試論地鐵車(chē)站基坑開(kāi)挖與支護(hù)方案

劉 豹

(中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450000)

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試論地鐵車(chē)站基坑開(kāi)挖與支護(hù)方案

劉 豹

(中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450000)

介紹了地鐵車(chē)站基坑開(kāi)挖前的準(zhǔn)備工作及具體的開(kāi)挖工序，對(duì)基坑開(kāi)挖及支護(hù)方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了在基坑開(kāi)挖和鋼支撐施工中的注意事項(xiàng)，以確保施工的順利進(jìn)行，保證施工安全。

地鐵車(chē)站，基坑開(kāi)挖，支護(hù)方案

0 引言

基坑開(kāi)挖是指在地底下開(kāi)挖一個(gè)地下空間，基坑支護(hù)是為了保證基坑開(kāi)挖順利進(jìn)行，結(jié)構(gòu)施工更加牢固，基坑周邊環(huán)境更加安全的一項(xiàng)保護(hù)措施，是一個(gè)臨時(shí)的支撐結(jié)構(gòu)，安全性能較小，風(fēng)險(xiǎn)較大。基坑開(kāi)挖過(guò)程不僅要保證基坑自身的安全性，還要保證基坑周?chē)h(huán)境不受影響，以及基坑周?chē)貙硬槐灰苿?dòng)，是一項(xiàng)復(fù)雜的工程。

1 基坑開(kāi)挖前的準(zhǔn)備工作

1)需要清除在基坑范圍之內(nèi)的垃圾物品，為基坑開(kāi)挖準(zhǔn)備充足的空間，做好施工地段的供水，供電，排水系統(tǒng)，將需要調(diào)整的管線重新鋪設(shè)，并盡可能平整施工場(chǎng)地內(nèi)的運(yùn)輸便道，確保交通運(yùn)輸安全。

2)選擇適合的郊外棄工場(chǎng)作為排渣區(qū)，使得挖出來(lái)的渣土可以通過(guò)車(chē)輛及時(shí)運(yùn)送到郊區(qū)；然后，對(duì)開(kāi)挖步驟進(jìn)行合理的規(guī)劃，制定施工方案，使施工有目的性，讓接下來(lái)的工作能順利有序的進(jìn)行。

3)按照工程監(jiān)測(cè)要求，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行精確的測(cè)量，最大限度地合理利用土地資源；接下來(lái)，對(duì)開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)的土體進(jìn)行預(yù)降水，從而加快土體干燥，加快開(kāi)挖過(guò)程中施工人員操作速度，加快土方挖運(yùn)。

4)通過(guò)軸力和預(yù)應(yīng)力的計(jì)算，選擇合適的加工設(shè)備，對(duì)支撐進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對(duì)所需要的儀器工具進(jìn)行購(gòu)置或租賃等。

2 地鐵車(chē)站基坑開(kāi)挖工序

第一步：基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工。修建地下圍護(hù)樁或連續(xù)墻和臨時(shí)立柱樁。

第二步：基坑開(kāi)挖及支護(hù)施工。采用明挖法進(jìn)行基坑的開(kāi)挖，開(kāi)挖至第一道鋼筋混凝土支撐底標(biāo)高時(shí)架設(shè)第一道支撐，依次向下開(kāi)挖，并及時(shí)架設(shè)各道支撐，直至開(kāi)挖至基坑底面?；又ёo(hù)方案有自然放坡、土釘墻、冠梁加排樁，樁錨支護(hù)、地下連續(xù)墻等形式。

第三步：底板施工。依次施加接地網(wǎng)、墊層、底板防水層和底板，待底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)，拆除第四道支撐。支撐體系的拆除其實(shí)就是支撐的“倒換”過(guò)程，也就是把鋼管橫撐所承受的側(cè)土壓力轉(zhuǎn)化為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)或是永久支護(hù)結(jié)構(gòu)。鋼支撐的拆除流程為：吊車(chē)就位、鋼絲繩支撐→活絡(luò)節(jié)安放千斤頂施加頂力→將鋼楔撤掉→將頂力解除。

第四步：中板和頂板施工。依自下而上順序進(jìn)行施工側(cè)墻防水層、側(cè)墻、中柱、結(jié)構(gòu)板，直至頂板結(jié)構(gòu)，待地下二層中混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)，拆除第三道支撐，待地下一層中板混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)，拆除第二道施工。

第五步：基坑回填及道路恢復(fù)。等到頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)，拆除第一道支撐，及時(shí)施作頂板保護(hù)層以及防水層，然后進(jìn)行基坑土方回填，當(dāng)回填至原路面底基層標(biāo)高時(shí)，施作路面結(jié)構(gòu)，恢復(fù)路面交通，結(jié)束施工。

3 基坑開(kāi)挖及支護(hù)方案

3.1 基坑排水和降水方案

基坑排水是為了保證土方開(kāi)挖的順利進(jìn)行，提高開(kāi)挖過(guò)程的安全性?；娱_(kāi)挖前應(yīng)保證每段基坑封閉，采用三軸止水帷幕的形式，然后進(jìn)行坑內(nèi)降水，等到地下水位降到開(kāi)挖面下1 m左右，接著再進(jìn)行土方開(kāi)挖。每一階段都得等到水位降到設(shè)計(jì)水位后，而且沉降趨于穩(wěn)定后才可以進(jìn)行下一階段的降水?；娱_(kāi)挖到底部時(shí)，在四個(gè)頂角以及中間每隔20 m～30 m設(shè)置一個(gè)積水坑，用來(lái)儲(chǔ)存少量的地下水，最后再用水泵將地下水排出基坑外。

3.2 基坑開(kāi)挖

采用“豎向分層，縱向分段”對(duì)基坑進(jìn)行開(kāi)挖，縱向是由東向西進(jìn)行推進(jìn)，豎向由上向下分層開(kāi)挖。開(kāi)挖的順序?yàn)椋合韧谥虚g再挖兩邊，采用挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖，用龍門(mén)吊進(jìn)行安裝鋼支撐結(jié)構(gòu)?；娱_(kāi)挖允許偏差與檢驗(yàn)方法見(jiàn)表1。

3.4.4 秋季降水量各地出現(xiàn)異常的年份有所不同，茶卡、天峻1967年出現(xiàn)了異常偏多，剛察、天峻、茶卡1971年出現(xiàn)了異常偏多現(xiàn)象，天峻、共和1989年出現(xiàn)異常偏多現(xiàn)象。秋季降水量出現(xiàn)異常偏少的年份較少，僅海晏1991年和共和1984年出現(xiàn)。

表1 基坑開(kāi)挖允許偏差與檢驗(yàn)方法

3.3 基坑支護(hù)

基坑開(kāi)挖好以后，對(duì)基坑的支護(hù)是一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)，一般采用鋼支撐，鋼支撐的安裝和預(yù)應(yīng)力的施加一般在16 h以?xún)?nèi)，當(dāng)開(kāi)挖到距離鋼管支撐底部0.5 m高度時(shí)，應(yīng)該及時(shí)安裝鋼圍檁與鋼管內(nèi)支撐。根據(jù)有關(guān)計(jì)算，將管節(jié)進(jìn)行預(yù)拼接，并且要檢查支撐的平整度。經(jīng)檢查合格的支撐按照部位進(jìn)行編號(hào)，以免用錯(cuò)，支撐采用龍門(mén)吊整體一次性吊裝到位，人工進(jìn)行安裝。

4 基坑開(kāi)挖的注意事項(xiàng)

1)基坑開(kāi)挖階段應(yīng)采取分段、分層對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，盡量減少?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)的變形。開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行基坑支護(hù)，施加一定的預(yù)應(yīng)力，并且安排好支撐拆除和主體結(jié)構(gòu)建筑的施工前后順序，使得挖土方法和支撐順序與設(shè)計(jì)工況相符合,要保證主體結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后再拆除前一道工序的支撐結(jié)構(gòu)。

2)控制好相鄰?fù)练介_(kāi)挖區(qū)的土體高度差，粘性土層一般采用1∶1.5(垂直∶水平)，如果基坑開(kāi)挖很深時(shí)，應(yīng)該挖土稍慢些，邊坡盡量平緩，避免卸載速度太快而造成土體失去穩(wěn)定性，基坑底部涌土，樁身傾斜等的嚴(yán)重后果。機(jī)械挖土至距離坑底20 cm左右時(shí)應(yīng)該采用人工修土，為了確保原狀土的完好無(wú)損，基坑開(kāi)挖達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)高度時(shí)應(yīng)該清除浮土，經(jīng)驗(yàn)槽合格后，就可以展開(kāi)下一道工序。

3)在支護(hù)設(shè)計(jì)允許范圍之外，機(jī)械設(shè)備和車(chē)輛不得在支護(hù)結(jié)構(gòu)上直接行走進(jìn)行操作，而且挖土機(jī)器等不得碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)，工程樁，支架，圍護(hù)墻，立柱等，以免損壞結(jié)構(gòu)，使得工程操作出現(xiàn)問(wèn)題?；娱_(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)該特別注意圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力變形情況，進(jìn)行有效的控制。對(duì)面積較大的基坑，應(yīng)特別重視基坑變形，盡量加快施工進(jìn)程，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐，減少基坑在無(wú)支撐情況下的暴露時(shí)間。

4)基坑開(kāi)挖應(yīng)該特別注意水的排放，認(rèn)真做好基坑排水工作，施工進(jìn)程要快速，使坑內(nèi)保持干燥，坑內(nèi)周?chē)O(shè)有排水溝，使水可以及時(shí)流出，坑內(nèi)要設(shè)有明溝，暗溝或集水井對(duì)水進(jìn)行隨時(shí)排放，并且要特別注意地面雨水倒流進(jìn)坑內(nèi)，造成基坑遭水災(zāi)現(xiàn)象。

5 鋼支撐施工中注意事項(xiàng)

1)鋼支撐所需材料設(shè)備應(yīng)認(rèn)真檢查之后再進(jìn)場(chǎng)，杜絕不合格的材料在工程中利用，而且鋼支撐材料要符合設(shè)計(jì)使用要求，管段外觀要光滑且沒(méi)有嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，也沒(méi)有扭曲情況，法蘭邊沿平整，活絡(luò)端要完好無(wú)損，管壁的焊接處要保證完整結(jié)實(shí)。

2)根據(jù)工程當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況合理選擇鋼支撐的吊裝設(shè)備，對(duì)設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)，調(diào)試，安裝應(yīng)提前安排好。工程中一般采用先撐后挖，先中間再兩邊的原則，采用對(duì)稱(chēng)的方法對(duì)鋼支撐進(jìn)行安裝，每根支撐在挖土后8 h～24 h內(nèi)進(jìn)行安裝，從而減少維護(hù)墻體的變形。

3)如果需要焊接，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)范執(zhí)行，焊接過(guò)程中必須要滿(mǎn)焊，高度和寬度應(yīng)該嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)要求，焊縫表面要光滑平整，不準(zhǔn)有氣孔出現(xiàn)，中間不能有雜質(zhì)或裂縫等?；觾?nèi)操作需要多種工種同時(shí)進(jìn)行，所以各工種間要密切合作，互相配合，使得工程操作天衣無(wú)縫，沒(méi)有漏洞，同時(shí)確保生產(chǎn)安全。

4)鋼支撐中最主要的部分是對(duì)應(yīng)力的施加，應(yīng)力的施加是有效控制基坑變形的手段之一，應(yīng)力的施加過(guò)程應(yīng)該保證絕對(duì)精確，對(duì)油泵，千斤頂，壓力表要進(jìn)行嚴(yán)格檢查。在施加應(yīng)力的過(guò)程中還要考慮氣候環(huán)境對(duì)鋼支撐應(yīng)力造成的影響，盡可能選擇溫度比較低的時(shí)間段對(duì)鋼支撐施加應(yīng)力。

6 結(jié)語(yǔ)

地鐵車(chē)站的基坑開(kāi)挖與支護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的施工過(guò)程，我們應(yīng)該在開(kāi)挖前期，開(kāi)挖過(guò)程中以及開(kāi)挖的支護(hù)措施還有支撐結(jié)構(gòu)的拆除等環(huán)節(jié)都進(jìn)行嚴(yán)格操作。確保施工的順利進(jìn)行，保證施工安全，使得開(kāi)挖項(xiàng)目完美竣工。

[1]黃躍翔,地鐵深基坑交叉施工支護(hù)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化與實(shí)踐.地下工程與隧道,2010(7)：39-40.

[2]王 場(chǎng),肖昭然,蔣敏敏.地鐵車(chē)站深基坑支撐系統(tǒng)優(yōu)化研究.土木基礎(chǔ),2011(6)：71-72.

[3]莘守剛,田廣林.某地鐵車(chē)站深基坑降水設(shè)計(jì).包鋼科技，2010(6)：55-57.

Discussion on subway station foundation excavation and support scheme

Liu Bao

(ChinaRailway7thBureauGroupZhengzhouEngineeringCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

The paper introduces subway station foundation excavation preparation and specific excavation procedures, specifically analyzes excavation and support scheme, and points out matters needing attention in foundation excavation and steel support construction, with a view to guarantee construction successful and construction safe.

subway station, foundation excavation, support scheme

1009-6825(2015)18-0072-02

2015-04-19

劉 豹(1982- )，男，工程師

TU463

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