姚金亞

(北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司 吉林長(zhǎng)春 130011)

1 工程案例分析

以長(zhǎng)春市地鐵2 號(hào)線西延線工程土建工程為例，研究地鐵明挖車(chē)站深基坑開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)。長(zhǎng)春市地鐵2號(hào)線西延線工程汽車(chē)公園站位于凱達(dá)北街和東風(fēng)大街交匯的紅旗廣場(chǎng)環(huán)島以北，車(chē)站主體長(zhǎng)度為418.9 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為21.7 m。車(chē)站沿車(chē)站縱向、自大里程端至小里程端為下坡，坡度為0.2%車(chē)站中心覆土3.8 m，南端覆土約6.0 m，北端覆土約為2.5 m，主體混凝土頂板、頂梁、底板、底梁、側(cè)墻：C40、P10 防水混凝土；中板、中梁：C40 混凝土；立柱：C50 混凝土；污水池、廢水池側(cè)墻：C35 防水混凝土；其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)：C30；底板下素砼墊層C20 素混凝土；道床下回填素混凝土：C20 素混凝土。

2 地鐵明挖車(chē)站深基坑開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

2.1 做好施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備主要涉及以下幾個(gè)方面。

2.1.1 施工方案準(zhǔn)備

施工方案的準(zhǔn)確性、合理性直接關(guān)系到基坑開(kāi)挖能否穩(wěn)定推進(jìn)。要求設(shè)計(jì)人員了解工程施工區(qū)域的整體情況，包括地形地貌、車(chē)站明挖段基坑深度標(biāo)準(zhǔn)、一級(jí)、二級(jí)放坡坡率、資本投入等，從而在綜合各項(xiàng)因素的情況下進(jìn)行方案設(shè)計(jì)[1]。

2.1.2 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）要求明確地鐵明挖車(chē)站深基坑開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)流程、應(yīng)遵循的規(guī)范與規(guī)定；（2）開(kāi)挖、支護(hù)方案確定后，安排圖紙會(huì)審、設(shè)計(jì)交底，并將方案呈遞專(zhuān)家組予以審核，審批后方可實(shí)施；（3）細(xì)致檢查組合鋼模、三腳架、連接件、螺栓等設(shè)備完好度、連接緊固程度等。

2.1.3 材料準(zhǔn)備

包括以下幾部分：（1）可調(diào)組合鋼模板（5 mm鋼面板）、竹膠板（15 mm）、盤(pán)扣式腳手架（Φ48×3.2 mm）及扣件、U 托絲杠；（2）定型組合鋼模板及木模板、Φ48×3.0 mm鋼管、U托絲杠；（3）頂板、中板、樓梯、站臺(tái)板及梁：盤(pán)扣式滿(mǎn)堂鋼管支架（Φ48×3.2 mm)、15 mm 竹膠板、80 mm×130 mm、80 mm×80 mm方木、10#槽鋼，對(duì)拉螺桿；（4）盤(pán)扣腳手架主要配構(gòu)件。

2.1.4 人員準(zhǔn)備

設(shè)置如下崗位：工區(qū)經(jīng)理、技術(shù)主管、質(zhì)檢人員、安全員、測(cè)量人員、木工、普工、吊裝工等。

2.1.5 機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備

包括準(zhǔn)備塔吊、汽車(chē)吊、鋼筋彎曲機(jī)、鋼筋調(diào)查機(jī)、切斷機(jī)、交流點(diǎn)焊機(jī)、直螺紋滾絲機(jī)、插入式振搗器、木工圓盤(pán)鋸等[2]。

2.2 深基坑開(kāi)挖施工方案與流程

在地鐵明挖車(chē)站深基坑開(kāi)挖進(jìn)程中遵循“分段分層、中間拉槽、自上而下、先支撐后開(kāi)挖”的原則，以此來(lái)為穩(wěn)步推進(jìn)開(kāi)挖工程。關(guān)注以下要點(diǎn)。

（1）車(chē)站深基坑主體結(jié)構(gòu)從兩端向中間采用明挖法施工，在開(kāi)挖時(shí)中間位置預(yù)留出臨時(shí)出入道路，可讓自卸汽車(chē)駛?cè)牖觾?nèi)部運(yùn)輸土方是，在挖到足夠深度后，測(cè)量臨時(shí)道路坡度，若是其超過(guò)汽車(chē)最大爬坡能力，需引入3 臺(tái)pc300 挖掘機(jī)進(jìn)行傳遞式開(kāi)挖，最后階段以pc200 挖掘機(jī)完成開(kāi)挖，再用汽車(chē)吊垂直提升到地面。

（2）中板水平施工縫留設(shè)在加強(qiáng)腋角上或下各300 mm 的位置，底板縱向施工縫（如圖1 所示）設(shè)在底板腋角上300 mm的位置，環(huán)向施工縫留設(shè)在縱梁跨中1/4～1/3 范圍附近，并且距離板、墻開(kāi)洞部位或避開(kāi)加強(qiáng)環(huán)梁不小于300 mm；整個(gè)車(chē)站現(xiàn)澆段共分為16個(gè)流水段施工。

圖1 縱向施工縫劃分示意圖

（3）設(shè)定支撐體系。頂板、中板、樓梯、站臺(tái)板、梁采用盤(pán)扣式腳手架作為支撐體系，柱、側(cè)墻模板采用組合鋼模及木模板，以三腳架、鋼管支撐等作為支撐體系[3]。

（4）明確開(kāi)挖流程。①開(kāi)挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高處，鋪設(shè)底板素砼墊層，敷設(shè)防水層，施作底板結(jié)構(gòu)及部分側(cè)墻；綁扎底梁及底板鋼筋；立模并澆筑底板（底縱梁）混凝土；②底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；拆除第三道鋼支撐；施做第三道鋼支撐以下部分側(cè)墻防水層；施左側(cè)墻及立柱結(jié)構(gòu)；③側(cè)墻達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除側(cè)墻模板；施做部分側(cè)墻及中板結(jié)構(gòu)；④中板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；拆除第二道鋼支撐；施做第二道鋼支撐以下部分側(cè)墻防水層；施左側(cè)墻及立柱結(jié)構(gòu)；⑤拆除第一道鋼支撐，搭設(shè)滿(mǎn)堂架；施做防水層及側(cè)墻、頂板[4]。

2.3 深基坑開(kāi)挖及支護(hù)工藝與技術(shù)

2.3.1 明確施工流程

施工流程主要涉及以下步驟：施工準(zhǔn)備、測(cè)量放線、表層土方開(kāi)挖、邊坡支護(hù)、石方爆破開(kāi)挖、邊坡支護(hù)、清低驗(yàn)槽、墊層施工。

2.3.2 基坑石方爆破開(kāi)挖

基坑選擇二級(jí)放坡開(kāi)挖，其中坡度處于1∶0.3 與1∶1 之間，在進(jìn)行爆破時(shí)，以人工風(fēng)鉆鉆眼成孔，再加上人工裝藥、連線起爆來(lái)完成聯(lián)合施工，其中爆破設(shè)備是瞬發(fā)電雷管、乳化炸藥，引爆索連線直接起爆，選擇的爆破工藝是“光面爆破+潛孔松動(dòng)爆破+炮被覆蓋”的聯(lián)合爆破工藝，淺孔松動(dòng)爆破主要用于基坑邊坡區(qū)域、基坑內(nèi)部，靜態(tài)爆破用于鐵塔防護(hù)區(qū)內(nèi)；邊坡土石方選擇的是自上而下、隨挖隨支、豎向分層、縱向分段分臺(tái)階展開(kāi)。在利用爆破減振技術(shù)時(shí)，應(yīng)選擇適宜的炸藥，保證炸藥、巖石結(jié)構(gòu)波阻抗的匹配度，提升炸藥效率，合理安排起爆順序，避免出現(xiàn)爆破振速重疊，控制振速在合理范圍內(nèi)[5]。

2.3.3 車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

車(chē)站維護(hù)結(jié)構(gòu)選擇的是明挖放坡開(kāi)挖，其中邊坡支護(hù)依靠網(wǎng)片、錨桿、噴射混凝土來(lái)完成支護(hù)；將邊坡設(shè)計(jì)為兩段邊坡，其中一級(jí)邊坡、二級(jí)邊坡分別是1∶1、1∶0.3；在暗挖段區(qū)間洞口、本體洞口上方設(shè)定一級(jí)邊坡、二級(jí)邊坡分別是1∶1、1∶0.5；錨桿選擇的是Ф22砂漿錨桿，傾角達(dá)到15°，鉆孔直徑達(dá)到Ф100，按照梅花型進(jìn)行布置，維持間距在2 m 左右，錨桿順坡長(zhǎng)度、反坡長(zhǎng)度分別是3～5 m、5～7 m；網(wǎng)片選擇的是Ф22 圓鋼，間距保持在200 mm，噴射混凝土厚度不小于100 mm。

在進(jìn)行砂漿錨桿施工時(shí)，工藝流程涉及以下步驟：做好施工準(zhǔn)備工作、第一層土石方開(kāi)挖、修整開(kāi)挖坡面、底層噴射混凝土泥沙漿、放線定孔、機(jī)器鉆孔、制作錨桿、清除孔內(nèi)異物、安放錨桿、注漿、二次注漿、制作鋼筋網(wǎng)、表面再次噴射混凝土砂漿、焊接錨頭、第二層土司坊開(kāi)挖。按照以上順序來(lái)完成各個(gè)層級(jí)、各段的基坑土石方開(kāi)挖，直至挖至基坑底部。錨桿選擇的是HRB400，Ф22 鋼筋，其中錨桿主體是直徑為22 mm 的鋼筋；而錨頭選擇時(shí)長(zhǎng)100 mm、直徑22 mm 的類(lèi)型與錨桿一致的鋼筋，焊接在錨頭適宜位置；在使用錨桿前，需進(jìn)行除銹、除油、焊接牢固處理，并保證錨桿長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；錨孔內(nèi)部積水應(yīng)及時(shí)清理，巖土漿上雜物亦應(yīng)當(dāng)清除，并按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)錨桿完成壓漿封堵，使其起到相應(yīng)的應(yīng)用效果[6]。

2.3.4 基坑降排水

地鐵明挖車(chē)站深基坑中設(shè)置有集水井、明排水溝，確保及時(shí)排干凈涌入地下的水，排出的地下水會(huì)經(jīng)過(guò)三級(jí)沉淀池沉淀，其后輸送到市政污水管道，降水井?dāng)?shù)量、降水方式、孔徑、降水井深度等都需要結(jié)合實(shí)際情況而定；在深基坑周邊坡頂挖出排水溝，在各個(gè)開(kāi)挖面角落設(shè)置集水坑，保持集水井底面低于開(kāi)挖面至少0.5 m，至下一層開(kāi)挖面再次設(shè)置集水坑，滿(mǎn)足后續(xù)排水所需。

2.4 支模架設(shè)計(jì)工藝

（1）此次模板支架選擇的是盤(pán)扣式腳手架（Ф48×3.2 mm），側(cè)墻選擇扣件、鋼管（Ф48×3.0 mm）。其中盤(pán)扣式支模架主要構(gòu)、配件種類(lèi)及規(guī)格如表1所示。

表1 盤(pán)扣式支模架主要構(gòu)、配件種類(lèi)及規(guī)格

（2）在進(jìn)行支模架設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前深基坑施工規(guī)范來(lái)選取對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)，涉及以下數(shù)點(diǎn)：第一，板、梁支撐架施工荷載取值模板支架設(shè)計(jì)時(shí)考慮的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：模板及主次龍骨0.5 kN/m2；鋼筋及混凝土自重25.1 kN/m3；施工人員及施工設(shè)備荷載3.0 kN/m2；第二，模板支架的荷載分項(xiàng)系數(shù)：永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.2；計(jì)算結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定且對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，取0.9；可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4。

（3）模板設(shè)計(jì)。該工程主體結(jié)構(gòu)頂板、中板、側(cè)墻及梁、柱等采用15 mm厚多層竹膠板、組合鋼模板與盤(pán)扣式腳手架支撐體系。模板背面用方木進(jìn)行襯墊，提高模板剛度，保證板面平整度要求，并且相鄰兩塊竹膠板無(wú)論橫向拼縫還是縱向拼縫，保證在同一根方木上進(jìn)行搭接，設(shè)木釘固定，避免出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)。

（4）底板下翻梁模板。底板下翻梁，為便于鋼筋綁扎，下翻梁采用噴錨作為模板；先采用48 型小型挖掘機(jī)挖槽，槽寬大于梁設(shè)計(jì)寬度單側(cè)15 cm；澆筑10 cm C20素混凝土墊層；施做防水層，防水層施做完成后及時(shí)施做防水保護(hù)層。

（5）上翻梁模板。底板上翻梁采用15 mm 竹膠板，支撐體系為80 mm×80 mm 方木作為橫向內(nèi)背楞，Φ48×3.0 mm雙排鋼管作為豎向外背楞。橫向內(nèi)背楞間距450 mm，豎向外背楞間距480 mm，面板采用C14對(duì)拉螺栓連接；為保證梁模板截面尺寸正確，在模板內(nèi)加定位筋，定位筋采用C18 鋼筋制作，間距1 200 mm，梅花形布置，兩端點(diǎn)涂防銹漆；為避免梁模板整體側(cè)向偏移，在梁兩側(cè)采用Φ48×3.0 mm 單排鋼管作為斜向支撐，支撐間距1.5 m，固定在Φ48×3.0 mm鋼管上，鋼管背頂在預(yù)先埋設(shè)的Φ25 mm錨筋上，靠近模板側(cè)用U型絲杠頂在方木上。

（6）側(cè)墻模板。側(cè)墻采用新型組合鋼模板，模板面板采用5 mm 鋼板，支撐采用三角鋼架支撐；側(cè)墻模板在地面預(yù)先拼裝完成，鋼模板面板寬2 m，有4.5 m×2 m、1.2 m×2 m，1.5 m×2 m這3種型號(hào)。模板豎向肋板水平間距300 mm，橫向背楞采用雙拼槽鋼（槽鋼背對(duì)背設(shè)置），采用不等距布置，從下往上間距分別為300 mm、480 mm、900 mm、1 100 mm、1 200 mm、1 400 mm。在模板吊運(yùn)前必須逐一檢查汽車(chē)吊的吊索、吊具，對(duì)有損壞的及時(shí)更換；起吊前，現(xiàn)場(chǎng)安全員、信號(hào)工須對(duì)吊點(diǎn)進(jìn)行檢查，確認(rèn)安全后在進(jìn)行吊裝作業(yè)。

3 深基坑監(jiān)測(cè)

實(shí)施深基坑監(jiān)測(cè)的最終目的是保證深基坑開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定推進(jìn)，時(shí)刻把握基坑豎向、橫向位移情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑質(zhì)量的合理評(píng)估，減少風(fēng)險(xiǎn)。在監(jiān)測(cè)時(shí)可引入徠卡1201全站儀，對(duì)深基坑的各個(gè)層級(jí)展開(kāi)測(cè)量。主要包含以下方面內(nèi)容。

3.1 位移監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行深基坑開(kāi)挖前，選擇鋼板樁圍堰四邊中點(diǎn)區(qū)域部署測(cè)點(diǎn)，再用顯眼的紅漆標(biāo)記，并保留、記錄測(cè)量結(jié)果；在后續(xù)實(shí)施時(shí)，以鋼尺、全站儀實(shí)現(xiàn)，前者測(cè)量的是水平位移。后者測(cè)量的是絕對(duì)位移，得出相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.2 深層水平位移

在監(jiān)測(cè)深層水平位移時(shí)，可選擇基坑底標(biāo)高以上大約2 m 位置圍堰四遍周線布置反光貼測(cè)量，再以全站儀來(lái)測(cè)量各個(gè)深度、位置對(duì)應(yīng)的水平位移，記錄每次測(cè)量得出的數(shù)據(jù)，納入管理數(shù)據(jù)庫(kù)[7]。

3.3 裂縫監(jiān)測(cè)

若是外延外側(cè)地面在施工時(shí)出現(xiàn)開(kāi)裂、裂縫問(wèn)題，應(yīng)安排專(zhuān)人對(duì)其加以監(jiān)測(cè)，明確土體裂縫具體位置、走向等；部署測(cè)點(diǎn)在裂縫兩側(cè)適宜位置，測(cè)點(diǎn)數(shù)量則依據(jù)裂縫大小而定；測(cè)點(diǎn)可選擇十字螺絲釘、小方木樁來(lái)進(jìn)行；在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鋼尺確認(rèn)各個(gè)測(cè)點(diǎn)位移來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的有效監(jiān)測(cè)。

3.4 監(jiān)測(cè)異常結(jié)果處理

若是在監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)如下問(wèn)題，則嚴(yán)禁繼續(xù)施工：基坑周邊建筑物一側(cè)發(fā)生位移，位移量每日大于3 mm，且位移跡象仍在持續(xù)；剩下基坑位移大于5 mm，且位移跡象仍在持續(xù)。該種情況下需通過(guò)監(jiān)測(cè)來(lái)明確異常情況出現(xiàn)的具體原因，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的應(yīng)急處理方案，避免對(duì)建筑基礎(chǔ)產(chǎn)生負(fù)面影響。

4 風(fēng)險(xiǎn)控制

在地鐵明挖車(chē)站深基坑開(kāi)挖及支護(hù)時(shí)，會(huì)因各個(gè)方面的影響因素而使得工程面臨各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，需結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)特征制定對(duì)應(yīng)的解決對(duì)策，以此來(lái)保證工程的穩(wěn)定推進(jìn)。針對(duì)高空墜落、物體打擊、機(jī)械傷害、施工用電等事故，要求作業(yè)人員持證上崗，參與各個(gè)時(shí)期的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，了解各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)所在，提前做出反應(yīng)；所有用電設(shè)備，按規(guī)定設(shè)置漏電保護(hù)裝置；各種施工作業(yè)人員持證上崗，配備相應(yīng)的足夠安全的防護(hù)用具。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文就地鐵明挖車(chē)站深基坑開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了論述與分析，強(qiáng)調(diào)了其重要性與必要性，建議給予其足夠的重視，分析地鐵明挖車(chē)站的整體情況，按照固定的流程來(lái)展開(kāi)開(kāi)挖、支護(hù)工作，保證達(dá)到理想的深基坑開(kāi)挖效果，為后續(xù)工程施工奠定基礎(chǔ)，給廣大市民提供更好的出行條件。