地鐵工程深基坑開挖圍護結構及其施工安全質量的分析

周誠

摘要：伴隨著市場經濟的不斷發(fā)展和進步，地鐵工程深基坑開挖維護結構受到了廣泛關注，施工部門要積極建立健全科學化施工管理方案，建立健全完整的管控體系，有效實現(xiàn)施工管理水平的全面進步。本文結合案例對地鐵工程深基坑開挖圍護結構處理原則和施工技術展開了討論，僅供參考。

Abstract： With the continuous development and progress of the market economy， the excavation and enclosure structure of the deep foundation pit of the subway project has received extensive attention. The construction department should actively establish and improve the scientific construction management plan， establish a sound and complete management and control system， and effectively realize the comprehensive progress of the construction management level. This paper discusses the treatment principle and construction technology of the deep foundation pit excavation and enclosure structure of the subway project with reference to the case， for reference only.

關鍵詞：地鐵車站；深基坑；開挖；圍護結構；施工技術

Key words： subway station；deep foundation pit；excavation；enclosure structure；construction technology

中圖分類號：U231+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）03-0093-03

1 案例

呼和浩特市城市軌道交通1號線一期1工程項目是內蒙古自治區(qū)第一條新建地鐵項目，車站規(guī)劃周邊居住用地和商用區(qū)域，我單位承建的15標段工程項目中，西龍王廟主變電所土建工程為地下三層結構，采用明挖法施工，主體基坑包括深基坑和淺基坑兩部分，其中深基坑長度約56m，寬度為26.2～28.5m，坑深14m，主體結構底板位于礫砂層。深基坑采用0.8m厚地連墻圍護型式，地連墻嵌固深度為15.1m，其中嵌固深度9.5m以下為素混凝土墻，墻底位于粉質粘土層。深基坑支撐采用1道混凝土支撐+2道鋼支撐體系，支撐中間用臨時格構柱豎向支撐，結構外設置全外包防水層。

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2 地鐵車站深基坑開挖圍護結構處理原則

在地鐵深基坑開挖圍護結構處理的過程中，要按照標準化流程進行支護結構選型管理，從根本上維護處理效果，為全面夯實維護管理工作奠定基礎，要結合處理要求秉持安全性原則，按照標準化流程約束具體工作。

①保證基坑的安全性，并且將其作為選型管理工作的重點，因為地鐵深基坑工程項目綜合性具有一定的優(yōu)勢但是也存在相應的風險問題，這就需要相關技術人員在選型工作開展的過程中在理論基礎上結合施工經驗和技術能力對具體問題展開具體分析，充分研究基坑基礎性結構的同時，有效選擇穩(wěn)定性和可靠性較好的施工方案。最重要的是，在差異化城市體系內，要結合地質構成的差異建立完整的工程范圍管理機制，并且全面落實系統(tǒng)化維護管理工作流程。

②要確?；娱_挖維護結構能便于施工，在施工項目運行過程中，施工便利性較為關鍵，施工單位要采取更加有效且完整的施工方案，積極建立健全統(tǒng)籌性較好的高標準組織施工體系，從而減少工程項目費用支出，為系統(tǒng)化提高管理工作的實效性水平奠定基礎。也就是說，施工單位要在理論基礎上結合施工經驗和施工工藝要點提升檢查工作效率，夯實管理基礎和質量基礎，有效提高深基坑開挖圍護結構施工水平。

③在基坑維護結構處理工作中，要秉持因地制宜的管控標準，合理性提高支護方案的實效性，選擇的標準會存在一定的差異，這就需要施工單位結合實際需求進行地質條件和開挖深度的篩選，有效建立健全合理性的施工監(jiān)督管理控制體系，為全面提升深基坑開挖圍護結構質量奠定堅實基礎，促進管理效率的進一步優(yōu)化。

3 地鐵工程深基坑開挖圍護結構施工技術

在深基坑開挖圍護結構施工項目中，要按照標準化施工技術要點夯實項目流程，確保施工技術能發(fā)揮其實際價值，且能有效提升基坑開挖圍護結構的實際質量，減少施工失誤對整體質量造成的影響，促進項目質量和進程的全面進步[1]。

3.1 掌握基本情況

在地鐵車站深基坑開挖圍護結構處理工作中，要對施工過程有明確的認知，任何具體的施工環(huán)節(jié)都會對施工最終的結果產生影響，這就需要施工單位對施工細節(jié)進行綜合監(jiān)測和管理，尤其是施工項目周圍的地下水情況。本工程根據巖土工程勘察報告，勘察期間地下水位埋深5.66～6.37m，地下水位高程為1045.21～1045.92。地下水的補給來源主要為人工降水垂直入滲補給，其次為地表水的入滲補給和灌溉補給。場區(qū)內地下水流向總體自東北向西南流動。地下水的排泄方式主要為人工開采和自然排泄，人工開采主要以農田灌溉、工業(yè)用水、生活用水為主；自然排泄包括蒸發(fā)及向下游側向流出。

整體水位呈現(xiàn)出周期性變化，季節(jié)影響因素重要性較大，在豐水期水位會有所上升，在枯水期水位自然下降。值得一提的是，工程項目開挖前地下水要進行有效降水處理，保證水位降低到開挖面以后才能進行開挖處理。

3.2 優(yōu)化開挖處理

①在對整體施工環(huán)境和基礎參數進行全面分析后，施工單位要結合施工設計圖紙建立完整的施工規(guī)劃，按照標準化施工流程完成施工工作，有效提升施工管理的實效性，也為開挖處理效率的合理性升級奠定基礎。尤其是在土方開挖過程中，要利用支撐架設處理方式完成基礎性施工過程，有效提升設計項目的實際效果。

②最重要的是，在土方施工時，要利用分層分段的處理和開挖模式，有效將開挖過程和支護過程進行融合管理，從而判定具體的實際工作質量，避免超挖問題造成不必要的影響。但是，在開挖處理工序中，要結合開挖長度進行控制，結合深基坑坡度和深度建立對應的分析方案，并且分段開挖長度和規(guī)范規(guī)定也要相匹配。也就是說，只有保證長度參數能在約束的監(jiān)督管理范圍內，才能有效提升工程項目的實際應用效率和質量水平。

③分層分段開挖時，盡量壓縮位于各層支撐架設標高處的延米長度，以及時架設支撐，減少基坑向坑內收斂變形。支撐架設盡量縮短時間，并保證支撐的架設質量，確?；娱_挖安全?；娱_挖從上到下依次進行，每次開挖至支撐設計軸線下50cm時及時架設支撐?；拥拈_挖深度應嚴格按照設計圖中給出的標高進行，嚴禁超挖。挖至設計標高后應及時平整基坑，疏干坑內積水，及時施做墊層。

3.3 處理降水問題

①為了保證深基坑開挖圍護結構施工質量，要結合實際施工方案建立對應的管控機制，有效提升整體施工水平。尤其是在深基坑施工降水過程中，降水的實際速率要滿足施工要求，維護地表處理機制和建筑物、管線管控工作的基本質量?；娱_挖前做好施工降水并在開挖過程中加強地下水位監(jiān)測，同時坑內要派專人對開挖暴露出的連續(xù)墻進行排查，有滲漏水情況及時引排、封堵。要結合實際質量方案嚴格監(jiān)督和監(jiān)測工程項目周邊事物，并且保證降水處理工作的標準化水平，只有維護水位基礎參數才能從根本上提高地鐵車站深基坑開挖圍護結構施工項目的質量。

②西龍王廟主變電所基坑降水采用在坑內疏干降水方案，要求主體結構施工中地下水位降至基底下1.0m（需考慮基坑底集水坑、廢水池和下翻梁）且必須在基坑開挖前15～20天進行，施工開挖必須保持無水作業(yè)，待主體結構及抗浮梁施工完畢后方可停止降水。西龍王廟主變電所抗浮水位為1048.6m，抗浮水位取地面以下1.4m左右；本工程地下水類別主要為潛水，結合相關條件采用管井井點降水措施。

③疏干井必須在基坑開挖前15～25天開始疏干，保證基坑在沒有明水的條件下開挖土方。疏干施工工藝流程為：測量放線→埋設護筒→鉆機就位→鉆至井底→沉沙孔鉆進→清孔→下放濾管→回填濾料→洗井→安裝抽水機調試、抽水→疏干任務完成→拆除疏干井→退場。

④疏干井構造。

1）井口：疏干井及觀測井井口應高于地面以上0.3m，以防止地表污水滲入井內。

2）井壁管：疏干井井壁管采用螺旋鋼花管（Φ273），兩鋼管連接處采用單面滿焊連接方式，螺旋鋼花管外側包扎雙層80目紗網，以免涌砂埋泵。觀測井井壁管全孔采用花管，井壁管外徑均為380mm，花管采用混凝土預制濾管，濾管每節(jié)長0.9m，下放井管時，兩濾管接縫處用編織袋包扎嚴實，以免涌砂埋泵。

3）濾料圍填：疏干井、觀測井井壁管與孔壁之間全孔圍填濾料，濾料為直徑5～10mm的機碎石。

4）封孔：為防止地面污水和雨水的滲入，在礫料的圍填面以上必須采用優(yōu)質粘土圍填至地表并夯實，并做好井口管外的封閉工作。

⑤成井技術要求。

1）井口高度：井口應高于地表以上0.30m，以防止地表污水滲入井內；2）圍填濾料：濾料填至自然地面以下1m；3）粘土封孔：在濾料圍填面以上采用粘土填至地表并夯實，并做好井口管外的封閉工作。4）成孔偏差：井孔的平面誤差

≤1.0m，井深（孔深）偏差≤+50cm；井孔應圓正。5）井管偏差：井身應圓正，上口保持水平，井管的頂角及方位角不能突變，井管安裝傾斜度不能超過1度；井管截面尺寸偏差≤±2mm，井管長度偏差≤±20cm。6）出水含砂量：抽水穩(wěn)定后，出水含砂量不得超過10萬分之一（體積比）；7）井內水位：抽水穩(wěn)定后，觀測井井內的水位應處于安全水位以下。

3.4 優(yōu)化監(jiān)測流程

在對深基坑開挖圍護結構施工項目予以集中監(jiān)督和管理的過程中，要結合施工流程建立對應的管控方案，確保能對施工流程中的每個細節(jié)進行監(jiān)督和管控，從而提升監(jiān)測效果。本項目基坑開挖深度寬度較大，與第三方施工監(jiān)測部門簽訂配合協(xié)議，以施工監(jiān)測為手段，合理安排施工順序，確?；娱_挖安全有序、均衡高效。另外，在施工監(jiān)測工序內，要結合周邊建筑物維護管線處理過程，對管線進行沉降管控，并且有效提升支撐體系軸力的管控，建立完整的施工監(jiān)測和施工安全監(jiān)管結構，保證地鐵車站深基坑開挖圍護結構施工能按照標準化流程有序開展。

3.5 開挖步驟

從現(xiàn)場實際出發(fā)，開挖應保持均勻、平衡、對稱開挖，以使土體開挖過程中和開挖后應力釋放均勻，保證基坑的安全。遵循“由上而下、豎向分層、縱向分段、中間拉槽、先支撐、后開挖”的原則，本工程根據支撐道數和開挖深度，在主體基坑內，采用分4層后退的開挖方法進行開挖，每層開挖土方厚度不大于4m。沿西龍王廟主變電所縱向布置三組作業(yè)機械。

第一組作業(yè)面：在基坑頂部設置一臺中型挖掘機，用于將土方直接裝入運土車；第二組作業(yè)面：挖機位于基坑內第二個臺階，設置兩臺小型挖機，用于倒用第三個臺階上的土方；第三組作業(yè)面：位于基坑內第四個臺階，設置兩臺小型挖機，由基底土方向第三個臺階倒土。

基底上300mm厚土方由人工進行清底，嚴禁超挖。墊層施工應快速及時，確?；准皶r封閉。施工過程中動態(tài)坡度控制為1：2.0，層間留設臺階，平臺寬度4～6m，使總開挖坡度控制在1：1～1：2左右，以保證邊坡穩(wěn)定。每個施工作業(yè)面區(qū)域內進行分層、分段開挖，每段開挖中又分層、分塊實施，每塊先挖中間再挖兩側，每層開挖結束，立即安裝鋼支撐并施加預應力。

基坑開挖放坡根據以往經驗，分層開挖放坡控制在1：1～1：2左右，總坡應控制在1：1以上，平臺寬度控制在4～6m左右。對于雨季施工，或由于其他原因每段基坑開挖之間間隔時間較長時，坡面覆蓋彩條布，減少雨水滲入，確保土坡穩(wěn)定。有格構柱處開始施工時需派專人盯控，防止挖機碰撞格構柱。（圖2）

為保證西龍王廟主變電所主體基坑開挖過程的安全，防止因連續(xù)墻接縫施工質量問題導致基坑突水、涌砂等安全事件的發(fā)生，在基坑開挖前應遵循開挖必檢、檢后必處的“掏槽檢縫”制度。所有地連墻接縫位置在地下水位以下的采用挖機結合人工開挖的方式對地連墻掏槽，挖機負責開槽，人工負責清理。掏槽檢縫每層厚度取1.5m，掏槽寬度為1m（詳見圖3），掏槽檢縫應確保超前于土方開挖面，檢縫完成，質量缺陷處理完成后在進行開挖。

3.6 土方開挖

西龍王廟主變電所主體結構土方開挖分四層開挖至基坑底：

第一層：開挖至第一道砼支撐底部下0.5m，施工墻頂冠梁與混凝土支撐；說明：基坑開挖前準備好開挖機械、鋼支撐以及備好各種應急物資。做好地面排水溝及防護欄桿。冠梁上沿基坑側設置護欄，以保證人員通行。第二層：開挖至第二道鋼支撐底以下0.5m，安裝第二道支撐；第三層：開挖至第三層鋼支撐底以下0.5m，安裝第三道鋼支撐；第四層：開挖至坑底標高上0.3m，人工挖至基坑底設計標高。

說明：采用人工配合機械開挖，嚴格控制最后一次開挖，嚴禁超挖（清底）。

3.7 深基坑安全通道設置

針對施工危險源情況及可能發(fā)生的突發(fā)事件，在基坑開挖時必須設置應急逃生通道，保證突發(fā)事件的緊急情況下施工人員的順利自救逃生。

①基坑范圍以外地面主要利用既有硬化場地設置，逃生通道最小寬度不得低于1.5m。②基坑開挖過程中，在兩端的端頭井和基坑中部各設置一處應急逃生通道，逃生通道采用鋼制籠梯，寬度為1.2m，籠梯頂部用焊接固定于冠梁的預埋鋼筋上，自上而下間隔5m采用鋼筋焊接固定在連續(xù)墻預埋的鋼筋上，最底部籠梯與基底填充密實，保證爬梯整體穩(wěn)定性。③逃生通道應做好逃生方向標志，逃生通道一直延伸到圍擋大門口或施工場地內空曠地帶逃。④逃生通道在施工過程中嚴禁機械、物資等堵塞，如必須堵塞時可在旁邊設置臨時逃生通道，以保證發(fā)生施工時人員及時疏散確保安全。

4 結束語

總而言之，在對地鐵深基坑開挖圍護結構施工項目進行監(jiān)督和管理的過程中，要充分結合周邊環(huán)境對建筑過程予以判定，維護基坑結構管理效率，提升地鐵車站基坑施工順序的合理性，保證基坑處理工序和結構方案應用的完整程度，也要嚴格監(jiān)督管理變形過程，減少地質條件對整體施工項目質量造成的影響，提高施工管控工作的合理性和質量水平，為地鐵深基坑開挖圍護結構施工全面優(yōu)化奠定堅實基礎。

參考文獻：

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