钢支撑与锚索施工技术在地铁车站明挖中的应用要点

2023-12-07赵勇

工程机械与维修 2023年6期

摘要：阐述地铁车站明挖施工的特点和要求，针对地铁车站明挖施工过程中的钢支撑施工、锚索施工要点进行了系统研究，以有效提高施工效率，保证工程的质量和安全，相关成果可为地铁车站明挖施工提供相关参考和指导。

关键词：地铁车站；明挖施工；钢支撑；锚索

0 引言

明挖施工是指在土木工程中，使用开挖机械对地下土壤或岩石进行直接开挖的施工方法。与盲挖施工相对应，明挖施工可以直接观察到挖掘的工作面和施工过程。地铁车站明挖施工是指在地铁车站建设过程中，采用明挖法进行土方开挖和结构施工，其适用于地质条件较好、地下水位较低的区域。

研究地铁车站明挖施工关键技术，对于提升地铁车站工程建设的质量、效率和安全至关重要。本文以某工程为背景，针对地铁车站明挖施工过程中的钢支撑施工、锚索施工要点进行系统研究，以有效提高施工效率，保证工程的质量和安全。

1 工程概况

某车站为地下二层单柱双跨框架结构，该车站有效站台长为190m，宽度为23m，属于岛式车站，左右线间距为16.3m。标准段宽度为22.2m，车站顶板的覆土厚度范围为2.862～3.211m，底板埋深范围为18.418～20.308m。该工程采用明挖法施工，为了有效控制土方开挖过程中的土体变形和支护结构的稳定性，利用内支撑体系作为围护结构，从而确保施工安全。

2 钢支撑施工技术

钢支撑施工技术是一种在土木工程领域中应用的结构支撑方法，通过使用钢材制作的支撑装置，用于增强土体或结构物的稳定性和承载能力，主要应用于土方工程、基坑支护、地下结构施工等领域。通过准确安装钢支撑，可以提供强大的支撑力和稳定性，防止土方在施工过程中发生滑移和塌方等意外情况。

2.1 测量定位

在冠梁侧面确定每道钢支撑的具体位置，确保钢支撑能够有效支撑土方。测量定位技术要点包括场地勘测、基准点建立、测量仪器选择和准确测量。

2.1.1 场地勘测

地铁车站明挖施工中，测量定位技术的要点之一是通过准确的场地勘测，确定地铁车站的施工起点、边界和参考基准点等关键位置。这些位置的准确确定，对于后续的工程施工和定位非常重要。通过选择适当的基准点，可确保测量的统一性和准确性。

2.1.2 基准点建立

基准点建立借助全站仪等高精度仪器完成，以确保施工的测量数据与工程设计的准确对应。

2.1.3 测量仪器选择

地铁车站明挖施工中，常用的测量仪器包括全站仪、水准仪、经纬仪等。根据具体的测量任务和需求，选择合适的测量仪器，使用精确的测量方法进行测量，以保证施工的准确性。

2.1.4 准确测量

在地铁车站明挖施工中，常用的测量方法包括位置测量、高程测量和角度测量等。根据具体的测量要求和工程特点，采用适当的测量方法，确保测量数据的准确性和精度。

2.2 安装托架及钢围檩

仔细检查支撑的总长和平整度，确保其符合要求，尤其是两端中心线的偏差应不超过20mm。经过检查符合施工标准后，可以对各个支撑部位进行编号，以便后续的施工工作。确保支撑的安装位置准确，各部位稳固可靠，为后续的地铁车站明挖施工奠定坚实基础。

2.3 斜撑安装

通过焊接方式，将斜撑支座与支钢围檩紧密连接，增强斜撑的承载能力，使其能够有效支撑土方，并抵抗可能的侧向位移。使用C30混凝土填充空隙，提高钢围檩与围护桩之间的紧密程度，增加整个支撑系统的稳定性[1]。

2.4 支撑拆除

拆除钢斜楔，确保拆除过程的稳定性和安全性，避免意外情况的发生。逐渐减压千斤顶，将其恢复至初始位置并移走。利用起重机将钢支撑吊起并运出施工现场。使用起重设备有利于确保拆除过程的安全和高效性，保护支撑结构的完整性。拆除后的钢支撑可根据需要进行清理、保养和储存，供后续项目使用[2]。

3 锚索施工技术

锚索施工技术是指在土木工程领域中，用于加固土体或结构物的预应力锚索系统的施工方法和技术。锚索是指通过钢材或其他高强度材料制作而成的钢绞线或钢筋，利用张拉预应力，将其固定在岩体、混凝土或土体中，增加结构的稳定性和承载能力。预应力锚索结构如图1所示。

3.1 钻孔

钻孔是地铁车站明挖施工中的重要环节，科学应用钻孔技术，有助于提高施工效率和质量。

3.1.1 钻孔前准备

钻孔前要进行详细的勘察和设计分析，确定施工位置和孔洞布设方案。根据设计要求和地质环境，合理确定钻孔位置和孔洞布设方案，确保施工的准确性和钻孔的稳定性。

3.1.2 钻孔操作要点

钻孔过程中，要注意选择合适的钻具和钻孔参数。根据施工需要和地质条件，选择合适的钻头和孔径，调整合适的钻进速度和转速，确保钻孔的质量和进度。根据孔洞的深度和直径合理选择冲击泥浆，保证钻孔过程中的润滑和冲刷效果，减少钻具卡滞和钻孔困难发生几率。

钻孔过程中存在一定的風险，如噪声、振动、粉尘等，因此必须采取相应的安全防护措施，如佩戴防护耳罩、防护眼镜和口罩，提供足够的通风设施等，以确保施工人员的安全和健康。

3.1.3 验收与维护

钻孔完成后要进行验收和维护。在钻孔完成后，对孔洞的直径、深度、位置等进行验收检查，确保达到设计要求。进行钻孔设备的维护和保养，及时清洁、修复和更换损坏的部件，使钻孔设备保持良好状态，确保在地质复杂情况下能进行可靠的钻孔施工[3]。

3.2 锚索安装

地铁车站明挖施工中的锚索安装技术，是保障施工安全和地下结构稳定的重要环节。锚索安装技术主要包括锚索类型选择、锚索孔洞布设、锚索安装和质量控制。

3.2.1 锚索类型选择

在地铁车站明挖施工中，常见的锚索类型包括钢索锚杆、螺旋锚杆和预应力锚索等。根据设计要求、地质条件以及承载力要求，选择合适的锚索类型，确保施工和后期使用的安全和稳定。

3.2.2 锚索孔洞布设

在施工前进行详细的勘察和设计分析，确定锚索孔洞的位置、数量和布设方案。通过合理的孔洞布设，能够均匀分布锚索，增强地下结构的整体稳定性和抗拉强度。

3.2.2 锚索安装

施工过程中，应根据设计要求和施工方案，按照规定操作步骤进行锚索安装。安装过程中，应注意控制锚索的张力和预紧力，确保锚索与地下结构之间的紧密连接，提高锚固的效果和稳定性。

3.2.4 质量控制

施工过程中，监测和测量锚索的张力、预紧力和变形等参数，及时进行数据录入和分析。对于安装过程中的问题和质量隐患，要及时发现并采取有效的纠正措施，确保施工质量和安全[4]。

3.3 注浆

在人工下锚索施工中，需要同时将注浆管与锚索放入孔内。为了保证浆液的顺利流出，第一次注浆完成后，需要等待浆液达到初凝强度后，再进行第二次注浆作业。控制水灰比有利于保证注浆固化的效果和质量，过高或过低的水灰比都会影响注浆浆液的凝结和硬化过程[5]。在第二次注浆中，控制水泥浆液的水灰比在0.45～0.50范围内，保持注浆压力在2.5～3.0MPa之间，并持续维持2min以上。通过第二次注浆操作，可以进一步增加地基的强度和稳定性，提高锚索的承载能力和抗剪强度[6]。

3.4 腰梁及锚头施工

腰梁是承受锚索力的关键结构之一，需要与其他部件焊接牢固。为了确保腰梁的稳固性和可靠性[7]，常采用两根热轧普通32b型槽钢与缀板进行焊接。在槽钢的局部位置也可焊接加劲肋，以进一步增强腰梁的刚性和强度，降低锚索对腰梁接缝应力的影响。

锚头是锚索的重要组成部分，其主要由铁靴和承压钢板组成。为了保证锚头的稳固性和可靠性，需要将铁靴与承压钢板进行良好焊接。确保所有焊缝的填充完全、焊接质量良好，且焊缝厚度达到12mm，以保证焊接连接的强度和稳定性。在铁靴两侧焊接加劲板，以增大铁靴与腰梁之间的连接强度，提高整体稳定性和承载能力[8]。

3.5 张拉锁定

张拉锁定技术主要包括锚固系统选择、张拉顺序确定和张拉力度控制。不同的工程和结构要求，可能需要使用不同类型的锚固系统。

3.5.1 锚固系统选择

地铁车站明挖施工中，需要根据设计要求和结构特点选择合适的锚固系统，确保其能够承受预定的力学要求和稳定性要求。

3.5.2 张拉顺序确定

在施工过程中，根据锚固系统的布置和结构的特点，确定合理的张拉顺序，保证锚固系统的均衡受力和结构的整体稳定。不同部位的锚固系统可能需要按照一定的顺序进行张拉，并注意控制张拉力度，保证结构的力学平衡。

3.5.3 张拉力度控制

张拉锁定过程中，要根据设计要求和结构的承载能力，控制合适的张拉力度。过大的张拉力度可能会导致结构变形或损坏，而过小的张拉力度则可能无法满足结构的稳定要求。因此，需要根据具体情况，合理控制张拉力度，确保结构的安全性和稳定性[9]。

3 结束语