城市軌道交通地下車站深基坑施工技術(shù)

李曉明

中鐵十七局集團(tuán)有限公司 山西太原 030000

1 工程概況

廈門軌道交通1號(hào)線一標(biāo)一工區(qū)為“兩站兩區(qū)”，線路長2．36km。鎮(zhèn)海路站位于思明區(qū)鎮(zhèn)海路上，沿鎮(zhèn)海路呈西南-東北方向布置，車站兩端地勢高差較大，南北兩端相差9．1m。車站起點(diǎn)里程YDK0+729．247，終點(diǎn)里程YDK1+140．077，有效站臺(tái)中心里程YDK1+062．947，車站總長410．82m。

本站為地下兩層(局部地下三層)側(cè)式車站，底板埋深14．2m-23．5m；1-18軸為車站配線段，為地下二層閉合框架結(jié)構(gòu)，覆土2．5-5．5m；18-33軸為地下二層（局部三層）三柱四跨閉合框架結(jié)構(gòu)，覆土2．5-6．5m。基坑采用鉆(沖)孔灌注樁+內(nèi)支撐+鎖腳錨索體系。車站土石方量共有挖方12．84萬m3，其中石方量約 9．4 萬 m3。

2 施工要點(diǎn)

2.1 明挖基坑施工順序

基坑施工順序如下：交通疏解、管線遷改-→三通一平-→施做蓋挖范圍內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑中部臨時(shí)立柱樁-→施做冠梁、聯(lián)系梁、第一道鋼筋砼支撐、臨時(shí)路面鋪蓋系統(tǒng)-→施做剩余圍護(hù)樁、冠梁、第一道砼支撐，布設(shè)降水井-→分段開挖基坑，依次架設(shè)第二、三、四道鋼管支撐或錨索-→澆筑砼墊層、鋪設(shè)防水層、澆筑底縱梁、底板及邊墻-→待底板和側(cè)墻(梁)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第四道鋼管支撐-→拆除第三道鋼管支撐，施做余下邊墻防水層，澆筑邊墻、中柱及中板(梁)。-→待中板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除第二道鋼管支撐，施做頂板結(jié)構(gòu)及壓頂梁-→拆除第一道支撐，回填車站覆土，恢復(fù)路面交通-→拆除臨時(shí)路面、聯(lián)系梁、砼支撐、鑿除臨時(shí)立柱-→回填覆土、恢復(fù)路面，施工內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.2 圍護(hù)樁施工

（1）沖擊鉆施工工藝。折返段樁徑800mm的樁采用沖擊鉆成孔工藝施工。

（2）制作和埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒采用板厚為6-1mm鋼護(hù)筒，其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑40cm，埋設(shè)護(hù)筒時(shí)應(yīng)使護(hù)筒頂高出施工水位或地下水位1．5-2．0m，并高出施工地面0．3m，盡可能將護(hù)筒埋置在較堅(jiān)硬密實(shí)的土層中至少0．5m，在岸灘上埋設(shè)護(hù)筒時(shí)應(yīng)在護(hù)筒底口下及四周圍填粘土，并分層夯實(shí)，可用錘擊、加壓、震動(dòng)等方法下沉護(hù)筒。

（3）主要機(jī)具設(shè)備。

①鉆架。鉆架除應(yīng)有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，還應(yīng)考慮承受反復(fù)沖擊荷載的結(jié)構(gòu)剛度，如不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)采用纜風(fēng)或撐桿等加固，鉆架底座應(yīng)抄平、墊實(shí)，使之平穩(wěn)牢固，不產(chǎn)生位移和沉陷。

②鉆頭。鉆頭采用十字型沖擊鉆頭。鉆頭由錐身、刃腳和轉(zhuǎn)向裝置三部分組成。錐身提供鉆頭所必須的重量和沖擊動(dòng)能，錐身重量愈大，沖擊破碎能量愈大，鉆進(jìn)效率相應(yīng)提高，但應(yīng)考慮卷揚(yáng)機(jī)的起重能力。刃腳位于鉆頭的底部，是直接沖擊、破碎土巖石的部件。其下口應(yīng)用優(yōu)質(zhì)焊條堆焊耐磨層1mm厚，刃口角度應(yīng)視地層種類而變化，底刃中心宜略高，形成∮角。鉆巖時(shí)，其參考尺寸為：刃中角°α=90°，β=60°，∮=170°。弧形刃外壁傾角γ=15°。

③泥漿。泥漿在沖擊鉆孔中起護(hù)壁和懸浮鉆碴的作用。應(yīng)備用足夠的造漿優(yōu)質(zhì)粘土。泥漿的比重是泥漿與4攝氏度時(shí)同體積水的重量比。入孔泥漿的比重為1．1-1．3，孔底泥漿比重不宜大于：砂粘土 1．3 園礫土 1．4，巖石 1．2。

（4）鉆孔。①開鉆時(shí)鉆頭中心與樁位中心的偏差不得大于5cm?？變?nèi)應(yīng)先灌注泥漿，如孔中有水，可直接投放粘土，用鉆頭以小沖程反復(fù)沖擊造漿，使護(hù)筒底口以下2-3范圍內(nèi)的孔壁堅(jiān)實(shí)、不漏，并豎直園順，能起導(dǎo)向作用。④在圓礫土等松散層開孔或鉆進(jìn)時(shí)，可按1:1投入粘土和小片石（粒徑不大于15cm），用小沖程反復(fù)沖擊，使泥膏，片石擠入孔壁。③鉆進(jìn)過程中，必須勤松繩，少量松繩，防止打空錘，避免鋼絲繩承受過大的意外荷載而遭受破壞。勤取碴，使鉆頭能經(jīng)常沖擊新鮮地層。取碴后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)入新鮮泥漿以保護(hù)護(hù)筒內(nèi)水頭。④起落鉆頭時(shí)，速度宜均勻，不可過猛或驟然變速以免碰撞孔壁。⑤鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭的轉(zhuǎn)向裝置，使鉆頭在鉆進(jìn)中能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)現(xiàn)鋼絲繩磨損嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。鋼絲繩聯(lián)接不牢固時(shí)及時(shí)加固，以防掉鉆。

（5）檢孔。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)對(duì)孔位、孔徑、孔深和孔形等進(jìn)行檢查，孔位偏差不應(yīng)大于10cm，斜度不可大于1%，設(shè)計(jì)圖上未注明時(shí)，孔深允許偏差不可超過設(shè)計(jì)深度的-1%。

（6）清孔。清孔的目的是清除鉆碴和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過厚沉碴而降低樁的承載力，清孔時(shí)先用取碴筒初清，盡量讓大顆粒沉碴取干凈，然后用空氣吸泥機(jī)清孔。

2.3 車站基坑土石方開挖

（1）施工順序。基礎(chǔ)土石方開挖遵循“縱向分段、豎向分層、由上至下、先支后挖”的施工原則，豎向從上至下分層進(jìn)行，縱向形成臺(tái)階，橫向先挖北側(cè)土體，再挖南側(cè)土體。開掘時(shí)根據(jù)工程規(guī)定，進(jìn)行基坑排水作業(yè)，進(jìn)行極限防護(hù)作業(yè)。根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖，基坑的曝光時(shí)間不允許超過24h。實(shí)際的工程考慮剖面的變化，變形，跨度等要素，根據(jù)實(shí)際的狀況分成兩段，與支持位置調(diào)整各段開掘長。

挖孔的底到20厘米以上的部分是機(jī)械停止挖的，其厚度的泥土層采用的是人工挖掘，設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)坑最后是馬上基礎(chǔ)坑的底部平坦，有關(guān)人員有必要驗(yàn)證后，基礎(chǔ)坑施工墊，防水層，底板。

（2）土方開挖。土石方開挖按“分層臺(tái)階法”(如圖1所示)采用反鏟挖掘機(jī)直接開挖，深層土方開挖采用臺(tái)階反鏟接力的方法將土方轉(zhuǎn)至地面自卸汽車裝車外運(yùn)。每臺(tái)階每層計(jì)劃配備2臺(tái)斗容量為2m3的反鏟挖掘機(jī)挖土轉(zhuǎn)運(yùn)。

每個(gè)臺(tái)階每層土石方按“先中間成槽后向兩邊擴(kuò)展”的順序進(jìn)行開挖，每層開挖至設(shè)計(jì)鋼支撐底下0．5m時(shí)停止開挖，嚴(yán)禁超挖，及時(shí)按設(shè)計(jì)架立鋼管支撐，并對(duì)鋼管支撐預(yù)加軸力，減少支護(hù)前圍護(hù)樁體的變形。在該層支撐完成后方可進(jìn)行下層土方開挖。

根據(jù)基坑監(jiān)測設(shè)計(jì)方案，基坑開挖前要作好各種類型的測點(diǎn)布置并測得各測點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)。開挖過程中，加強(qiáng)觀察和監(jiān)控量測工作，以便發(fā)現(xiàn)安全隱患，通過監(jiān)測反饋及時(shí)調(diào)整施工方案，確保基坑安全。

（3）石方爆破。爆破工程師根據(jù)爆破方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場環(huán)境情況布置孔位，用油漆作標(biāo)記。測量、記錄后交由鉆孔班鉆孔。布孔注意藥量在空間的均勻分布，因此孔應(yīng)交錯(cuò)布置，深淺相宜，以加強(qiáng)破碎效果。

鉆孔質(zhì)量直接關(guān)系到爆破作業(yè)的成敗安危，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工。

按設(shè)計(jì)要求鉆孔，保證孔深和方向，吹凈余灰，及時(shí)驗(yàn)收，注意保護(hù)，并注明廢孔。驗(yàn)收完畢后應(yīng)在孔口堵塞稻草或廢紙，防止沙粒入孔。布孔需標(biāo)明孔深、藥量及段別，并校核最小抵抗線。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 采用先進(jìn)施工技術(shù)和機(jī)械

在許多先進(jìn)的工程技術(shù)和設(shè)備使用中，深坑工程基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化工程。深基坑工程由于施工現(xiàn)場小，挖掘深度大，在施工過程中向機(jī)械工人提出了更高的要求。在施工階段，要合理采用施工設(shè)備，以保證施工效率的提高。作為填埋工程的一環(huán)，根據(jù)軌道交通的地質(zhì)特征，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)械，控制作業(yè)時(shí)間。

3.2 提升深基坑施工管理水平

為了保證工程中機(jī)械能充分發(fā)揮作用，應(yīng)做好工程中的管理水平，提高工程的進(jìn)度和安全系數(shù)。在深基坑工程中，能夠有效地降低在施工中發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。為了提高管理人員的能力，企業(yè)必須定期組織管理人員學(xué)習(xí)。嚴(yán)格制定管理職的招聘流程，具備適當(dāng)?shù)馁Y質(zhì)。

3.3 基坑降水及開挖控制

基坑進(jìn)行挖掘的過程中，基坑施工順序的主要車站，主體的分裂結(jié)構(gòu)特征也總施工進(jìn)度的部署情況來了，土方挖掘的過程中，必須遵守“圖表、分裂、對(duì)稱、日落”等的點(diǎn)是，必須遵守“豎個(gè)別，縱向，分裂，先挖支后”等一系列原則。冠梁的制作強(qiáng)度由施工公司挑洞支撐，土方則為防止墻壁屋頂?shù)淖兾?，防止面團(tuán)產(chǎn)生裂痕而進(jìn)行支援。

4 結(jié)語

城市軌道交通地下車站通常建設(shè)在市區(qū)交通干線、在其路面以下或是在道路一邊區(qū)域，在附近建筑較密集、地下管道錯(cuò)綜復(fù)雜的條件之下，基坑安全職責(zé)相對(duì)較大。杭州城市軌道交通地下安全事故為城市軌道交通地下作業(yè)、監(jiān)理機(jī)構(gòu)敲響了警鐘，因此，需規(guī)定現(xiàn)場安全作業(yè)人員熟知并了解該項(xiàng)目安全監(jiān)理作業(yè)的側(cè)重點(diǎn)以及其難點(diǎn)，給出了預(yù)控的手段，預(yù)控安全問題的出現(xiàn)。尤其是在深基坑挖掘的環(huán)節(jié)，很容易出現(xiàn)有對(duì)應(yīng)的問題，廣大監(jiān)理人員也應(yīng)當(dāng)充分注重這樣的一個(gè)問題，并強(qiáng)化對(duì)其的控制力度。