地铁车站深基坑的基本条件及施工技术

2021-03-15

智能城市 2021年3期

关键词：小段土方里程

（中交二公局铁路工程有限公司，陕西西安 710043）

1 项目简介

台州市域铁路S1线一期工程自北向南敷设，途经椒江区、路桥区、温岭市，线路全长52.396 km，其中高架线长度29.221 km、地下线（盾构、明挖）长度17.833 km、山岭隧道长度4.985 km（4座）、路基长度0.357 km。

全线设站15座，平均站间距3.50 km，其中地下站7座、高架站8座。在起点台州中心站附近设中心停车场，终点温岭城南镇设城南车辆段。

2 基坑开挖施工方案

商海北街站-腾达路站区间明挖段总长686.03 m，基坑宽11.96～27.20 m，开挖深度1.20～19.30 m。基坑按照从小里程到大里程、由浅及深的原则进行施工。根据腾达路交通导改的相关要求，基坑在S1DK17+785.00设置分期端头墙。另外，按照本区间的设计筹划，共需要设置5个工作面：

（1）S1DK17+374.97～S1DK17+495工作面，基坑深度小于2 m可以通过挖掘机直接开挖完成；

（2）从S1DK17+374.97开始逐渐向大里程开挖；

（3）从S1DK17+702逐渐向小里程开挖；

（4）从S1DK17+702向大里程开挖至分期里程位置；

（5）从S1DK18+061向小里程开挖至分期里程位置。

基坑开挖时通过多台挖掘机接力进行施工，采取分台阶开挖的方式。基坑顶至冠梁底的第一层土方，直接采用挖机进行开挖和倒土等作业，然后将土运送至指定地点；对于第二层以下的土方需要在基坑内设小型挖掘机，各设备相互配合完成开挖、倒土作业，利用长臂挖机进行垂直运输，然后由专门车辆运送。主体基坑开挖示意图如图1所示。

图1 商腾区间明挖段土方开挖示意图

3 车站及区间深基坑施工

（1）根据设计方案科学制定深基坑施工方案，确保方案可行性强、符合设计要求。同时需要制定监控测量管理方案，将方案及时报送建设部门和监理部门审批，保证方案的科学性、合理性[1]。

（2）推行信息化施工，根据监控量测数据分析施工现状并预测其走向，从而指导施工过程、合理调整施工方案，确保能够满足一级基坑变形的控制标准。

（3）土方开挖时按照“分层、分段、对称、均衡、限时”的原则，严格控制每小段的开挖长度、开挖深度，每小段的长度不应超过6 m，随挖随撑，尽可能避免无支撑暴露。支撑安装与土方开挖应及时衔接相互配合，坚持“先撑后挖”的原则，在上层土方开挖结束后立即进行下层支撑的安装作业，并施加预应力[2]。从上层开始挖土到支撑应确保在8～16 h内完成。

（4）深基坑纵坡的稳定性控制，纵向动态坡度＜1∶3，旱季坡度不应陡于1∶3，雨季不陡于1∶4，避免将放坡设置过长、过高。

（5）开挖纵向刷坡，开挖与刷坡作业同时进行，将刷坡坡度控制在1∶3内，每层间需设置2 m宽的台阶。当逐渐开挖至与基底距离为300 mm时，采用人工清底的方式开挖至设计标高，不得出现超挖的现象。

（6）若坡面需要长时间暴露，应采用10 cm砂浆进行护坡，避免受到雨水作用发生滑坡。

（7）遵循“分段分层、由上而下、先支撑后开挖”的原则，从两端逐步向中间靠拢。开挖时还需要考虑时空效应等因素，开挖时每段分为4 m小段，分层开挖至设计标准后施作支撑、施加预应力。在该环节中应严格控制开挖及支撑安装的时间，其中第一、二道支撑，每小段土方需在16 h内完成，支撑安装应在8 h内完成；以下各道支撑，每小段土方开挖在8 h内完成，然后在8 h内完成各小段的支撑和预应力施加工作。

土层开挖的施工工艺流程为：车站基坑开挖采用明挖法进行施工。第一、二层土方采用短臂挖掘机开挖；第三层及以下土方采用小挖机配合长臂挖掘机或液压抓斗挖土；基底以上30 cm采用人工挖土，自卸运输车运输。钢支撑施工做到随挖随撑。

4 深基坑施工关键技术

4.1 土层锚杆支护施工

土层锚杆支护结构具有良好的稳定性，有助于提升整个深基坑的安全性，对其施工技术的要求也较高。在设计时应明确钻孔的位置、孔深等要求，使用锚杆钻机进行钻孔，然后向孔内灌注浆液，确保施工质量[3]。施工前，参与人员应做好充分的准备，全面勘测水文地质条件并严格测量放样，保证钻孔的位置与设计相符合，避免出现实际钻孔质量与设计出现较大偏差的现象。另外，在施工前应彻底清除周围障碍物，根据施工工艺要求配制水泥浆液，采用多次灌注的方式提升支护结构的安全稳定。在钻孔和注浆作业时应做好隐蔽工程的相关处理工作，消除安全隐患，增强工程可靠性。

4.2 土钉支护施工

土钉支护结构是充分利用土钉的强度及抗拉力来保证支护结构整体稳定。在设计前应进行严谨的拉拔力试验，根据试验结果确定土钉的拉拔力。另外，严格确定钻孔深度，以利于后期注浆作业的进行，在控制水灰比时可以适当加入添加剂以增强浆液的稳定性，在注浆时密切关注注浆压力、注浆量等参数。注浆完成后需要检查注浆质量，对不合格的地方进行修补或补浆，同时做好边坡的加固工作[4]。

4.3 地下连续墙、连续桩施工

地下连续墙结构是一种常见的地下结构施工类型，但是施工工序较多、技术要求高，在设计时不仅要保证设计坑侧壁单圈等级，还要控制好软土地基的结构，防止地下水位超出基坑面。虽然地下连续墙结构施工时具有很大的难度，且需要较高的施工成本，但是在地下结构中能够有效发挥其作用，在防止水侵蚀、水渗漏方面具有良好的效果。现阶段，连续墙结构常用于复杂地形，如周围建筑物较多、软土地基范围广等区域，在施工时应保证支护结构的刚度符合要求，不仅起到承压的作用，还具有保护、支撑的功能。

5 深基坑施工经验和技术要点总结

一方面，应当创新设计理念，制定规范化的设计标准，形成闭环管理系统，实施全面监督管理的控制，确保深基坑施工满足各项标准及设计要求；另一方面，应注重基坑开挖过程中的变形情况，在前期勘察测量阶段获取更全面、真实的信息，从而有效指导施工，根据所得数据分析施工效果，避免出现较大的变形[5]。除此之外，施工时应严格按照施工方案、操作流程等进行，未经批准不得随意更改钻孔参数，开挖作业与围护施工环节相互协调、相互配合，推动基坑开挖顺利进行。开挖作业完成后还要开展验收工作，为了减少基坑在外暴露的时间应及时回填，保证支护结构的稳定。

在基坑开挖时容易出现涌水现象，针对该问题需要做好以下工作：

（1）加强数据监测，观察水位变化，当水位变化速率明显异常时应立即停止作业并采取相应的处理措施。

（2）禁止在基坑周围大量堆载，防止立柱压力过大。

（3）雨水天气应设置明沟排水、集水井等，及时将雨水排出以防止积水，土坑开挖完成后封闭基坑并彻底清理杂物，防止雨水再次进入基坑。

（4）做好深基坑的防水措施，避免深基坑受到地下水的影响，采取多种措施提升基坑的承载能力和稳定性。另外，应当严格监测基坑周围的环境，检测地下连续墙、承重墙、基坑坡、周围地表等情况，还可以根据检测数值建立数据模型对施工过程进行计算，根据地下连续墙、周围建筑物沉降、地表沉降等数据分析其变化趋势，不断总结基坑开挖经验。为了避免深基坑施工会对周围建筑物、周围环境以及地下管线等造成破坏，还应做好充足的安全防护措施，可以利用数据模型验证采取的保护措施是否合理、是否满足施工要求。