摘要 隨著城市地下工程的發(fā)展，城市深基坑周邊的建（構）筑物不斷增多，產生許多工程問題。文章依托濟南市軌道交通某深基坑項目，研究了基坑深度大、變形要求高、臨近建（構）筑物情況復雜等不利因素共同作用下深基坑的施工技術與支撐體系。確定了基坑開挖方法為縱向分段、豎向分層開挖，支撐體系為鋼支撐體系。為城市復雜環(huán)境下的深基坑工程提供了借鑒。

關鍵詞深基坑;地鐵車站;施工工藝;支撐體系

中圖分類號TU473.2文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）11-0118-03

引言

隨著經濟與社會的發(fā)展，我國的基礎設施建設也得到了迅速發(fā)展，對我國的隧道工程的建設規(guī)模和質量都提出了更高的要求[1-2]。目前城市內地鐵建設存在著施工場地狹小、周圍環(huán)境復雜以及對沉降值要求較高等問題[3-4]。導致對深基坑的施工方法以及支撐體系有著更高的要求。

由于深基坑項目周圍環(huán)境復雜，為控制深基坑施工過程中基坑的變形以及周邊土體的沉降對鄰近建（構）筑物的影響[5-6]，許多學者通過數(shù)值模擬、室內試驗等研究方法，研究深基坑開挖對臨近建（構）筑物的位移沉降及變形控制措施[7-8]。該文以濟南軌道交通某深基坑項目為基礎，對深基坑開挖及支撐體系施工進行分析，對今后濟南及周邊地區(qū)的基坑開挖及支護設計與施工有一定的指導意義。

1 工程概況

濟南市軌道交通某站深基坑工程，該站中心里程為SK17+706.761，車站主體結構長284.558 m，車站標準段寬度與高度分別為22.9 m、14.241 m，底板埋深約為19.889 m，車站盾構井最大埋深為21.786 m。車站平面圖如圖1所示。

該工程臨近主干道紅線寬度為74 m，現(xiàn)狀為雙向7車道加2人非道道路，為城市主干道，該區(qū)域車流量較大，交通繁忙?，F(xiàn)有和規(guī)劃的地面建筑及地下建筑：該站位于河流與交通主干道交叉口，沿交通主干道東西向布置，周邊環(huán)境極為復雜。

2 工程特點及開挖方案

2.1 開挖深度大、地層條件復雜

該車站主體結構為地下兩層，車站主體標準段底板埋深約為20 m，基坑開挖深度約為20 m。車站地層淺層地層為雜填土和素填土，底部地層為風化閃長巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部伴有全風化軟夾層，基坑開挖范圍軟弱土層分布廣泛。

2.2 施工組織難度大

車站所處位置區(qū)域內車流量較大，交通繁忙，車站修建過程中交通組織較為困難?；娱_挖影響范圍內管線分布較為密集，涉及臨近街道遷改管線問題，沿車站主體結構東西方向主要分布DN800給水管、1 000*1 500污水管、DN300給水管、10 kV電力排管4根管線，以及供水、供電、路燈、信號等管線。

2.3 基坑開挖方法

車站主體結構基坑開挖采用縱向橫向分別開挖的方式，縱向為分段開挖，豎向為分層開挖?；觾韧馏w的開挖應嚴格遵循基坑開挖的“20字”方針：“縱向拉坡、橫向開槽、分段開挖、隨挖隨撐、量測反饋”。

該車站基坑內土方開挖分三個區(qū)域施工。開挖分區(qū)及開挖方向示意圖2所示。

2.3.1 縱向分段施工

基坑按照支撐平面位置分兩期進行施工，一期共一個施工階段，二期共兩個施工階段，每期土方開挖采用分層臺階法施工，每個工作面配備2臺挖掘機接力后退式開挖。

2.3.2 豎向分層施工

豎向施工首先要將原有路面混凝土破開清除，對路面進行開挖，直至第一層開挖至第一道鋼筋混凝土支撐底，然后進行冠梁及鋼筋混凝土支撐施工，施工完成后進行下部土方開挖。

地下兩層車站開挖時，基坑豎向分4層開挖，第一道支撐與第二道支撐之間距離4.7 m，第二道鋼支撐的拼裝需要在基坑豎向開挖至其設計標高以下0.5 m時進行。第二道鋼支撐拼完成后，繼續(xù)開挖至第三道鋼支撐設計標高下0.5 m，此時開挖高度約為4.8 m，進行第三道鋼支撐拼裝。拼裝完成第二道鋼支撐后，開挖第2層至拼裝完成第三道鋼支撐后，開挖第3層至第四道鋼支撐設計標高以下0.5 m位置（開挖高度約5.6 m），然后拼裝第四層鋼支撐。

拼裝完成第四道鋼支撐后，進行第4層土方開挖，首先使用機械開挖至基坑底以上0.2 m（開挖高度約3.8 m），剩余部分采用人工清底，清底至設計標高后施工混凝土墊層。開挖剖面圖見圖3。

2.4 開挖關鍵技術

（1）基坑開挖嚴格按照以下原則進行：①開槽即進行支撐;②開挖與支撐同時進行;③開挖應分層進行;④嚴禁超前開挖。基坑開挖過程中及時架設支撐，保證基坑圍護結構受力穩(wěn)定。

（2）基坑內積水主要為土層含水及大氣降水?？觾扔蟹e水時，要開挖排水溝，將基坑內水匯入集水坑，用污水泵抽排至基坑外。

（3）若開挖后不能及時施作鋼支撐，則該區(qū)段采用中間拉槽、兩側留土的開挖方法，兩側留土的寬度上頂面不得小于2 m，邊坡坡度不得小于1∶0.5，當開挖至一定深度后及時架設鋼支撐。

（4）基坑周邊降排水措施應在土方開挖工程進行中保持正常運行。

（5）當基坑開挖至墊層以上200 mm時，進行驗收，并清除剩余土方，清除方式采用人工清除，開挖至設計標高后，應及時平整基坑坑底，并對基坑進行排水處理，迅速施做墊層。

（6）基坑開挖到坑底后，盡快施做預埋接地裝置。

3 基坑支撐體系設計

3.1 鋼支撐架設與換撐方案

3.1.1 鋼支撐架設方法

車站標準段支撐為609 mm，16 mm鋼支撐，鋼支撐間距約3 m，單根長18.80～22.98 m，單根最大重量為6.5 t，安裝采用龍門吊。

為了便于安裝，現(xiàn)有6 m、5 m、4 m、2.5 m、2 m、1.5 m、1 m、0.3 m、0.2 m等多種型號的標準節(jié)。支撐安裝前，應對每根支撐位置鉆孔樁預埋鋼板的實際距離進行實測，然后根據(jù)現(xiàn)有支撐標準節(jié)的長度及活絡頭的伸縮長度（不超過30 cm）進行配撐。3C5515BF-98E4-4E44-9906-65AAE18D662F

支撐端頭采用活接頭的形式便于施加預應力，其構造為嵌套兩個活動接頭，端頭內部還設有加固肋板，鋼支撐安裝完成后施加預應力，利用楔塊調節(jié)支撐鋼管的長度。鋼支撐活絡端頭、固定端示意圖如圖4所示。

采用QYS-100型千斤頂對鋼支撐進行預應力施加。千斤頂在使用前需要對其進行壓力標定，調試時將千斤頂放入實驗儀器，壓力增加從0值增加至最大噸位。逐點標定到千斤頂?shù)挠捅砩希⒘魴n記錄對應的油表兆帕值，施工時使用內插法設定設計的壓力。制作固定千斤頂?shù)牡跫埽潭ㄇЫ镯數(shù)跫芗芰⒃谡{節(jié)頭上，采用履帶吊進行支撐鋼管的吊裝施工。

鋼支撐采用M24螺栓連接。鋼支撐斷面圖如圖5所示。

3.1.2 換撐施工工藝

工藝流程為：主體結構底板施工完成→拆除第四道鋼支撐→施工第三道支撐以下部分邊墻→安裝換撐鋼托盤、架設鋼換撐、施加預應力→拆除第三道鋼支撐→施工剩余部分邊墻→拆除鋼換撐。

3.2 鋼支撐預應力施加要點

（1）鋼絲繩繩卡應配套使用，繩直徑在10 mm以下時，繩卡應不少于3個，10～20 mm時應不少于4個。該工程繩卡間排列間距為60～80 mm，排列方式應為一字排列，U形環(huán)與壓板分別放在繩頭與主繩處。

（2）鋼絲繩夾頭在使用時應注意以下幾點：

①繩卡應與鋼絲繩粗細相匹配，鋼絲繩直徑應比U形環(huán)內側凈距大1～3 mm，保證繩子卡緊，防止由于無法卡緊繩子發(fā)生安全事故。

②安裝夾頭時需要將螺栓擰緊，具體程度為讓繩子直徑被壓到原先直徑的1/3～1/4，此時應再次對螺栓進行擰緊，以保證夾頭的牢固。

③夾頭的排列方式為一字排列，且U形部分不能與主繩相接觸，但應與繩頭接觸，防止斷絲。

（3）預應力的施加采用2次分段施壓，第一次施壓至設計值的80%，持荷10 min后繼續(xù)加壓至設計值的100%，預壓力加至設計規(guī)定之后，應在壓力穩(wěn)定10 min后，方可按設計預壓力值進行鎖定。

3.3 鋼支撐架設及換撐施工關鍵技術

（1）鋼支撐端面和預埋鋼板接觸面應垂直和平整。

（2）鋼支撐必須在進行起吊并架設之前進行拼裝試驗，排除直線性較差的支撐，試拼裝完成之后須按鋼支撐設計方案中指定長度進行拼裝連接，并對鋼支撐進行整體起吊架設。

（3）千斤頂預加軸力必須對稱同步。

（4）拆除時要對各鋼支撐均勻施加卸載預應力。

（5）支撐鏈接處需緊密，保證鋼支撐受力為中心受壓。

（6）鋼支撐安裝偏差控制：①支撐兩端的標高差和水平差：不大于20 mm和支撐長度的1/600;②支撐撓曲度：不大于支撐長度的1/1 000;③支撐水平軸線偏差：±30 mm;④支撐豎向軸線偏差：±20 mm。

4 結語

該文依托濟南市軌道交通某深基坑工程，考慮該基坑工程臨近建（構）筑物情況復雜、開挖深度大、地質條件較差、施工組織難度高等特點，對該工程的開挖方法與支撐體系進行設計分析，最終得到以下結論：

（1）確定車站主體結構基坑開挖采用縱向分段、豎向分層開挖工藝;

（2）車站支撐體系為車站標準段支撐為Φ609 mm，

δ16 mm鋼支撐，鋼支撐間距約3 m排布，單根長18.80～22.98 m。

（3）提出了基坑開挖關鍵技術與鋼支撐架設與換撐施工關鍵技術。有效地解決了實際工程中各項施工重難點，設計方案合理可靠，為類似深基坑工程提供了借鑒。

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收稿日期：2022-05-20

作者簡介：王蓉（1988—），女，本科，工程師，從事水文地質工程地質勘察及物探等工作。3C5515BF-98E4-4E44-9906-65AAE18D662F