某地鐵工程的基坑開挖和技術(shù)保證措施

張文龍（太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西　太原　030024）

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某地鐵工程的基坑開挖和技術(shù)保證措施

張文龍
（太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西太原030024）

摘要：以常州軌道交通一期工程為例，介紹了基坑開挖的基本原則，闡述了地鐵工程中基坑開挖的施工工藝及其技術(shù)要求，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量和安全保證措施，為今后的基坑開挖工程積累了施工經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：基坑開挖，鋼支撐，圍護結(jié)構(gòu)，技術(shù)措施

1　工程概況

常州軌道交通1號線一期工程的文化宮站為1號線與2號線的換乘站，采用“T”字換乘，位于常州市商業(yè)、金融中心的和平北路、延陵西路交叉口。1號線文化宮站，車站凈長316.135 m，凈寬21.3 m，標準段基坑開挖深度約24.66 m，端頭井段為26.36 m。車站土方開挖總量175 592.14 m3。2號線文化宮站，車站凈長539.0 m，凈寬21.3 m，標準段基坑開挖深度約17.1 m，端頭井段為18.8 m。車站土方開挖總量203 360.39 m3。總的施工順序是1號線文化宮站基坑與地塊A區(qū)基坑同步施工，然后再施工B區(qū)，最后施工2號線基坑。

2　施工組織方案

1號、2號文化宮站因交通疏解要求采用半鋪蓋法施工，車站主體結(jié)構(gòu)施工期間須設(shè)置臨時鋪蓋系統(tǒng)疏解和平北路與延陵西路交通。1號線文化宮站臨時鋪蓋系統(tǒng)位于和平北路東側(cè)和延陵西路與和平北路交叉口處，2號線文化宮站臨時鋪蓋系統(tǒng)位于延陵西路南側(cè)，臨時鋪蓋系統(tǒng)平均寬度約10 m，在基坑邊設(shè)置1.2 m高防撞墻并且加設(shè)防攀爬安全護欄，確保施工期間安全可靠。鋪蓋系統(tǒng)采用400 mm厚C30鋼筋混凝土棧橋板，車站第一道鋼筋混凝土支撐兼做臨時鋪蓋系統(tǒng)橫向棧橋梁，并在車站格構(gòu)柱頂端沿車站縱向設(shè)置縱向棧橋梁加強鋪設(shè)系統(tǒng)的整體剛度。臨時鋪蓋系統(tǒng)見圖1。

圖1　半鋪蓋系統(tǒng)圖

首先在圍擋范圍內(nèi)施工車站的圍護結(jié)構(gòu)，同時施作格構(gòu)柱及其樁基礎(chǔ)，然后破除既有路面，開挖基坑淺層土方，施作冠梁、鋼筋混凝土支撐及縱向棧橋梁，之后在其上設(shè)置臨時鋪蓋系統(tǒng)，鋪蓋系統(tǒng)一側(cè)與主體圍護結(jié)構(gòu)樁頂冠梁連接，一側(cè)與鋼筋混凝土縱向棧橋梁連接，縱向棧橋梁下每隔8 m左右設(shè)置一道鋼格構(gòu)立柱，立柱間設(shè)置剪刀撐充分保證立柱系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。鋼立柱兼做主體圍護結(jié)構(gòu)第二～五（六）道支撐的中間支撐立柱。蓋挖部分同明挖部分工程一同施工，施工方法、工藝與明挖段施工相同。

3　基坑開挖原則

基坑開挖是地鐵工程中最重要的分項工程，為了使基坑的無支撐暴露時間減少，有效地控制圍護結(jié)構(gòu)的變形與坑外地面沉降，采用“時空效應(yīng)”理論原理開挖基坑，并及時做好邊坡覆蓋護理。

其基本原則是“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”。具體如下：1）施工過程中，為盡快完成底板制作，車站開挖采用分層、放坡開挖的方式，防止放坡過長、過高。2）鋼支撐施工：以兩根支撐之間為單元開挖后，當(dāng)基坑開挖到一定深度后立即進行鋼支撐預(yù)撐，保證基坑的安全，待鋼筋混凝土支撐達到強度后，方可拆除臨時鋼支撐。3）嚴格按照“時空效應(yīng)”原理組織開挖，隨挖隨撐。

4　基坑開挖及支撐架設(shè)施工

基坑開挖遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則。開挖后立即支撐，同時做好基坑排水，減少坑底暴露時間?；娱_挖充分考慮施工場地、外運時間限制等因素，可以充分利用場地內(nèi)空地臨時儲存。

縱向分段：每段長度小于25 m。

橫向分塊：按基坑標準段寬度，分3塊進行開挖。

在開挖的臨時坡面及時進行坡面防護，如果超過7 d未進行土方開挖，采用砂袋進行臨時防護，并采用彩條布進行臨時覆蓋，防止雨水沖刷，在坡角處設(shè)置排水溝，排水溝內(nèi)的水應(yīng)及時抽排?；娱_挖時挖掘機不得碰撞格構(gòu)柱、縱梁和混凝土支撐等。確保降水井能夠正常運行，保證地下水位開挖面以下不得小于2 m。在基坑開挖過程中如發(fā)現(xiàn)地下管線或文物等，立即停止開挖，同時上報有關(guān)部門，處理后再開挖。

1）基坑豎向土方開挖。基坑上部土方采用挖掘機接力開挖，裝車外運，中下部土方挖掘機不能直接裝車時，采用長臂挖掘機開挖出碴。出入口及風(fēng)亭基坑上部的土方采用挖掘機開挖和裝車外運，下部土方采用長臂挖掘機出碴或挖掘機接力出碴，局部采用龍門吊配合提升吊斗垂直提升。2）基坑縱向土方開挖。主體部分的基坑要從東西兩個端頭開挖，每段基坑所開挖的長度要與主體分節(jié)相對應(yīng)，同時為了有利于基底的排水，必須做到開挖面比主體施工段超前6.0 m，開挖面坡度不大于1∶3，而且要設(shè)置兩個長為6.0 m的平臺，才能保證開挖面的穩(wěn)定。3）文化宮站基坑開挖分段方案。1號線文化宮站車站凈長316.135 m，可劃分19個結(jié)構(gòu)段進行施工。首先開挖施工南北兩端頭盾構(gòu)井及主體結(jié)構(gòu)，為盾構(gòu)接收創(chuàng)造條件，主體結(jié)構(gòu)施工完成之后再進行附屬結(jié)構(gòu)施工。2號線文化宮站車站凈長539 m，劃分31個結(jié)構(gòu)段進行施工。首先開挖施工東西兩端頭盾構(gòu)井及主體結(jié)構(gòu)，為盾構(gòu)接收創(chuàng)造條件，主體結(jié)構(gòu)施工完成之后再進行附屬結(jié)構(gòu)施工。

5　基坑開挖技術(shù)要求

1）基坑開挖須在圍護墻強度、降水均達到設(shè)計要求后方可進行?；娱_挖前，編制基坑開挖專項施工方案，并經(jīng)專項審批后方可施工。2）基坑開挖前，在基坑外側(cè)設(shè)置由集水井和排水溝組成的地表排水系統(tǒng)，避免坑外地表明水流入基坑內(nèi)，排水溝布置在距圍護墻外側(cè)0.5 m以外。3）基坑分層、分段、對稱、限時開挖，而且要遵循“先撐后挖、限時支撐、分層開挖、嚴禁超挖”的原則，盡量減小基坑無支撐暴露時間和空間。a.土方分段開挖，每段分層、分小段開挖，并限時完成每小段的開挖和支撐，每小段的每層土方開挖，鋼支撐安裝及施加預(yù)應(yīng)力必須在8 h內(nèi)完成，混凝土圍檁、支撐的澆筑要在24 h內(nèi)完成。b.在開挖基坑端部時，根據(jù)基坑端部的平整形狀確定支撐設(shè)置和土方開挖順序，角撐范圍內(nèi)的土方，自基坑角點沿垂直于角撐方向向基坑內(nèi)分層、分段、限時開挖并設(shè)置支撐。c.基坑縱向采用多級放坡開挖，縱坡坡度不大于1∶3，分層厚度根據(jù)支撐豎向間距確定，平臺寬度應(yīng)按照支撐水平間距確定，且不小于6 m?？v向坡要進行人工修坡，并對暴露時間較長或可能受暴雨沖刷的縱坡采取防止縱向滑坡的措施，周邊環(huán)境保護要求較高時，適當(dāng)減緩?fù)疗碌钠露龋吰挛挥阡禾钔羺^(qū)域，采用土體加固等措施對土體性質(zhì)進行改善后方可進行放坡開挖。4）基坑開挖階段，其周圍影響范圍內(nèi)不得有產(chǎn)生擠土、振動等影響的樁基、爆破等作業(yè)。5）施工機械和車輛不得直接在支撐上行走和操作，采用機械挖土?xí)r，嚴禁挖土機械碰撞支撐、格構(gòu)柱、圍檁、井點管和地下墻，圍護墻側(cè)300 mm和降水井周圍500 mm范圍內(nèi)的土體采取人工挖除?；娱_挖縱向推進示意圖見圖2。6）土方開挖時，棄土堆放遠離基坑頂邊線1倍基坑開挖深度以外，基坑開挖期間圍護墻后地面超載不得超過20 kPa。7）基坑開挖過程中，圍護結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，必須及時采用快硬水泥或聚氨酯進行止水堵漏。

圖2　基坑開挖縱向推進示意圖

6　基坑開挖技術(shù)措施

1）基坑開挖前了解工程的薄弱環(huán)節(jié)，并備好應(yīng)急措施，做到防患于未然。2）基坑開挖前做好基坑外降水、基坑內(nèi)排水施工，且進行試運轉(zhuǎn)正常后，方可開挖土方。3）基坑開挖過程中，要把工程監(jiān)測系統(tǒng)建立起來，及時將監(jiān)測信息反饋給設(shè)計和施工人員，實行信息化施工，保證基坑開挖的安全。4）管線懸吊必須進行事先設(shè)計，對其進行支撐強度和穩(wěn)定性驗算并上報監(jiān)理批準，然后按圖施工。圍護結(jié)構(gòu)支護可作為懸吊鋼梁或鋼絲繩懸吊的支撐墩柱，但必須穩(wěn)固可靠。5）基坑回填土前，在懸吊的剛性管線下面砌筑支墩加固，并按設(shè)計要求重新安裝管道和回填土。6）最后一層土開挖后，要盡快將接地網(wǎng)施工完畢，盡快澆筑墊層混凝土，避免長時間暴露基底。7）基坑支護結(jié)構(gòu)的橫撐，要在土方開挖至設(shè)計位置后及時安裝，以保證支撐與圍護結(jié)構(gòu)面的垂直，并要及時按設(shè)計要求對圍護體進行預(yù)應(yīng)力施工。8）基底檢查與處理。a.基坑開挖完成后，必須及時會同設(shè)計院、發(fā)包方、承包商、監(jiān)理等單位共同進行基底驗槽，并辦理隱檢手續(xù)，及時進行墊層施工。b.通過施工變形監(jiān)測，及時分析判斷基底圍護結(jié)構(gòu)是否基本穩(wěn)定。

7　基坑開挖安全保證措施

1）坑內(nèi)作業(yè)遵照國家建設(shè)部標準《高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，技術(shù)負責(zé)人對本工程的安全防護技術(shù)措施的科學(xué)性，可操作性負責(zé)。2）基坑周邊防護一律采用建筑鋼管與定型金屬網(wǎng)結(jié)合，金屬網(wǎng)徑不小于3.5 mm，網(wǎng)眼尺寸不大于50 mm×50 mm。上橫桿高度不小于1.2 m，中橫桿高度0.6 m，下口設(shè)不小于20 cm踢腳板。上下樓梯符合JGJ 59—2011建筑施工安全檢查標準中的相關(guān)規(guī)定，采用成型梯籠。

8　結(jié)語

隨著國家加大交通基礎(chǔ)設(shè)施的投資，地鐵在建項目越來越多，在地鐵建設(shè)中基坑開挖是最重要的分項工程，技術(shù)含量和安全風(fēng)險都很大，所以要格外重視基坑開挖的施工工藝、技術(shù)的研究和總結(jié)，為以后的地鐵項目積累經(jīng)驗。

參考文獻：

［1］JGJ 80—91，高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 311—2013，建筑深基坑工程施工技術(shù)安全規(guī)范［S］.

The subway engineering foundation excavation and technical guarantee measures

Zhang Wenlong
（College of Building & Civil Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China）

Abstract：Taking Changzhou rail transit engineering at the first period as an example，the paper introduces basic foundation excavation principles，describes subway engineering foundation excavation technologies and technical demands，and puts forward corresponding quality and safety guaranteeing measures，which has accumulated construction experience of foundation excavation engineering in future.

Key words：foundation excavation，steel bearing，enclosure structure，technical measures

中圖分類號：TU463

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0130-02

收稿日期：2015-12-11

作者簡介：張文龍（1982-），男，在讀工程碩士