穆冠河

（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司 陜西西安 710021）

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 車站概況

玉玲路車站是南寧市軌道交通2號(hào)線東延工程自西向東的第2個(gè)車站，為地下兩層（局部一層）島式站臺(tái)車站，站后設(shè)出入場(chǎng)線，采用單柱雙跨（局部為雙柱三跨）矩形結(jié)構(gòu)，車站總長(zhǎng)346 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度21.7 m，深度16.4～22.7 m，車站主體建筑面積12 535 m2，主體基坑土方為191 313 m3。車站主體基坑采用直徑1.0 m鉆孔樁和三道內(nèi)支撐（局部為四道）的支護(hù)方案。

1.2 周邊環(huán)境

車站位于規(guī)劃良玉大道與良慶三路、玉洞北橫十二路的交叉路口，沿良玉大道東西向敷設(shè)，車站所在道路及地塊均尚未實(shí)施。車站周邊均為洼地及高邊坡，其中車站南側(cè)為高邊坡，坡高20～45 m；車站北側(cè)為洼地，洼地低約6～12 m，基坑存在偏壓。南側(cè)高邊坡存在110 kVA高壓線塔。

1.3 水文地質(zhì)

根據(jù)詳勘報(bào)告顯示車站地質(zhì)從上至下為素填土①2層、含礫（卵）石黏性土⑥4-2～⑥4-3層、中風(fēng)化灰?guī)r⑧H3層。車站底板基本位于含礫（卵）石黏性土⑥4-3層。

地下水類型自上而下為上層滯水、第四系松散巖類孔隙水。上層滯水埋深0.90～6.60 m，為大氣降水下滲形成，不連續(xù)條帶狀分布，水量極?。坏谒南邓缮r類孔隙水含水巖組為含礫（卵）石黏性土⑥4-3，弱透水～中等透水，層與層之間以越流形式補(bǔ)給，埋深16.73～21.43 m，屬潛水。

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本站采用明挖順作法施工，結(jié)合地質(zhì)及周邊環(huán)境，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1.0 m鉆孔樁+內(nèi)支撐的支護(hù)方案，內(nèi)支撐有以下幾種形式，見(jiàn)圖1。

（1）車站正線西側(cè)盾構(gòu)井（1軸～3軸）：兩道混凝土支撐+一道鋼支撐；

（2）車站標(biāo)準(zhǔn)段距離邊坡較遠(yuǎn)處（3軸～14軸）：一道混凝土支撐+兩道鋼支撐；

（3）車站標(biāo)準(zhǔn)段距離邊坡較近處（14軸～30軸）：兩道混凝土支撐+一道鋼支撐；

（4）車站覆土較厚處，正線東側(cè)盾構(gòu)井西側(cè)（30軸～34軸）：一道混凝土支撐+三道鋼支撐；

（5）車站正線東側(cè)盾構(gòu)井（34軸～37軸）：四道混凝土撐；

（6）車站單層平板處（37軸～41軸）：一道混凝土撐+一道鋼支撐+一道混凝土撐+一道鋼支撐；

（7）車站出入場(chǎng)線盾構(gòu)井（41軸～43軸）：四道混凝土撐。

圖1 車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型

3 基坑開挖方案確定

車站基坑采用明挖順作法施工，由于車站周邊為洼地和高邊坡，基坑存在偏壓；車站正線兩端設(shè)盾構(gòu)到達(dá)井，出入場(chǎng)線端設(shè)盾構(gòu)始發(fā)井，中部設(shè)置一軌排工作井及盾構(gòu)出土井，車站存在四線并行段，為異性結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜。

設(shè)計(jì)要求基坑開挖應(yīng)自上而下，分層分段進(jìn)行，嚴(yán)格落實(shí)先撐后挖工序，混凝土支撐必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%方可繼續(xù)開挖；基坑周邊堆載不得大于20 kPa。

3.1 基坑開挖方案提出

根據(jù)含礫（卵）石黏性土地質(zhì)和無(wú)水地層提出以下4種開挖出土方案［1］：

（1）帶式輸送機(jī)斜向提升出土。即利用挖掘機(jī)在基坑內(nèi)水平運(yùn)至輸送機(jī)附近，另設(shè)一臺(tái)挖掘機(jī)將土方喂至輸送機(jī)集料斗，通過(guò)皮帶機(jī)將基坑內(nèi)土方斜向運(yùn)至地面直接裝車。

（2）液壓抓斗機(jī)垂直提升出土。即利用挖掘機(jī)在基坑內(nèi)水平運(yùn)輸至出土口位置，另設(shè)一臺(tái)挖掘機(jī)將土方喂至抓斗下方，抓斗機(jī)通過(guò)液壓油缸驅(qū)動(dòng)多個(gè)顎板開合抓取土方，垂直提升出土［2］。

（3）長(zhǎng)臂挖機(jī)開挖垂直提升出土。即長(zhǎng)臂挖機(jī)直接開挖基坑內(nèi)土方，或利用挖掘機(jī)在基坑內(nèi)水平運(yùn)輸至出土口位置，再由長(zhǎng)臂挖機(jī)垂直提升出土［3］。

（4）臺(tái)階法開挖出土。即開挖采用挖掘機(jī)分段接力甩土，在基坑頂由挖機(jī)直接裝車出土。

3.2 工期分析

由于混凝土支撐多，且本身的施工周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)要求混凝土支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%方可繼續(xù)開挖，混凝土等強(qiáng)齡期長(zhǎng)。臺(tái)階法施工制約混凝土支撐施作和土方開挖不能形成流水作業(yè)，即每段每層土方開挖都存在混凝土支撐梁施工和等強(qiáng)時(shí)間，嚴(yán)重影響工期。其他開挖工法可保證混凝土支撐梁同時(shí)作業(yè)，工期影響較小。

3.3 成本分析

受混凝土支撐梁施工和等強(qiáng)時(shí)間影響，臺(tái)階法施工存在設(shè)備窩工情況，且由于鋼支撐間距小，設(shè)計(jì)為3 m，并要求先撐后挖，臺(tái)階法施工困難，成本較大。長(zhǎng)臂挖機(jī)和液壓抓斗機(jī)施工，工效不高，成本宜較大。帶式輸送機(jī)斜向提升出土，運(yùn)輸距離長(zhǎng)、運(yùn)量大、可高提升連續(xù)輸送，成本較低。

3.4 安全分析

由于車站周邊為洼地和高邊坡，基坑存在偏壓，且車站支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須嚴(yán)格落實(shí)先撐后挖條件，嚴(yán)禁基坑堆載大于20 kPa。液壓抓斗機(jī)施工存在基坑邊存土堆載情況，影響基坑安全；臺(tái)階法施工受支撐水平間距和豎向間距小的條件限制，施工中存在先挖后撐、碰撞支撐的現(xiàn)象，影響基坑安全。其他開挖工法影響基坑安全較小。

3.5 開挖方案確定

根據(jù)車站地質(zhì)和水文情況，提出了四種深基坑開挖適應(yīng)方案，分別從工期、成本、安全方面對(duì)四種方案進(jìn)行了綜合分析，帶式輸送機(jī)斜向提升出土在工期保證、成本控制、基坑安全方面均比其他方案具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此確定車站深基坑開挖采用帶式輸送機(jī)斜向提升出土方案。

4 方案改進(jìn)

4.1 輸送機(jī)出土存在問(wèn)題

輸送機(jī)出土是以礦山皮帶輸送礦物的思路，取輸送機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)、運(yùn)量大、連續(xù)輸送的優(yōu)點(diǎn)［4-5］。但傳統(tǒng)的皮帶輸送機(jī)是固定式基礎(chǔ)，適用于固定場(chǎng)所的物料運(yùn)輸。地鐵車站基坑開挖是分層分段進(jìn)行的，輸送機(jī)需要逐層上下，逐段左右移動(dòng)，傳統(tǒng)輸送機(jī)在拆卸安裝方面極其不便；且傳統(tǒng)的輸送機(jī)皮帶為普通平皮帶或花紋式平皮帶，無(wú)法適應(yīng)地鐵深基坑大傾角輸送的要求。

針對(duì)傳統(tǒng)輸送機(jī)存在的上述問(wèn)題，為滿足基坑土方開挖與混凝土支撐梁施工平行流水作業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)大傾角、大方量、高提升連續(xù)運(yùn)輸，方便快速拆裝，保證帶式輸送機(jī)本身的穩(wěn)定性，需對(duì)傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。

4.2 帶式輸送機(jī)改進(jìn)

（1）改變普通、花紋平皮帶為波狀擋邊+橫隔板輸送帶，可實(shí)現(xiàn)大傾角、大方量、高提升連續(xù)運(yùn)輸。波狀擋邊輸送帶是在基帶的兩側(cè)，加上波狀擋邊形成的?；鶐瞧叫螏?，帶體比普通帶具有更大的橫向剛度。兩側(cè)擋邊為波狀，當(dāng)輸送帶繞過(guò)滾筒或過(guò)渡段時(shí)，擋邊上部可以自由伸展或壓縮。兩側(cè)擋邊之間的帶體中部加上一定間距的橫隔板，擋邊與橫隔板形成了輸送物料的“匣”形容器［6-7］，從而實(shí)現(xiàn)大傾角輸送，見(jiàn)圖2。

具體實(shí)施措施：

①采用1 200 mm寬織物芯基帶，上膠+下膠+中間膠厚度 ＝4.5+1.5+1.5（mm），基帶重量 qo＝23.95 kg／m。

②采用“S”型波擋［8］，擋邊高H＝240 mm，波幅WS＝80 mm，波形矩S＝72 mm，波底寬Wf＝90 mm，質(zhì)量 qs＝6.73 kg／m。

③采用TC型橫隔板［9］，橫隔板高h(yuǎn)＝220 mm，橫隔板底板寬F＝160 mm，質(zhì)量qt＝10.6 kg／m。

（2）改進(jìn)優(yōu)化頭部機(jī)架，由固定式基礎(chǔ)調(diào)整為軌行加配重式移動(dòng)機(jī)架，同時(shí)將頭部架體所有部件全部集成式模塊化設(shè)計(jì)，既方便架體由一段到另一段的整體移動(dòng)，又為拆裝節(jié)約時(shí)間，通過(guò)增加配重、地錨連接的方式保證架體穩(wěn)固，見(jiàn)圖3。

圖2 波狀擋邊+橫隔板輸送帶

圖3 集成化軌行式頭部機(jī)架

（3）中間架體采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件加調(diào)整節(jié)的構(gòu)件形式，所有連接為銷栓連接，方便中間架體拆裝［10］。

具體實(shí)施措施：

①設(shè)計(jì)凸弧段和凹弧段中間架體為標(biāo)準(zhǔn)模塊構(gòu)件。

②中間架由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和調(diào)整節(jié)組成，方便調(diào)整架體長(zhǎng)度和角度。

③所有連接為銷栓連接。

（4）改進(jìn)優(yōu)化尾部機(jī)架［11-12］，由固定式基礎(chǔ)調(diào)整為集成式整體鋼板底盤加配重的架體結(jié)構(gòu)，即以整體鋼板代替固定基礎(chǔ)，將尾部機(jī)架所有構(gòu)件集成于底盤鋼板上，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，方便尾部架體的整體移動(dòng)，通過(guò)增加配重、地錨螺桿的方式保證架體穩(wěn)固，見(jiàn)圖4。

圖4 集成化整體尾部機(jī)架

5 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)的改進(jìn)，形成一種集成化軌行式波狀擋板+橫隔板的帶式輸送機(jī)，在玉玲路車站多道混凝土內(nèi)支撐的深基坑土方開挖中取得了良好的效果。具體應(yīng)用如下：

（1）首先揭去表層土方，開挖至第一道混凝土支撐梁底部，施作冠梁及第一道混凝土支撐。

（2）待第一道混凝土支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，采用臺(tái)階法開挖至第二道混凝土支撐梁底部，為支撐梁施工提供工作面。該施工方法即保證了后段第二道混凝土支撐梁施工，又能滿足前段第一層土方的開挖，實(shí)現(xiàn)了土方開挖與混凝土支撐同時(shí)流水施工作業(yè)，充分發(fā)揮了臺(tái)階法在淺層土方開挖中的優(yōu)勢(shì)。

（3）待第二道混凝土支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，先開挖至第三道支撐標(biāo)高，為輸送機(jī)安裝提供工作面，安裝集成式波狀擋邊+橫隔板帶式輸送機(jī)，沿基坑一側(cè)鋪設(shè)輸送機(jī)走行軌道，通過(guò)輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)诙油练?。該施工方法既保證了后段土方施工，又能滿足前段混凝土支撐梁施工，實(shí)現(xiàn)了混凝土支撐梁與土方開挖同時(shí)流水施工作業(yè)，克服了臺(tái)階法在深基坑土方開挖中的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮帶式輸送機(jī)的優(yōu)勢(shì)。

改進(jìn)后的輸送機(jī)為集成式模塊化的構(gòu)件，在進(jìn)行下段土方施工時(shí)，分離中間架體、頭部機(jī)架和尾部機(jī)架，通過(guò)鋼軌整體移動(dòng)頭部機(jī)架至下一段，吊運(yùn)集成式尾部機(jī)架至下一段，安裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)中間架體，實(shí)現(xiàn)整個(gè)輸送機(jī)的快速拆裝，通過(guò)增加配重，利用地錨連接的方式保證整個(gè)架體的穩(wěn)定。

（4）待第三道混凝土支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度或第三道鋼支撐架設(shè)后，開挖第三層土方至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高，該施工方法充分發(fā)揮帶式輸送機(jī)在深基坑作業(yè)中大傾角、大方量、高提升連續(xù)出土的優(yōu)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)了先撐后挖保證基坑穩(wěn)定的設(shè)計(jì)理念。

移動(dòng)頭部機(jī)架和尾部機(jī)架至指定位置，通過(guò)中間架調(diào)整節(jié)調(diào)節(jié)架體的長(zhǎng)度及角度，更換波狀擋邊皮帶，使其適應(yīng)不同開挖深度的條件要求。

（5）對(duì)于四道混凝土支撐的特殊部位，采用調(diào)倉(cāng)隔段施工，避免窩工，可多個(gè)工作面同時(shí)作業(yè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)許多大中型城市地鐵項(xiàng)目紛紛上馬，在國(guó)家大力倡導(dǎo)和諧發(fā)展的今天，參建各方都會(huì)十分注重降低地鐵建設(shè)過(guò)程中對(duì)周邊環(huán)境的影響。集成化軌行式波狀擋邊+橫隔板輸送機(jī)垂直出土施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了混凝土支撐和土方開挖同時(shí)施工，解決了臺(tái)階法開挖過(guò)程中先挖后撐的質(zhì)量通病和弊端，實(shí)現(xiàn)了先撐后挖保證基坑穩(wěn)定的設(shè)計(jì)理念。該施工技術(shù)節(jié)約了施工成本，縮短了施工周期，也為地鐵深基坑開挖提供了有效可靠的安全保障，對(duì)周邊交通疏解、建筑物變形控制方面有很大的優(yōu)勢(shì)，必將會(huì)廣泛運(yùn)用。