地铁岩土工程深基坑支护施工技术

李小锋

摘 要：在地铁岩石工程中，运用深基坑支护施工技术，是保障岩土工程具有较高质量的重要措施之一。为了进一步提升在地铁岩土工程上的运用深基坑支护施工技术，必须建立相应的管理方法，以确保人员的生命和工程建设的质量。对地铁岩土工程深基坑支护施工技术进行分析，以供参考。

关键词：地铁；岩土工程；基坑支护；施工技术

中图分类号：TV551.4                                文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2023）07-0024-03

0 引言

地铁项目的建设范围和速度正在加速推进，对促进城市化进程发展具有举足轻重的作用。在实地铁施工过程中，如何在岩土工程中做好深基坑支护已经逐渐成为建筑行业首要解决的问题之一，其支护质量将直接影响整个地铁岩土工程的施工质量，因此应用恰当的深基坑支护施工技术十分必要。

1 工程概况

某地铁岩土工程线路全长13.65 km，均为地下线，设车站8座，其中换乘站3座。项目沿线穿越多个地貌单元，地质水文条件复杂，特殊性岩土广泛分布，岩土工程问题较多，沿线周边环境条件复杂。

此地铁工程实现了与机场线的联通，也因此得以在机场、火车站两大交通枢纽之间建立无缝衔接，在极大程度上提升了乘客的流通效率，并满足了乘客在城际、城内、航空多种类型的不同出行需求，为加快当地新区建设、促进市区经济一体化提供支撑，进一步提升自身国际化大都市的影响力。

2 深基坑工程特点及重难点

2.1 深基坑工程特点

工程附近的建筑物与地下管线位置和抵抗变形性能、施工场地实际情况会给深基坑设计和施工带来较大影响。在实际进行施工时，保护周围建筑物与市政设施属于其最明显的特点之一。

2.2 深基坑工程重难点

虽然灌注桩施工技术已成熟，格构柱制作没有太多难度，双轴单排套接一孔已经成为极为普遍的施工方式。但在实际应用时，仍要根据实际情况进行施工，所以在工程中选择哪种施工组合模式为地铁岩土工程的重要任务之一。本项目的施工难点在于基坑开挖必定会引起邻近基坑周围土体的变形，而土体的变形是不均匀的，愈接近基坑中心的位置变形愈大，一般基坑开挖影响的范围约为开挖深度的1.5～2倍。过量的变形将影响邻近建筑物、构筑物，可能导致开裂、倾斜，甚至坍塌。

3 深基坑支护施工技术

3.1 钻孔灌注桩支护技术及施工步骤

某地铁岩土工程的抗压桩采用直径Φ800钻孔灌注桩，有效桩长暂定58 m，混凝土等级为C45以下，桩端进入持力层⑤-2层中等风化粉砂质泥岩不小于4 m，09地块260根。抗拔桩采用直径Φ650钻孔灌注桩，有效桩长暂定40 m，混凝土等级C30以下，桩端进入持力层②-3层粉质粘土与粉砂互层不小于24 m。支护均采用钻孔灌注桩作为竖向围护结构，全区段Φ900×1 100 mm。

在施工时，钻头直径应等于桩的设计直径，施工时锥形钻头夹角应大于120°。钻孔灌注桩施工前，必须试成孔，每种直径数量不小于2个，以便核对地质资料。检验所选设备、施工工艺及技术要求是否适宜，根据土层物性及分布情况确定合理的施工工艺。

3.1.1 选点

建议在现场设置第二个控制站。按施工场地将控制台布置在安全、视野良好的地点，用钢筋混凝土浇筑，并用十字形标记。安装完成后，应借助设置标识来加大防护。根据实际情况，设置2～3个控制站。所设置的控制区必须经过业主和监理复核，在其同意后才能投入运行。利用全站仪器进行测量和放样。

在高程测量中，以控制点为基准，设置一条封闭的水平路径，利用自动水平计进行观测。水平高度的封闭误差按照GB 50026-2020《工程测量规范》的有关标准进行。根据桩位图和控制点的联结，计算出每一桩的理论坐标资料，并上报监理。在桩地放样中，利用二点极坐标测量方法进行测量，而在 Toppon测距中，则使用测角、测距和定点技术。在其他控制区进行检查，防止出现较大的误差。

3.1.2 埋设护筒

在工程施工中，采取二次验算的方式进行护管埋设，在测量的基坑中央插入一块木头作为标记，根据实际情况将护管埋好，随后再进行检验。确定桩的正确定位，在护套上涂上红色油漆，在定位时把标志上的十字形拉直，并按照十字的中央对中对齐。为了保证实测资料的正确性，由两个专业的测量专家对所测的桩进行推算和校驗，并要求现场的标定工作需要有专门的测量师协助进行[1]。

在钻井作业中，为了避免钻井作业中遇到地面上的障碍而发生位移，需要对现场的勘测工作进行至少一次的纠偏。在钻孔时，要选择合适的钻具，在土壤部位采用三翼合金钻具，其具有良好的导正性。根据钻井的效果，可以按要求使用齿形钻机进行钻孔，以增加钻井的工作效率。在钻井过程中，为了避免发生钻头收缩，必须增大钻头的比重，即1.2～1.25倍，粘性约25Pa·s，采用低速钻井，速度为2.5 m/h，加入钻柱时要进行钻孔，以保证钻孔尺寸不变。

3.1.3 安放钢筋笼

钢笼吊挂采用两个吊点吊挂，将吊点位设于箍筋位置，吊运时应防止变形、弯曲，吊放时应向孔的中央缓缓放下，以免与孔洞内的孔洞发生撞击。如果遇到阻力，不可用力松开，应查清缘由，酌情处置。如果必须松开，应将钢筋笼抬起，再进行横孔施工。

钢筋笼应分节放置，并将灌浆管与钢笼进行捆绑或焊接，用起重机将第一节放进钻孔中。将第一节钢筋笼插入钢笼上方的箍筋下方后，将钢笼暂时支撑在护套管上。随后将第二节吊起，将两端固定在一起，把两节钢梁固定在一起。在钢筋笼全部放入洞中后，必须对其进行定位，以保证其中心位置。

3.1.4 灌注混凝土

清孔结束后，验收合格，应在30 min内进行灌注混凝土，采用导管进行水下顶托法灌注混凝土。根据孔深及导管直径确定首灌混凝土放量，根据首灌放量选用合适的料斗。

根据本工程特点，料斗容量为不小于1.5 m?导管及料斗安放好后，在料斗底端放上隔水栓，用活塞堵住料斗口，随后向料斗内加混凝土，混凝土加满后立即拉出隔水栓，使混凝土迅速下落，首灌混凝土必须确保导管埋深2 m左右。隔水栓拉出后应继续连续浇筑混凝土，当出现混凝土下落困难时，要暂停加料，并上、下牵动导管。同时观察孔口返浆情况，待混凝土顺利下落后再向漏斗中加入混凝土[2]。在混凝土灌注后期，料斗内混凝土面与孔内混凝土面落差小，下料缓慢，此时应及时上、下牵动料斗，让混凝土顺利灌注。

3.2 格构柱技术及步骤

3.2.1 制作格构柱

构柱在施工现场进行制作，预制混凝土地板，格构柱参照工程设计长和地基标高，在设计标高上标注，为格构柱的开挖提供依据[3]。装配之前需要对角进行调整，在下料的长度范围内容许误差为±5 mm，局部变形容许误差为±2 mm。接骨片的拼装应严格按照各横梁的中轴线为参考，排列各嵌板的方位。为了确保立柱的竖直性，采用特殊的背模进行搭接。焊接强度为3级，焊接厚10 mm。CO2气体保护焊是一种比较理想的方法，因为其所需的保护性气体成本较低，在进行施工时，焊缝成型较好，再配以含有氧化剂的焊线，可以减少内部缺陷，提高质量。该项目所使用的方框柱是由4个400 mm×14 mm的等边钢筋进行连接，其规格为420 mm×300 mm×10 mm，垂直距离600 mm，并且在角钢和连接面板上都要进行充分的焊。柱头的角钢采用内外焊接的形式进行焊接，角钢与角钢的材质是一样的，并且焊接角钢的长度大于600 mm，接头的两端必须平整，并且端表面必须为横向。为了将网架立柱的上端焊上一个双向的吊圈，便于进行网架的安装。

3.2.2 焊接格构柱

电焊选用ER-50型，在使用之前必须按照工厂证书要求进行干燥处理，不得用损坏或生锈的线材。柱子应整齐地堆放，不得高于两层楼的高度，所用的导向杆应在一条线上。立柱对焊时，节点要错开，确保相同断面上的角钢节点不得大于50%，而相邻的角钢间距不得低于50 cm。在角钢的焊接部位，角钢角钢筋的内部采用同一材质的短角钢板进行加固。

3.2.3 安装钢筋笼和格构柱

在钢筋笼头和框架柱子的连接点上，每一条边都要用10 m×1 m的长筋与网箱的纵向筋固定，每条的长度不少于10 mm，每一条都要有一个挠性的连接点，这样才能进行较大的调节。在进行安全防护之前，要进行钢筋笼安装，下面的钢筋笼网要严格按上述方法进行安装。在进行钻孔时，要保证钻孔与钢筋笼的同轴性，同时要保证支架的稳定[4]。在钢丝网安装完毕后，进行网格柱调整架的施工，按照设计的需要，网格板的各个边沿应与轴线完全垂直或平行，除了在四面中央标有“十”字标记以使其对齐后，还要使其每侧与轴线垂直或平行。

3.2.4 校正并固定格构柱

将立柱的校准架与钢板进行牢固地结合，调整校正框确保水准，把网格柱放下，将其插到桩的预设高度低于3.0 m，然后将其两侧的两个主要筋分别焊接在一起，进行双面焊，焊点至少为5 mm，然后在桩孔的中央用定位筋将其紧固。在下沉时，采用全站仪器进行观察，把架设好的立柱上部置于中间位置，在两个点竖直后再进入。保证每根的竖直角小于1/300，中间误差不超过20 mm。在对框架柱进行标高的调控时，必须事先用水准计测量出桩的高度，并按其嵌入的深度，在鋼柱上用红色颜料标示出格构柱的标高，并在其两端分别焊上L220 mm×20 mm角钢，并将其安装在校正台上。

3.2.5 截除格构柱

根据工程施工条件和施工需要，为调节网架立柱的垂直度，使网架立柱的高度超过设计标高。在进行网格结构柱体的制造时，应在其设计高度上涂上颜料，以便于挖掘时，将其截去。在进行切割时，要用水平尺检查设计标高和标志位置的一致性，并进行修正。

3.3 双轴深搅桩技术及步骤

某地铁岩土工程基坑全区段采用单排Φ700×500 mm双轴深搅桩作为止水帷幕，采用套接一孔法施工工艺。第一批施工在监管人员监管下施工，确定实际水泥投放量、浆液水灰比、浆液泵送时间、搅拌下沉及提升时间、桩长以及垂直度控制方法，并确定双轴深搅桩的正常施工控制标准。浆液水灰比0.45～0.55，水泥掺入量为15%，其中每两搅一喷为7.5%，并应根据实际情况掺入适量早强剂等外加剂。桩体施工每桩位为两搅一喷工艺，连续施工，相邻桩间歇不得超过10 h，且喷浆搅拌时钻头的提升速度不得大于0.6 m/min，下沉速度不得大于0.6 m/min。

首先，清理开挖地区的多余物体进行开挖施工。施工场地应事先平整，清除桩位处障碍。在施工全过程中，要安排施工现场的抢险队伍，并准备好相关的施工工具和物资，随时观察施工进度，一旦出现渗漏现象，立即采取措施。

其次，进行试成桩试验在大规模工程之前，应按照设计的规定进行试桩，并在现场监督人员的监督下完成。此工序的目标是测定双轴搅拌桩的下陷速率和搅拌器转速，保证均匀沉降和均匀起重。在搅动和提起过程中，不能在钻孔中引起压力引起周围基础的下沉，在3个试桩过程中，要依据成桩工艺、水泥浆液配合比以及注浆泵的工作流率来确定其所选择的转速，以保证桩的成桩品质。

再次，进行施工。在施工过程中需要严格控制单桩水泥掺入量。现场按水灰比0.6配制浆液，并通过调整设备下沉及提升喷浆速度控制单桩用浆量，进而确保单桩水泥用量以满足设计要求。双轴搅拌桩机头下沉速度与搅拌提升速度应控制在0.6 m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升。搅拌提升时不应使孔内产生负压造成周边地基沉降。

最后，进行抗压实验。每台班留置一组试块，即每天两组，进行单轴抗压强度试验，以检测桩身强度。

4 深基坑支护施工管理措施

4.1 提高施工管理效果

首先，提高安全管理能力。对于大型建设项目，必须开挖深埋藏过深的基坑。在开挖时，既要考虑到地面的高度，又要考虑到周围建筑物的安全，所以在进行施工之前，必须进行事先的安全评估，采取行之有效的安全措施。其次，保证周围建筑的安全，对周围的建筑、管道进行安全维护，尽可能不对其不造成任何损坏。最后，营造一个良好的生态环境。在施工过程中，由于开挖和搬运会造成较多的污染，为保证周围居民的生命健康，必须合理布置好施工时间，避免在晚上施工，以免产生噪声。

4.2 根据工程重点进行施工管理

在加大力度进行施工质量教育的基础上，根据项目的主要节点、重要工艺和关键环节，制定了施工的质量控制要点。制定出一套完整的施工技术和质量管理体系，进行提前的管理，做到预防，确保各项目、各重要环节的质量。

5 结束语

在地铁岩石工程中，深基坑支护施工的好坏直接关系到整个工程的顺利实施和质量。为此，工程负责人必须在实际工作中积极了解并钻研深基坑支护技术，并对该技术进行改造和创新，以保证其在工程应用中能够产生相应的效果，以此保证施工质量。

参考文献

[1] 吴雯.岩土工程深基坑支护施工问题及措施研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2022（7）：145-148.

[2] 张南.基于岩土工程基础施工中深基坑支护施工技术分析[J].科技创新导报，2022（1）：100-102.

[3] 伍兵.岩土工程深基坑支护的施工技术[J].工程建设（维泽科技），2022（6）：107-109.

[4] 马宏伟.矿山岩土工程深基坑支护的施工技术分析[J].矿业装备，2021（2）：30-31.