明挖法施工技术在地铁站基坑项目中的应用

贺欣爽

摘要 明挖施工具有工期短、施工速度快、施工面多等特点，在地铁施工中运用，可使工程施工质量得到较好的控制。基于此，文章以实际项目为例，介绍了基坑开挖施工过程中的施工技术，研究了基坑喷锚的施工工艺，同时对基坑支撑作业中的工艺节点和施工过程中的关键技术进行了具体分析，以保证地铁站基坑项目的施工质量。

关键词 地铁站基坑;明挖法;支撑体系

中图分类号 U231.3 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）10-0154-03

0 引言

随着城市化进程不断加快，城市交通压力日益增大。为缓解这一问题，各大城市纷纷加大了轨道交通工程投入力度，其中地铁就是典型代表之一。由于地质条件复杂以及周边环境等因素制约，导致地铁施工难度较大。为了确保地铁建设项目顺利实施，必须做好相关工作以保障工程质量。在地铁建设项目中，基坑是非常重要的组成部分，关系着整体工程建设能否顺利进行。该文结合实例就明挖法基坑施工技术展开论述，为相关领域提供参考。

1 工程概况

某地铁车站为地下2层，站台长为11 m的岛式车站。结构采取明挖顺作进行施工。车站总长约240 m，宽20～24 m。分别采用0.8*1 m混凝土支撑和Φ0.8 m壁厚为0.16 cm的钢管进行支撑，围檩采取型钢腰梁。

该工程拟建工程场地在勘探深度70 m范围内的地层主要为第四系堆积物，即由全新统人工填土（Q4ml），上更新统风积（Q3eol）新黄土、残积（Q3el）古土壤及中更新风积（Q2eol）老黄土、残积（Q2el）古土壤等组成;其中上更新系统风积层的<3-1>黄土层和中更新风积<4-1-1>老黄土均具有湿陷性，湿陷系数平均值分别为0.022和0.004;在车站及区间明挖基坑地面下0～11 m范围具有湿陷性黄土分布，在基坑开挖时受降雨和周边雨污水管渗漏影响容易造成桩间及桩底黄土湿陷，引起桩间脱空和基坑失稳，施工时必须采取措施保证施工安全。

2 基坑开挖施工

基础土方开挖应遵循“纵向分段、竖向分层、自上而下、先支护后开挖”的施工原则，纵向由上至下层层进行，形成纵向台阶，先水平开挖中间土体，再开挖两侧土体。开挖过程中，按施工规范要求，做好基坑开挖的降排水和边坡防护工作。依据施工设计图纸的规定，基坑暴露时间不宜超过24 h，因此，考虑到断面、变形缝、跨度等因素的变化，需根据实际情况进行分段，按支护位置调整各断面开挖长度。

2.1 开挖顺序

按纵向分6个结构段，每一大段又分为每6 m一小段，纵向开挖结构段挖土坡率为1∶1，水平分层共分四大步即8小层。每大步以每道钢支撑标高下为分界线。在基坑南北两侧预留2 m宽的钢支撑施工平台，中间挖深4 m，挖机进入槽内进行土方作业，具体开挖分段、分层及顺序情况如图1所示。土方开挖方式采取分层、分段，开挖方法。

挖机自西向东挖至冠梁底（边挖边施工冠梁，施工完冠梁紧接着安装牛腿），及时施作第一道钢支撑。

挖机开挖到第二、第三道钢支撑底部时，采用1∶1的比例横向放坡。基坑两侧预留反压土，便于第二层钢支撑的安装，同时利用土体来抵抗后土压力，保证结构安全;第二步挖土方分为两个小土层，每层土方挖完后及时进行网喷。

开挖土方至基坑底部，横向放坡按1∶1。挖至基底标高以上30 cm时，采用人工配合挖机挖土以免超挖。最底层采用一台PC120型小型挖掘机装土翻倒土体，采用一台PC220型挖掘机向后转运土体，上方再放置一臺PC320型挖掘机装车，自卸汽车装土运出。

2.2 施工要点

（1）土石方挖掘通过反铲挖掘机按“分层台阶法”进行，深部土方挖掘采取台阶反铲接力法，将土方移运到地面自卸汽车装车和向外运输，土方开挖时，各层土方厚度不得超出3 m，淤泥土层不可大于1 m。

（2）每级台阶各层土方开挖步骤为“先中间开槽，再向两侧展开”，当每层开挖至设计钢支撑下方0.5 m处时，按设计要求及时搭设钢支撑，支护后方可进行下层土方开挖。

（3）若台阶法反铲无法衔接，可使用汽车起重机与提升机相配合来完成，当开挖至基础设计标高0.2 m时由人工开挖，以免对基础造成干扰。

（4）开挖过程中，如果出现不同的地层，及时向驻地监理和业主报告，并将施工项目的地质示意图记录下来。

（5）开挖过程中遇到地下水时，迅速采取相应的降水措施，防止地下水渗漏。

（6）基坑需设置临时排水沟及三级沉淀池，基坑内积水通过排水沟排入三级沉淀池，经沉淀过滤后再排入下水道。

（7）基坑上方土层堆积区与基坑保持一定距离，保证基坑边地基上土层堆放荷载不超过20 kPa。

3 基坑喷锚

采用150 mm厚挂网喷射混凝土的基坑桩间，采用Φ8@150×150钢筋网的钢筋网片。基坑分阶段开挖，分阶段支护，随挖随支。每一步开挖完成后及时挂网安装、格栅定点预制、分段安装。当上述工艺完成，用膨胀钉固定钢丝网和护桩，然后喷射100 mm厚的C25早强混凝土。

3.1 喷锚施工流程

喷锚施工的具体流程见图2。

3.2 喷射混凝土施工工艺

根据设计要求，纵向单次挖掘长度应控制在6～8 m内，开挖后实时进行挂网喷锚作业，保证土壤裸露时间不超过12 h。喷射施工前，预先将机器设施、风、水管路与电路进行检查和试运行，确认无误后方可施工。喷射混凝土施工采取分段分片施工，喷射作业自下而上进行，首先喷射钢筋网和围护桩间隔部位，而后喷钢筋网之间部位，形成“S”形运动曲线。每根挂网下部留出30 cm的搭接长度，确保喷头与被喷面之间的距离为1.5～

2 m，喷射机的风压在0.3～0.5 MPa之间，待喷射混凝土完全凝固2 h后喷水养护，养护周期为3～7 d。

4 基坑支撑施工

4.1 首道钢筋混凝土支撑施工

4.1.1 冠梁及混凝土支撑施工

当基坑开挖至支撑底标高时，进行冠梁施工及首道混凝土支撑，冠梁施工采用分段施工，与该段首道钢筋混凝土支撑同期浇筑。首道钢筋混凝土支护是为了防止施工过程中出现变形，从而保证施工安全。

当钻孔灌注桩两侧施工完毕时，可除去基坑顶部第一层土体，挖到冠梁标高后，即可拆除桩顶松动部位，露出钢筋，然后第一根钢筋与冠梁、桩钢筋进行搭接。钻孔灌注桩的顶板延伸至冠梁底面5 cm处，施工前预先在桩顶上凿出混凝土至设计标高，然后用现浇桩配筋与冠梁配筋进行斜接。

4.1.2 冠梁和支撑施工技术措施

清理灌注桩顶的残土和浮浆，凿除灌注桩顶部的混凝土，经清水洗刷干净。根据设计与结构标准，捆绑冠梁和第一个支架钢筋必须预留充足的主筋长度，以便与下段冠梁主筋搭接。侧模采用钢模板组装，模板安装前涂上隔离剂，以便脱模。一次浇筑混凝土冠梁和第一根混凝土支撑梁时，喷水养护周期不得少于7 d。

4.1.3 钢筋混凝土支撑的拆除

当顶板混凝土完工并达到设计强度75%时，第一根钢筋混凝土支撑开始拆除，用手持风镐、氧气切割的方式拆除钢筋混凝土支撑，混凝土支撑的拆除步骤如下：

（1）设置操控台。操控台支撑架必须牢固，便于人员上下行走，并有边沿保护。脚手架宽为2.5 m，立杆间隔1.5 m，支撑底部的水平杆距离梁底0.2 m，横向杆间隔1.5 m，为避免支撑开裂时撞击横向杆，梁底横向杆中心处需要增添一根立杆。

（2）支撑拆除。根据车站结构施工进度，分阶段分层拆除支撑。结构板施工完成并达到设计要求后，即可拆除支撑。钢筋混凝土支撑钢筋外圈采用风镐凿除，主筋采用气焊切割。混凝土采用风镐分段破碎，每段重量按龙门吊的吊重量确定，混凝土长度不得超过3 m，洒落至地下二层楼板上的混凝土块，其直径不可超出20 cm。

4.2 第二、三道钢支撑施工

4.2.1 钢支撑材料

该车站第二、三道支撑为钢筋支撑，钢支撑为Φ80 cm钢管，其壁厚1.6 cm，檩条为型材腰梁（2I45C）。

4.2.2 支撑与扩大段斜撑安装

支撑包括活络端、固定端、中间段。 活络端起预应力作用; 扩大段斜撑包括活络端、固定端、中间段、钢垫箱四个部分。 扩大段斜撑的作用是将围护结构与支撑连接在一起，并通过施加预应力使钢垫箱与钢围梁间形成一个稳定的整体，从而使钢围梁与钢垫箱之间形成一个能承受钢垫箱重量的支承面和钢支承的标准段。 钢垫箱用钢板制成，呈三角形，中间有肋板，两端与钢垫箱连接。 通过调整三角块中心距可调节长细比，根据需要可以增加或者减少钢垫箱数量。 采用单根长、短节段分段吊装的方法， 利用不同长度的钢支撑组装成两个零件，再利用龙门吊分别把短节段支撑吊到基坑中组装安装。

4.2.3 支撑体系预应力的施加

钢支撑预应力由2个100 t液压千斤顶施加，置于活络端顶压位置。将钢绞线用钢丝绳捆扎好，并与千斤顶连接在一起。预应力由钢楔垫块、千斤顶、吊运钢丝绳和钢支撑组成。

千斤顶的预应力要根据设计值计算，两千斤项的预应力必须同时施加并分为三个阶段。

4.2.4 防脱落装置安装

为防止钢支撑在激烈碰撞或预应力损失时脱落，特加装防脱落装置。防脱落装置是通过卡扣与钢丝绳连接的一端进行膨胀螺栓后再将其固定在围护桩上，另一端与钢支撑相连接，当钢支撑发生断裂时，只需更换其中1个防脱落装置即可。当钢支撑被撞击时，防脱装置会自动将其卡住，阻止钢柱继续下落。当出现断裂和变形时，可以方便地更换新钢支撑。同时还可避免因事故造成人员伤害。不仅可以增加钢支撑的稳定性，还可以为支撑下的施工提供高度的安全保障。

4.2.5 钢支撑轴力监测

在基坑施工过程中，支护结构不可避免地产生预应力损失。由支撑预应力损失引起的围护结构位移是不可逆的，因此必须保证钢支撑预应力施加到位，了解钢支撑变形情况，并根据实际情况及时补加预应力。按设计要求，每层直撑设3个监测点，斜撑2个监测点，共5个监测点。每层支撑应至少为每层支撑数量的10%，且不得少于3个。焊接应变式钢筋计与应变仪配合使用。钢筋计直接焊接在钢支撑外表面（横撑顶面1/3跨）上，夜间观测并记录支撑表面温度。记录监测数据，随时关注基坑支护变形，确保基坑整体安全稳定。

4.2.6 钢支撑拆除

钢支撑拆除采用分段拆除，底板混凝土浇筑完成强度达到80%后拆除第三道支撑，二层侧墙、立柱、中板浇筑完成强度达到80%后拆除第二道支撑，在负一层侧墙、立柱浇筑完成混凝土强度达到80%后拆除第一道支撑，详细的拆除流程如图3。

5 结语

综上所述，明挖施工作为地铁施工中普遍采用的一种施工工艺，由于其诸多优点，在地铁施工中得到了广泛的应用。该文结合工程实例，从开挖顺序、基坑喷锚、基坑支撑三方面详细列举了施工参数，并总结了地铁基坑明挖施工中常见的施工技术和管理控制措施，经实际工程施工表明该工艺效果良好，可为同类型项目提供参考。

参考文献

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