地鐵車站明挖施工技術(shù)控制要點(diǎn)

趙小兵

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 100144）

自我國加入世界貿(mào)易組織以來，國民經(jīng)濟(jì)水平飛速提升，城市化建設(shè)也迎來了高峰，傳統(tǒng)的城市交通系統(tǒng)已然無法滿足社會(huì)需求。地鐵是現(xiàn)代化城市交通中常用的一種運(yùn)輸工具類型，其在1965年正式引入我國，隨后急速擴(kuò)展，成為當(dāng)代社會(huì)最關(guān)鍵的交通工具。與其他城市交通工具相比，地鐵不僅運(yùn)行速度快、容量大、不易擁堵且可能造成的噪聲污染與生態(tài)污染也極少。地鐵交通中的關(guān)鍵性構(gòu)成是地鐵車站，具備分布廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工規(guī)模大、難度高等一系列特征。地鐵車站承擔(dān)著交通樞紐的作用，其施工質(zhì)量不僅影響著地鐵運(yùn)行效率，更關(guān)系著社會(huì)安全。明挖施工技術(shù)是近年來國際社會(huì)中廣泛使用的一種地鐵車站施工技術(shù)，分析地鐵車站明挖施工技術(shù)要點(diǎn)，具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 地鐵車站明挖施工概述

1.1 地鐵車站明挖施工的特點(diǎn)

明挖施工技術(shù)是應(yīng)用于軟土地下施工的最基本方法，其主要是指從地表向下開挖基坑或塹壕，直到工程設(shè)計(jì)標(biāo)高后，自基底由下向上順序施工，完成地下工程主體結(jié)構(gòu)后進(jìn)行土方回填的地下施工方法。明挖施工技術(shù)形成已久，且具有廣泛的應(yīng)用范圍，截至到目前，明挖施工成為地鐵車站工程建設(shè)中的最常用方法之一。與其他施工技術(shù)相比，明挖施工不僅操作簡(jiǎn)單、工期短，還具有主體結(jié)構(gòu)受力情況好以及施工面多等特點(diǎn)，這有益于施工單位更好的控制工程總體造價(jià)與工程品質(zhì)。但是，明挖施工的缺點(diǎn)也是明顯的，如施工過程需要極大的施工場(chǎng)地、阻斷交通時(shí)間長(zhǎng)等，這使得明挖施工技術(shù)在現(xiàn)代化城市中應(yīng)用存在困難。

1.2 地鐵車站明挖施工的方法

明挖施工技術(shù)及其應(yīng)用的歷史悠久，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新與建筑工程施工工藝的持續(xù)精進(jìn)，地鐵車站明挖施工技術(shù)也隨之進(jìn)步，截至到目前，地鐵車站明挖施工法主要包括3種。懸臂支護(hù)法開挖、放坡開挖法以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與應(yīng)用特點(diǎn)，筆者重點(diǎn)分析了第3種地鐵車站明挖法，即圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法是施工人員為應(yīng)對(duì)較深基坑而發(fā)展出的綜合性明挖施工技術(shù)。若施工要求基坑的深度較大時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生數(shù)值較高的土體側(cè)壓力，為確保土地穩(wěn)定性、避免發(fā)生土地坍塌等問題，技術(shù)人員必須有針對(duì)性地采用支護(hù)方法、設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于具體的操作工序而言，技術(shù)人員必須充分掌握支撐結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、層數(shù)和間距等技術(shù)指標(biāo)，就水平支撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用情況、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)化等進(jìn)行精準(zhǔn)的力學(xué)計(jì)算，以妥善組織開挖。從過往實(shí)踐可以看出，圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法重點(diǎn)適用于埋設(shè)位置深、邊坡土體穩(wěn)定性不足且外側(cè)壓力大的地下工程施工中。與此同時(shí)，施工技術(shù)人員還需定期或不定期的監(jiān)測(cè)支撐狀態(tài)，與其他支撐方法相比，水平支撐具備諸多方面的優(yōu)勢(shì)，不僅施工的可靠性和安全性強(qiáng)、墻體不易發(fā)生位移，且突破基坑開挖深度的限制。通常情況下，水平支撐主要包括3種形式，分別是橫撐、角撐和環(huán)梁支撐。角撐適用于平面矩形圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑拐角或斷面變化位置，而矩形中長(zhǎng)度較短的一邊則采用橫撐方法。環(huán)型支撐重點(diǎn)適用于平面環(huán)形同護(hù)結(jié)構(gòu)。若基坑具有較寬的橫向距離，施工單位應(yīng)添加中間支柱，以在最大程度上維護(hù)基坑及其土體的穩(wěn)定性。

2 地鐵車站明挖施工技術(shù)的控制要點(diǎn)

2.1 基坑開挖

基坑開挖是地鐵車站明挖施工中的首要步驟。從時(shí)空效應(yīng)原理出發(fā)，地鐵車站明挖施工中的基坑可分為多種情況，具體包括縱向分段開挖、豎向分層開挖、對(duì)稱開挖、平衡開挖以及限時(shí)開挖等。若分塊進(jìn)行基坑開挖操作時(shí)，技術(shù)人員必須嚴(yán)格依照由上到下的順序，同時(shí)嚴(yán)格控制放坡的坡度，通常情況下，該坡度可設(shè)置為1∶1.5左右。當(dāng)明挖施工達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)適當(dāng)縮減放坡的坡度，并每隔一層設(shè)置一個(gè)臺(tái)階。與此同時(shí)，施工單位還需嚴(yán)格根據(jù)明挖施工速度，提前備好基坑土體的支撐材料或墊塊等。待完成上述一系列步驟后，需妥善裝備好鋼管。

2.2 旋噴樁施工

地鐵車站的旋噴樁施工步驟主要包括鉆機(jī)就位、鉆孔、插管、噴射注漿、提升注漿管與沖洗。第一，鉆機(jī)就位。鉆機(jī)是旋噴樁施工中的主要設(shè)備，必須嚴(yán)格依照原有的工程設(shè)計(jì)方案并將其裝置在相應(yīng)的孔位上，確保鉆桿頭與孔位的中心位置一致。鉆機(jī)初步安裝后繼續(xù)進(jìn)行水平方向的位置矯正，以促使鉆孔具備符合規(guī)范的垂直度。第二，鉆孔。鉆孔施工通常采用地質(zhì)鉆機(jī)，應(yīng)在最大程度上減少鉆孔位置的偏移度，確保位置誤差維持在0.5 cm以內(nèi)。第三，插管。這一工序發(fā)生在鉆孔之后，技術(shù)人員應(yīng)尤其注意按照分段式與豎向原則將巖芯管抽出，后準(zhǔn)確插入二重噴射注漿管。為確保插管施工的質(zhì)量，施工人員應(yīng)將插管與射水同時(shí)進(jìn)行，將水壓調(diào)整至1 MPa以下。若超出該極限值，則易導(dǎo)致鉆孔四壁發(fā)生射塌現(xiàn)象。第四，噴射注漿。在完成插管操作且確保注漿管已到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，施工人員即可開展噴射注漿，通常情況下，噴射注漿的順序應(yīng)由下至上。當(dāng)噴射至樁底位置時(shí)，為確保注漿品質(zhì)，應(yīng)選擇邊旋轉(zhuǎn)邊噴射的方法，維持這一操作達(dá)到1 min，然后逐步向上提升，同樣采用邊噴射邊旋轉(zhuǎn)的方法。與此同時(shí)，施工人員還需實(shí)時(shí)監(jiān)督相關(guān)注漿噴射指標(biāo)，如注漿流量、漿液初凝時(shí)間、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度和風(fēng)量等，從而形成科學(xué)合理的施工曲線圖。第五，提升注漿管。當(dāng)組織開展深層噴射施工時(shí)，應(yīng)隨之進(jìn)行注漿管的旋轉(zhuǎn)與提升，這能夠在較大程度上避免注漿管被扭斷。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，鉆桿的提升與旋轉(zhuǎn)必須要保持連續(xù)性，不可隨意暫停甚至中斷。

2.3 防降水施工

防降水漏水是地鐵車站工程建設(shè)中的重要問題，不僅直接影響著工程建設(shè)品質(zhì)，還關(guān)系著地鐵交通的有序運(yùn)行與安全性。所以，在地鐵車站施工過程中，施工單位必須將防降水漏水工作置于關(guān)鍵性位置。基于過往經(jīng)驗(yàn)可知，防降水施工的原則應(yīng)是“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地治理”，具體來說，可從以下4個(gè)方面著手：首先，加強(qiáng)地鐵車站施工的安全管理，定期或不定期的檢測(cè)施工指標(biāo)，以預(yù)防降水對(duì)施工作業(yè)和基坑開挖造成的消極影響；其次，加強(qiáng)剛性結(jié)構(gòu)自防水施工，同時(shí)輔之以柔性防水技術(shù)，做好施工縫防水，從而全方位地保障施工安全、避免受到降水漏水問題的困擾；然后，充分考察施工現(xiàn)場(chǎng)的氣候、季節(jié)和地質(zhì)水文情況，科學(xué)編制防降水施工方案；最后，嚴(yán)格依據(jù)國家水源保護(hù)規(guī)范開展工程施工中的抽水工作，維護(hù)防降水施工并避免破壞其與外界環(huán)境之間的平衡。

3 結(jié)語

綜上所述，地鐵車站作為現(xiàn)代城市交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的重要樞紐，其集合了市政工程、地下商場(chǎng)以及通道轉(zhuǎn)運(yùn)的多重作用。明挖施工技術(shù)是地鐵車站施工中的關(guān)鍵性技術(shù)，施工企業(yè)及其技術(shù)人員應(yīng)緊密結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文、氣候與季節(jié)情況，靈活運(yùn)用開挖方法，并做基坑開挖與結(jié)構(gòu)防滲漏水施工，以確保地鐵車站工程結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。