shí)，建立地下動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

（三）支護(hù)技術(shù)施工要點(diǎn)

1、鋼支撐安裝

安裝順序：第二道鋼支撐—→第三道鋼支撐—→第四道鋼支撐—→第五道鋼支撐。

安裝方法：本工程基坑支撐長(zhǎng)度在19.7m左右，由于中間沒(méi)有連系梁，因此可以整根鋼支撐吊裝。安裝時(shí)先測(cè)量支撐安裝中心位置，后按牛腿安裝標(biāo)高鑿除地下連續(xù)墻砼保護(hù)層并暴露預(yù)埋焊接鋼牛腿，最后將支撐安裝在牛腿上并施加軸力。吊裝采用50t履帶吊車起吊安裝，用鋼絲繩在鋼支撐上綁上兩個(gè)著力點(diǎn)，安放在墻壁三角牛腿上。

第二道鋼支撐安裝：當(dāng)支撐工作面出來(lái)后，按照設(shè)計(jì)標(biāo)高焊接鋼牛腿，同時(shí)丈量?jī)蓚?cè)地下連續(xù)墻間距離，調(diào)整已拼裝好的支撐長(zhǎng)度當(dāng)支撐工作面出來(lái)后，及時(shí)丈量?jī)傻叵逻B續(xù)墻間實(shí)際距，并調(diào)整已拼裝好的支撐長(zhǎng)度，按照設(shè)計(jì)安裝水平位置和標(biāo)高分別在地下連續(xù)墻預(yù)埋鋼板上施焊鋼牛腿。支撐安裝標(biāo)高、長(zhǎng)度經(jīng)復(fù)驗(yàn)無(wú)誤后，再由一臺(tái)50T吊車架設(shè)鋼支撐，及時(shí)按設(shè)計(jì)要求施加預(yù)應(yīng)力，本道支撐每次要求在8小時(shí)內(nèi)安裝完畢。

第三、四、五道支撐安裝，施工順序同第二道支撐安裝 ，每道支撐安裝完，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一層土方開(kāi)挖。

2、鋼支撐加力

用吊車架設(shè)支撐并迅速設(shè)定支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，取得初始讀數(shù)后按設(shè)計(jì)分級(jí)和圍檁反應(yīng)決定的加載速度加載，嚴(yán)格控制預(yù)加力。鋼支撐軸力預(yù)加方法：用吊車將兩個(gè)千斤頂?shù)醴诺交罱j(luò)頭加壓處，定位加壓，觀察加壓器壓力表，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)加軸力值后，停止加壓，將鋼楔用大錘打入活絡(luò)頭預(yù)留孔內(nèi)，然后減壓卸掉千斤頂，如采用兩個(gè)以上鋼楔時(shí)，上下交錯(cuò)布置。鋼支撐加力見(jiàn)圖1。

鋼支撐預(yù)加力后，在土方開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)施工時(shí)，每天做好監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取補(bǔ)救措施。同時(shí)，監(jiān)管好鋼管支撐的安全，杜絕危害支撐安全事件的發(fā)生。

3、鋼支撐復(fù)加軸向預(yù)應(yīng)力

（1）在第一次加預(yù)應(yīng)力后12小時(shí)內(nèi)觀測(cè)預(yù)應(yīng)力損失及樁體水平位移，并復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值。

（2）當(dāng)晝夜溫過(guò)大，導(dǎo)致支撐預(yù)應(yīng)力損失時(shí)，立即在當(dāng)天低溫時(shí)段復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值。

（3）當(dāng)樁體水平位移速率超過(guò)警戒值時(shí)，可適量增加支撐軸力以控制變形，但復(fù)加后的支撐軸力和擋墻彎矩必須滿足設(shè)計(jì)安全度要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

地鐵車站采用明挖法施工使工程便于大型機(jī)械化施工，保證了施工進(jìn)度，降低了工程。明挖法的一些施工工藝，如降水、土方開(kāi)挖、支護(hù)形式的選擇與施工控制等有待進(jìn)一步探討效果更好的技術(shù)措施。

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