周誠

摘要：伴隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進(jìn)步，地鐵工程深基坑開挖維護結(jié)構(gòu)受到了廣泛關(guān)注，施工部門要積極建立健全科學(xué)化施工管理方案，建立健全完整的管控體系，有效實現(xiàn)施工管理水平的全面進(jìn)步。本文結(jié)合案例對地鐵工程深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)處理原則和施工技術(shù)展開了討論，僅供參考。

Abstract： With the continuous development and progress of the market economy， the excavation and enclosure structure of the deep foundation pit of the subway project has received extensive attention. The construction department should actively establish and improve the scientific construction management plan， establish a sound and complete management and control system， and effectively realize the comprehensive progress of the construction management level. This paper discusses the treatment principle and construction technology of the deep foundation pit excavation and enclosure structure of the subway project with reference to the case， for reference only.

關(guān)鍵詞：地鐵車站；深基坑；開挖；圍護結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

Key words： subway station；deep foundation pit；excavation；enclosure structure；construction technology

中圖分類號：U231+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）03-0093-03

1 案例

呼和浩特市城市軌道交通1號線一期1工程項目是內(nèi)蒙古自治區(qū)第一條新建地鐵項目，車站規(guī)劃周邊居住用地和商用區(qū)域，我單位承建的15標(biāo)段工程項目中，西龍王廟主變電所土建工程為地下三層結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工，主體基坑包括深基坑和淺基坑兩部分，其中深基坑長度約56m，寬度為26.2～28.5m，坑深14m，主體結(jié)構(gòu)底板位于礫砂層。深基坑采用0.8m厚地連墻圍護型式，地連墻嵌固深度為15.1m，其中嵌固深度9.5m以下為素混凝土墻，墻底位于粉質(zhì)粘土層。深基坑支撐采用1道混凝土支撐+2道鋼支撐體系，支撐中間用臨時格構(gòu)柱豎向支撐，結(jié)構(gòu)外設(shè)置全外包防水層。

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2 地鐵車站深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)處理原則

在地鐵深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)處理的過程中，要按照標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行支護結(jié)構(gòu)選型管理，從根本上維護處理效果，為全面夯實維護管理工作奠定基礎(chǔ)，要結(jié)合處理要求秉持安全性原則，按照標(biāo)準(zhǔn)化流程約束具體工作。

①保證基坑的安全性，并且將其作為選型管理工作的重點，因為地鐵深基坑工程項目綜合性具有一定的優(yōu)勢但是也存在相應(yīng)的風(fēng)險問題，這就需要相關(guān)技術(shù)人員在選型工作開展的過程中在理論基礎(chǔ)上結(jié)合施工經(jīng)驗和技術(shù)能力對具體問題展開具體分析，充分研究基坑基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)的同時，有效選擇穩(wěn)定性和可靠性較好的施工方案。最重要的是，在差異化城市體系內(nèi)，要結(jié)合地質(zhì)構(gòu)成的差異建立完整的工程范圍管理機制，并且全面落實系統(tǒng)化維護管理工作流程。

②要確保基坑開挖維護結(jié)構(gòu)能便于施工，在施工項目運行過程中，施工便利性較為關(guān)鍵，施工單位要采取更加有效且完整的施工方案，積極建立健全統(tǒng)籌性較好的高標(biāo)準(zhǔn)組織施工體系，從而減少工程項目費用支出，為系統(tǒng)化提高管理工作的實效性水平奠定基礎(chǔ)。也就是說，施工單位要在理論基礎(chǔ)上結(jié)合施工經(jīng)驗和施工工藝要點提升檢查工作效率，夯實管理基礎(chǔ)和質(zhì)量基礎(chǔ)，有效提高深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工水平。

③在基坑維護結(jié)構(gòu)處理工作中，要秉持因地制宜的管控標(biāo)準(zhǔn)，合理性提高支護方案的實效性，選擇的標(biāo)準(zhǔn)會存在一定的差異，這就需要施工單位結(jié)合實際需求進(jìn)行地質(zhì)條件和開挖深度的篩選，有效建立健全合理性的施工監(jiān)督管理控制體系，為全面提升深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)，促進(jìn)管理效率的進(jìn)一步優(yōu)化。

3 地鐵工程深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

在深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工項目中，要按照標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)要點夯實項目流程，確保施工技術(shù)能發(fā)揮其實際價值，且能有效提升基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)的實際質(zhì)量，減少施工失誤對整體質(zhì)量造成的影響，促進(jìn)項目質(zhì)量和進(jìn)程的全面進(jìn)步[1]。

3.1 掌握基本情況

在地鐵車站深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)處理工作中，要對施工過程有明確的認(rèn)知，任何具體的施工環(huán)節(jié)都會對施工最終的結(jié)果產(chǎn)生影響，這就需要施工單位對施工細(xì)節(jié)進(jìn)行綜合監(jiān)測和管理，尤其是施工項目周圍的地下水情況。本工程根據(jù)巖土工程勘察報告，勘察期間地下水位埋深5.66～6.37m，地下水位高程為1045.21～1045.92。地下水的補給來源主要為人工降水垂直入滲補給，其次為地表水的入滲補給和灌溉補給。場區(qū)內(nèi)地下水流向總體自東北向西南流動。地下水的排泄方式主要為人工開采和自然排泄，人工開采主要以農(nóng)田灌溉、工業(yè)用水、生活用水為主；自然排泄包括蒸發(fā)及向下游側(cè)向流出。

整體水位呈現(xiàn)出周期性變化，季節(jié)影響因素重要性較大，在豐水期水位會有所上升，在枯水期水位自然下降。值得一提的是，工程項目開挖前地下水要進(jìn)行有效降水處理，保證水位降低到開挖面以后才能進(jìn)行開挖處理。

3.2 優(yōu)化開挖處理

①在對整體施工環(huán)境和基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行全面分析后，施工單位要結(jié)合施工設(shè)計圖紙建立完整的施工規(guī)劃，按照標(biāo)準(zhǔn)化施工流程完成施工工作，有效提升施工管理的實效性，也為開挖處理效率的合理性升級奠定基礎(chǔ)。尤其是在土方開挖過程中，要利用支撐架設(shè)處理方式完成基礎(chǔ)性施工過程，有效提升設(shè)計項目的實際效果。

②最重要的是，在土方施工時，要利用分層分段的處理和開挖模式，有效將開挖過程和支護過程進(jìn)行融合管理，從而判定具體的實際工作質(zhì)量，避免超挖問題造成不必要的影響。但是，在開挖處理工序中，要結(jié)合開挖長度進(jìn)行控制，結(jié)合深基坑坡度和深度建立對應(yīng)的分析方案，并且分段開挖長度和規(guī)范規(guī)定也要相匹配。也就是說，只有保證長度參數(shù)能在約束的監(jiān)督管理范圍內(nèi)，才能有效提升工程項目的實際應(yīng)用效率和質(zhì)量水平。

③分層分段開挖時，盡量壓縮位于各層支撐架設(shè)標(biāo)高處的延米長度，以及時架設(shè)支撐，減少基坑向坑內(nèi)收斂變形。支撐架設(shè)盡量縮短時間，并保證支撐的架設(shè)質(zhì)量，確?；娱_挖安全?；娱_挖從上到下依次進(jìn)行，每次開挖至支撐設(shè)計軸線下50cm時及時架設(shè)支撐。基坑的開挖深度應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖中給出的標(biāo)高進(jìn)行，嚴(yán)禁超挖。挖至設(shè)計標(biāo)高后應(yīng)及時平整基坑，疏干坑內(nèi)積水，及時施做墊層。

3.3 處理降水問題

①為了保證深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，要結(jié)合實際施工方案建立對應(yīng)的管控機制，有效提升整體施工水平。尤其是在深基坑施工降水過程中，降水的實際速率要滿足施工要求，維護地表處理機制和建筑物、管線管控工作的基本質(zhì)量。基坑開挖前做好施工降水并在開挖過程中加強地下水位監(jiān)測，同時坑內(nèi)要派專人對開挖暴露出的連續(xù)墻進(jìn)行排查，有滲漏水情況及時引排、封堵。要結(jié)合實際質(zhì)量方案嚴(yán)格監(jiān)督和監(jiān)測工程項目周邊事物，并且保證降水處理工作的標(biāo)準(zhǔn)化水平，只有維護水位基礎(chǔ)參數(shù)才能從根本上提高地鐵車站深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工項目的質(zhì)量。

②西龍王廟主變電所基坑降水采用在坑內(nèi)疏干降水方案，要求主體結(jié)構(gòu)施工中地下水位降至基底下1.0m（需考慮基坑底集水坑、廢水池和下翻梁）且必須在基坑開挖前15～20天進(jìn)行，施工開挖必須保持無水作業(yè)，待主體結(jié)構(gòu)及抗浮梁施工完畢后方可停止降水。西龍王廟主變電所抗浮水位為1048.6m，抗浮水位取地面以下1.4m左右；本工程地下水類別主要為潛水，結(jié)合相關(guān)條件采用管井井點降水措施。

③疏干井必須在基坑開挖前15～25天開始疏干，保證基坑在沒有明水的條件下開挖土方。疏干施工工藝流程為：測量放線→埋設(shè)護筒→鉆機就位→鉆至井底→沉沙孔鉆進(jìn)→清孔→下放濾管→回填濾料→洗井→安裝抽水機調(diào)試、抽水→疏干任務(wù)完成→拆除疏干井→退場。

④疏干井構(gòu)造。

1）井口：疏干井及觀測井井口應(yīng)高于地面以上0.3m，以防止地表污水滲入井內(nèi)。

2）井壁管：疏干井井壁管采用螺旋鋼花管（Φ273），兩鋼管連接處采用單面滿焊連接方式，螺旋鋼花管外側(cè)包扎雙層80目紗網(wǎng)，以免涌砂埋泵。觀測井井壁管全孔采用花管，井壁管外徑均為380mm，花管采用混凝土預(yù)制濾管，濾管每節(jié)長0.9m，下放井管時，兩濾管接縫處用編織袋包扎嚴(yán)實，以免涌砂埋泵。

3）濾料圍填：疏干井、觀測井井壁管與孔壁之間全孔圍填濾料，濾料為直徑5～10mm的機碎石。

4）封孔：為防止地面污水和雨水的滲入，在礫料的圍填面以上必須采用優(yōu)質(zhì)粘土圍填至地表并夯實，并做好井口管外的封閉工作。

⑤成井技術(shù)要求。

1）井口高度：井口應(yīng)高于地表以上0.30m，以防止地表污水滲入井內(nèi)；2）圍填濾料：濾料填至自然地面以下1m；3）粘土封孔：在濾料圍填面以上采用粘土填至地表并夯實，并做好井口管外的封閉工作。4）成孔偏差：井孔的平面誤差

≤1.0m，井深（孔深）偏差≤+50cm；井孔應(yīng)圓正。5）井管偏差：井身應(yīng)圓正，上口保持水平，井管的頂角及方位角不能突變，井管安裝傾斜度不能超過1度；井管截面尺寸偏差≤±2mm，井管長度偏差≤±20cm。6）出水含砂量：抽水穩(wěn)定后，出水含砂量不得超過10萬分之一（體積比）；7）井內(nèi)水位：抽水穩(wěn)定后，觀測井井內(nèi)的水位應(yīng)處于安全水位以下。

3.4 優(yōu)化監(jiān)測流程

在對深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工項目予以集中監(jiān)督和管理的過程中，要結(jié)合施工流程建立對應(yīng)的管控方案，確保能對施工流程中的每個細(xì)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督和管控，從而提升監(jiān)測效果。本項目基坑開挖深度寬度較大，與第三方施工監(jiān)測部門簽訂配合協(xié)議，以施工監(jiān)測為手段，合理安排施工順序，確?；娱_挖安全有序、均衡高效。另外，在施工監(jiān)測工序內(nèi)，要結(jié)合周邊建筑物維護管線處理過程，對管線進(jìn)行沉降管控，并且有效提升支撐體系軸力的管控，建立完整的施工監(jiān)測和施工安全監(jiān)管結(jié)構(gòu)，保證地鐵車站深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工能按照標(biāo)準(zhǔn)化流程有序開展。

3.5 開挖步驟

從現(xiàn)場實際出發(fā)，開挖應(yīng)保持均勻、平衡、對稱開挖，以使土體開挖過程中和開挖后應(yīng)力釋放均勻，保證基坑的安全。遵循“由上而下、豎向分層、縱向分段、中間拉槽、先支撐、后開挖”的原則，本工程根據(jù)支撐道數(shù)和開挖深度，在主體基坑內(nèi)，采用分4層后退的開挖方法進(jìn)行開挖，每層開挖土方厚度不大于4m。沿西龍王廟主變電所縱向布置三組作業(yè)機械。

第一組作業(yè)面：在基坑頂部設(shè)置一臺中型挖掘機，用于將土方直接裝入運土車；第二組作業(yè)面：挖機位于基坑內(nèi)第二個臺階，設(shè)置兩臺小型挖機，用于倒用第三個臺階上的土方；第三組作業(yè)面：位于基坑內(nèi)第四個臺階，設(shè)置兩臺小型挖機，由基底土方向第三個臺階倒土。

基底上300mm厚土方由人工進(jìn)行清底，嚴(yán)禁超挖。墊層施工應(yīng)快速及時，確保基底及時封閉。施工過程中動態(tài)坡度控制為1：2.0，層間留設(shè)臺階，平臺寬度4～6m，使總開挖坡度控制在1：1～1：2左右，以保證邊坡穩(wěn)定。每個施工作業(yè)面區(qū)域內(nèi)進(jìn)行分層、分段開挖，每段開挖中又分層、分塊實施，每塊先挖中間再挖兩側(cè)，每層開挖結(jié)束，立即安裝鋼支撐并施加預(yù)應(yīng)力。

基坑開挖放坡根據(jù)以往經(jīng)驗，分層開挖放坡控制在1：1～1：2左右，總坡應(yīng)控制在1：1以上，平臺寬度控制在4～6m左右。對于雨季施工，或由于其他原因每段基坑開挖之間間隔時間較長時，坡面覆蓋彩條布，減少雨水滲入，確保土坡穩(wěn)定。有格構(gòu)柱處開始施工時需派專人盯控，防止挖機碰撞格構(gòu)柱。（圖2）

為保證西龍王廟主變電所主體基坑開挖過程的安全，防止因連續(xù)墻接縫施工質(zhì)量問題導(dǎo)致基坑突水、涌砂等安全事件的發(fā)生，在基坑開挖前應(yīng)遵循開挖必檢、檢后必處的“掏槽檢縫”制度。所有地連墻接縫位置在地下水位以下的采用挖機結(jié)合人工開挖的方式對地連墻掏槽，挖機負(fù)責(zé)開槽，人工負(fù)責(zé)清理。掏槽檢縫每層厚度取1.5m，掏槽寬度為1m（詳見圖3），掏槽檢縫應(yīng)確保超前于土方開挖面，檢縫完成，質(zhì)量缺陷處理完成后在進(jìn)行開挖。

3.6 土方開挖

西龍王廟主變電所主體結(jié)構(gòu)土方開挖分四層開挖至基坑底：

第一層：開挖至第一道砼支撐底部下0.5m，施工墻頂冠梁與混凝土支撐；說明：基坑開挖前準(zhǔn)備好開挖機械、鋼支撐以及備好各種應(yīng)急物資。做好地面排水溝及防護欄桿。冠梁上沿基坑側(cè)設(shè)置護欄，以保證人員通行。第二層：開挖至第二道鋼支撐底以下0.5m，安裝第二道支撐；第三層：開挖至第三層鋼支撐底以下0.5m，安裝第三道鋼支撐；第四層：開挖至坑底標(biāo)高上0.3m，人工挖至基坑底設(shè)計標(biāo)高。

說明：采用人工配合機械開挖，嚴(yán)格控制最后一次開挖，嚴(yán)禁超挖（清底）。

3.7 深基坑安全通道設(shè)置

針對施工危險源情況及可能發(fā)生的突發(fā)事件，在基坑開挖時必須設(shè)置應(yīng)急逃生通道，保證突發(fā)事件的緊急情況下施工人員的順利自救逃生。

①基坑范圍以外地面主要利用既有硬化場地設(shè)置，逃生通道最小寬度不得低于1.5m。②基坑開挖過程中，在兩端的端頭井和基坑中部各設(shè)置一處應(yīng)急逃生通道，逃生通道采用鋼制籠梯，寬度為1.2m，籠梯頂部用焊接固定于冠梁的預(yù)埋鋼筋上，自上而下間隔5m采用鋼筋焊接固定在連續(xù)墻預(yù)埋的鋼筋上，最底部籠梯與基底填充密實，保證爬梯整體穩(wěn)定性。③逃生通道應(yīng)做好逃生方向標(biāo)志，逃生通道一直延伸到圍擋大門口或施工場地內(nèi)空曠地帶逃。④逃生通道在施工過程中嚴(yán)禁機械、物資等堵塞，如必須堵塞時可在旁邊設(shè)置臨時逃生通道，以保證發(fā)生施工時人員及時疏散確保安全。

4 結(jié)束語

總而言之，在對地鐵深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工項目進(jìn)行監(jiān)督和管理的過程中，要充分結(jié)合周邊環(huán)境對建筑過程予以判定，維護基坑結(jié)構(gòu)管理效率，提升地鐵車站基坑施工順序的合理性，保證基坑處理工序和結(jié)構(gòu)方案應(yīng)用的完整程度，也要嚴(yán)格監(jiān)督管理變形過程，減少地質(zhì)條件對整體施工項目質(zhì)量造成的影響，提高施工管控工作的合理性和質(zhì)量水平，為地鐵深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)施工全面優(yōu)化奠定堅實基礎(chǔ)。

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