王新龍

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原 030000)

0 前 言

地鐵超深基坑工程建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，地下管線的分布缺乏規(guī)律性，土層類型豐富，存在諸多不可預(yù)見(jiàn)因素，不利于地下深基坑土方開挖作業(yè)的順利推進(jìn)[1]。為確保施工質(zhì)量，需緊密結(jié)合實(shí)際情況，采取相適應(yīng)的開挖施工技術(shù)，以便在既定工期內(nèi)順利完成建設(shè)工作。

1 工程概況

文灶站建設(shè)于福建省廈門市湖濱中路與廈禾路十字交叉路口處往北220 m范圍處，車站起止里程為YDK3+599.342～YDK4+176.825，站臺(tái)中心里程YDK4+076.500，總長(zhǎng)224.401 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬20.9～25.75 m，深16.049～21.460 m。車站基坑深度較大，設(shè)800 mm厚地下連續(xù)墻和Φ1000 mm灌注樁，以構(gòu)成完整的圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系。受地質(zhì)條件的影響，局部由灌注樁轉(zhuǎn)為吊腳樁的方式。

2 工程地質(zhì)概述

文灶站施工范圍內(nèi)地質(zhì)條件較為復(fù)雜，有近代人工填筑土層(Qs)、殘積層(Qel)等多種類型，下伏基巖絕大部分為中粗?；◢弾r(γ)，少部分區(qū)域?yàn)檩x綠巖脈(γδ)，伴有較明顯的風(fēng)化作用，加之地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)的影響，基巖全、強(qiáng)風(fēng)化帶普遍以大厚度形式為主，給基坑開挖施工提出較高的要求。車站建設(shè)于湖濱中路與廈禾路交口，不跨交叉口。其中廈禾路設(shè)有BRT通道，于該處預(yù)留車站，湖濱中路現(xiàn)狀雙向6車道。文灶站建設(shè)區(qū)域以商業(yè)用地居多，周邊地面建筑分布密度較大，湖濱中路兩側(cè)集商業(yè)、辦公等類型的建筑于一體，西側(cè)有交通銀行大廈、金悅酒店等，東側(cè)有KTV、沿街商鋪等，且各類建筑均緊鄰道路，開挖期間易由于擾動(dòng)性影響而導(dǎo)致建筑物失穩(wěn)，需采取有效的防護(hù)措施。

3 車站基坑土石方開挖

3.1 總體概述

文灶站沿線共分為9個(gè)施工段，按照先兩頭后中間的順序依次開挖到位。各工作面適配3～4臺(tái)挖掘機(jī)以及10～15臺(tái)自卸車，采用臺(tái)階法有序開挖。局部施工段的土方開挖量較大，需要盡可能避免白天出土，否則易發(fā)生交通擁堵以及環(huán)境污染問(wèn)題，較合適的是于夜間10點(diǎn)至次日5點(diǎn)出土，該階段道路車流、人流均相對(duì)較少，出土效率較白天可大幅提高。車站兩端設(shè)臨時(shí)棄土場(chǎng)，作為臨時(shí)場(chǎng)所而使用，暫緩臨時(shí)土方外運(yùn)困難的局面。運(yùn)土車駛離現(xiàn)場(chǎng)時(shí)必須全面清洗輪胎，以免因輪胎攜帶雜物而污染路面。

土方開挖工作量較大，采取機(jī)械化作業(yè)方式分層依次開挖到位，由挖機(jī)倒土至地面，再通過(guò)挖掘機(jī)裝車外運(yùn)?；壮鐾磷鳂I(yè)在龍門吊和坑內(nèi)小挖機(jī)的協(xié)同配合下完成，土方吊運(yùn)至基坑周邊后通過(guò)挖掘機(jī)裝車，最后由自卸車外運(yùn)至指定堆放區(qū)域。

3.2 施工方法及順序

豎向自上而下分層開挖，縱向形成臺(tái)階，橫向開挖時(shí)優(yōu)先處理中間土體，再逐步轉(zhuǎn)向兩側(cè)，全程均采用半蓋挖法施工[2]。以現(xiàn)場(chǎng)情況和工程規(guī)范為準(zhǔn)，合理組織基坑降排水作業(yè)，同時(shí)采取邊坡防護(hù)措施，以確保施工安全。嚴(yán)格控制基坑暴露時(shí)間，不宜超過(guò)24 h，并綜合考慮斷面特點(diǎn)、變形縫等多方面因素，適當(dāng)調(diào)整各段的開挖長(zhǎng)度。確定各開挖段后再進(jìn)一步細(xì)分為多個(gè)小層，各層尺寸約為長(zhǎng)6 m、高3 m。每完成一小段(6～8 m)的開挖作業(yè)后，應(yīng)及時(shí)增設(shè)支撐裝置，經(jīng)首層開挖后再設(shè)置鋼筋混凝土冠梁和支撐梁，檢測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度，實(shí)測(cè)值滿足要求后方可組織第二層的開挖作業(yè)，期間及時(shí)設(shè)置支撐系統(tǒng)，按照此方式依次向下開挖。

基坑深層土方開挖難度較大，以小型挖掘機(jī)為主要設(shè)備，輔以人工開挖的方式。隨基坑開挖作業(yè)的逐步推進(jìn)，當(dāng)其達(dá)到各道支撐下部50 cm時(shí)需要增設(shè)支撐裝置，在強(qiáng)度滿足要求后方可繼續(xù)開挖作業(yè)。

施工人員密切關(guān)注基坑開挖進(jìn)度，當(dāng)?shù)竭_(dá)基坑底部以上20 cm時(shí)不宜再采取機(jī)械開挖的方式，其原因在于機(jī)械設(shè)備單次開挖量較大，容易發(fā)生超挖現(xiàn)象，該部分需由人工挖掘，到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高處后及時(shí)組織基坑底部找平作業(yè)，并根據(jù)要求設(shè)置墊層、防水層，澆筑底板。

主要施工流程為：①第二層土方(冠梁底以上)：以反鏟挖機(jī)為主要設(shè)備，從大里程端開始逐步向小里程端推進(jìn)，開挖深度約1.5 m，根據(jù)施工進(jìn)度及時(shí)設(shè)置冠梁和第一道混凝土支撐；②第二層土方(第一道鋼支撐以上)：該處以淤泥質(zhì)土等穩(wěn)定性不足的土質(zhì)居多，開挖深度設(shè)為7.2 m，采用臺(tái)階法開挖到位，期間利用反鏟挖機(jī)接力，陡坡不宜超過(guò)1∶2；對(duì)于地質(zhì)條件欠佳而難以設(shè)置臺(tái)階的區(qū)域，較合適的是以長(zhǎng)臂挖機(jī)為主要設(shè)備，開挖期間產(chǎn)生的土方利用小型挖機(jī)周轉(zhuǎn)；③第三層土方(第二道鋼支撐以上)：此部分地質(zhì)條件以殘積礫質(zhì)黏性土居多，開挖深度4.5 m，通過(guò)臺(tái)階法依次完成各部分的開挖作業(yè)，陡坡不宜超過(guò)1∶1.5；④第四層土方(基底以上)：此部分為最后的開挖區(qū)域，開挖深度4.4 m，采用臺(tái)階

法，現(xiàn)場(chǎng)配置多臺(tái)反鏟挖機(jī)接力作業(yè)，應(yīng)保證施工成型的開挖陡坡不超過(guò)1∶1.5。

3.3 開挖施工技術(shù)要點(diǎn)

1)土方開挖需按照分段、分層的順序有序推進(jìn)，本站共分為9個(gè)施工段，先開挖兩端，再逐步轉(zhuǎn)向中間。

2)土方開挖所用方法為分層臺(tái)階法，具體工藝如圖1所示。反鏟挖掘機(jī)為主要設(shè)備，利用該裝置直接開挖；遇深層土方施工區(qū)段時(shí)，可以通過(guò)臺(tái)階反鏟接力的方式開挖，期間產(chǎn)生的土方通過(guò)自卸車及時(shí)外運(yùn)，盡可能避免現(xiàn)場(chǎng)土方堆積的現(xiàn)象。土方開挖期間需要嚴(yán)格控制各層的厚度，原則上不超過(guò)3 m，若遇到淤泥質(zhì)土層，鑒于該處施工條件的特殊性，不宜超過(guò)1 m。

圖1 基坑“分層臺(tái)階法”開挖示意圖

3)各層土方開挖均優(yōu)先從中間處開始，再逐步向兩側(cè)擴(kuò)展，具體如圖2所示。隨各層開挖作業(yè)的持續(xù)推進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)計(jì)鋼支撐底下0.5m時(shí)需暫停開挖，及時(shí)設(shè)置鋼管支撐，對(duì)該裝置預(yù)加軸力，從而有效避免圍護(hù)樁體變形現(xiàn)象。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖流程圖

4)基坑開挖至最后部分時(shí)，該處不具備臺(tái)階法反鏟接力轉(zhuǎn)運(yùn)土方的施工條件，此時(shí)需輔以汽車起重機(jī)，利用該裝置完成土方吊運(yùn)作業(yè)。基底設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.2 m的區(qū)域需轉(zhuǎn)為人工開挖方式，以免因機(jī)械作業(yè)而導(dǎo)致基底嚴(yán)重受擾等異常狀況的出現(xiàn)。

5)以基坑監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案為準(zhǔn)，合理布設(shè)測(cè)點(diǎn)，以便獲取初始數(shù)據(jù)，將該部分完整記錄。開挖期間加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并適時(shí)調(diào)整施工方案，營(yíng)造安全的基坑開挖施工環(huán)境。

6)基坑開挖期間所遇地質(zhì)條件復(fù)雜，存在多類土(巖)層面，必須及時(shí)將該情況告知監(jiān)理工程師和業(yè)主，完整記錄各項(xiàng)信息以及繪制地質(zhì)素描圖。若存在基底土層與設(shè)計(jì)要求不符的情況，則要準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理工程師，探尋解決對(duì)策。

7)基坑開挖期間的擾動(dòng)性影響較為顯著，需對(duì)臨時(shí)鋼立柱、降水井采取防護(hù)措施，遵循四周對(duì)稱開挖的原則，并且需要避免支撐體系受到碰撞等不良情況。

3.4 石方爆破開挖

文灶站的小里程端巖面較高，該區(qū)域分布大量中風(fēng)化至微風(fēng)化花崗巖，巖石具有相對(duì)較高的強(qiáng)度，因而爆破法較為合適[3]，在切實(shí)保證開挖質(zhì)量的同時(shí)最大限度降低對(duì)既有結(jié)構(gòu)的不良影響，營(yíng)造安全的爆破開挖施工環(huán)境。

4 結(jié)束語(yǔ)

城市化進(jìn)程逐步推進(jìn)的背景下，地鐵工程建設(shè)工作正如火如荼展開，地鐵車站為重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容，但其施工復(fù)雜度較高，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、周邊既有建(構(gòu))筑物均會(huì)對(duì)正常施工造成影響。對(duì)此，工程實(shí)踐時(shí)必須以實(shí)際情況為立足點(diǎn)，準(zhǔn)確把控工程的重難點(diǎn)，采取科學(xué)的機(jī)械設(shè)備選型方案，按特定的流程有序開挖土方并外運(yùn)，增設(shè)支撐等防護(hù)措施，最大限度消除安全隱患。施工人員需將自身職責(zé)轉(zhuǎn)化至實(shí)際行動(dòng)中，依舊規(guī)范做好建設(shè)工作，確保施工質(zhì)量。

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