淺議明挖地鐵車站深基坑施工技術(shù)應(yīng)用

智學(xué)民

摘要：地鐵車站主體結(jié)構(gòu)是否能夠順利實(shí)施，涉及深基坑作業(yè)。深基坑是系統(tǒng)工程，指開挖深度超過5m（含5m）的基坑的土方開挖、支護(hù)、降水工程;具有綜合性強(qiáng)、區(qū)域性強(qiáng)、個(gè)性強(qiáng)、時(shí)空與環(huán)境效應(yīng)及支護(hù)體系臨時(shí)性特點(diǎn)，施工時(shí)必須監(jiān)測。

Abstract： Whether the main structure of the subway station can be implemented smoothly involves deep foundation pit operations. Deep foundation pit is a systematic project， which refers to excavation， support and precipitation engineering of foundation pits with excavation depth exceeding 5m （including 5m）; it has strong comprehensive and regional characteristics， strong personality， space-time and environmental effects and temporary support. It must be monitored during construction.

關(guān)鍵詞：深基坑;開挖;支護(hù);降水;監(jiān)測

Key words： deep foundation pit;excavation;support;precipitation;monitoring

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）25-0215-03

0? 引言

深基坑包括降水、支護(hù)、開挖及監(jiān)測。為創(chuàng)造干地作業(yè)條件，開挖前提前降水，地下水位變化導(dǎo)致土體變形，對建（構(gòu)）筑物和地下管線產(chǎn)生影響，危及使用及安全;支護(hù)體系安全儲(chǔ)備小，存在較大風(fēng)險(xiǎn);開挖不合理導(dǎo)致支護(hù)體系變形過大、失穩(wěn)引起基坑破壞;監(jiān)測能及時(shí)發(fā)現(xiàn)降水、支護(hù)及開挖時(shí)存在的問題并加以解決。

明挖地鐵車站多為地下二層島式結(jié)構(gòu)，順做法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐，地質(zhì)條件多為砂土地層，深約15m。

1? 降水

系統(tǒng)包括潛水泵與管井，重點(diǎn)是替漿清孔與洗井。

1.1 基本要求

①管井井點(diǎn)降水提前20天進(jìn)行，保持坑內(nèi)水位低于開挖面1m。

②井點(diǎn)間距15m，數(shù)量及抽水強(qiáng)度根據(jù)地層含水量調(diào)整。

③降水井Ф350mm，孔深至基底下8m;Ф219mm鋼管井管、濾管及沉砂管?？油庥^測井Ф300mm，Ф108mmPVC井管。砂礫濾料5～10mm。

④潛水泵揚(yáng)程大于40m，流量20m3/h。

1.2 工藝流程

施工準(zhǔn)備→鉆孔→清孔→安放井管→回填濾料→封口→洗孔→安裝水泵→試抽水→正常工作→填埋井管→封井

1.3 方法及技術(shù)質(zhì)量

①泥漿護(hù)壁循環(huán)成孔;泥漿濃度符合護(hù)壁及清孔

要求。

②保證孔深及垂直度，確保井管順利安裝。

③安管前替漿清孔，保證井管垂直度及鋼筋骨架連接牢固;安管時(shí)不能轉(zhuǎn)動(dòng)或上下串動(dòng)，防止濾網(wǎng)破損。

④安管后用砂礫在濾網(wǎng)與井管周圍回填密實(shí)，井口3米黏土回填夯實(shí);泥漿泵沖清水與空壓機(jī)抽水洗井，清除孔壁、孔內(nèi)和透水層中泥漿。洗井前后兩次抽水量相差小于15%，洗井后沉渣不上升。

⑤安裝水泵前測井深、沉渣厚度;洗井合格后，用纜繩將水泵吊入井內(nèi)。潛水電機(jī)、電纜和接頭絕緣，配置保護(hù)開關(guān)。安完后做單井試驗(yàn)性抽水，確定其出水量和降水深度。

⑥更換新水泵前清洗濾井、沖除沉渣。

1.4 降水要求

降水與開挖同向;避免降水速度過快引起孔內(nèi)涌水;井管隨開挖進(jìn)度分段拆除。降水時(shí)，測量每口井流量與水位。坑內(nèi)外設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，觀測降水時(shí)對周圍環(huán)境和基坑影響。

2? 支護(hù)體系

設(shè)四道支撐：第一道混凝土支撐;第二～四道鋼支撐（Ф800mm，壁厚16mm）。

鋼支撐位置挖出后及時(shí)安裝架設(shè)、施加預(yù)應(yīng)力;先撐后挖，開挖一段支撐一段。

2.1 鋼支撐安裝

①一端固定端，一端活動(dòng)端，中間為標(biāo)準(zhǔn)管節(jié);坑外分段拼裝。

②接長時(shí)，接頭處焊法蘭盤和鋼肋板，螺栓擰緊。

③整體兩點(diǎn)吊裝，吊點(diǎn)距端部0.2L。

④安裝容許偏差

1）兩端標(biāo)高差小于2cm及支撐長度1/600。

2）撓曲度小于支撐長度1/1000。

3）水平軸線偏差小于3cm。

4）中心標(biāo)高及同層支撐頂面標(biāo)高偏差±3cm。

⑤各節(jié)點(diǎn)連好后施加預(yù)應(yīng)力;兩端設(shè)支托或吊掛，防止圍護(hù)變形或施工撞擊脫落。

2.2 軸力施加

2臺標(biāo)定合格的200T千斤頂。千斤頂分級施加支撐軸力，一次施加大于設(shè)計(jì)值40%，后按設(shè)計(jì)值20%逐級增加;施加預(yù)應(yīng)力后再次加固，端板處空隙用細(xì)石混凝土填實(shí)。

2.3 技術(shù)及質(zhì)量安全

①支撐位置墻面處理，支撐頂端及墻面受力均勻。

②架設(shè)前控制好端頭托架標(biāo)高，確保各支點(diǎn)在同一水平線;端部斜支撐焊好端面與三角鋼板撐座。

③安裝時(shí)端頭、支撐、千斤頂各軸線在同一平面，對角順序扳緊法蘭螺栓。

④檢查安裝節(jié)點(diǎn)焊接質(zhì)量及時(shí)加焊，合格后施加預(yù)應(yīng)力;結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)再檢查一遍，確保安全可靠。預(yù)應(yīng)力施加用超高油壓泵站控制油壓千斤頂，精度值±3T。

⑤加力前設(shè)定支撐軸力監(jiān)測點(diǎn)，取得初始讀數(shù)后加力;加力后測試實(shí)際預(yù)加力，控制預(yù)加力施加準(zhǔn)確。按設(shè)計(jì)分級加載和現(xiàn)場觀測墻體加載反應(yīng)確定加載速度。

⑥施加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值后塞緊鋼楔塊再拆除千斤頂。

⑦預(yù)加力后，開挖時(shí)禁止碰撞鋼支撐;定期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)補(bǔ)加預(yù)應(yīng)力。

⑧預(yù)應(yīng)力加設(shè)前后12h內(nèi)，加密監(jiān)視頻率，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失或圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形速率無明顯收斂時(shí)，復(fù)加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計(jì)值。

⑨支撐發(fā)現(xiàn)撓度增大或鋼楔松動(dòng)，重新施加軸力。

3? 開挖

遵循“豎向分層、縱向分段、先撐后挖、限時(shí)平衡”

原則。

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→第一道混凝土支撐→開挖第一層土方→墻面找平→安裝第二道鋼支撐→開挖第二層土方→墻面找平→安裝第三、四道鋼支撐→開挖各層及剩余土方→墻面找平→人工清底→地基承載力驗(yàn)收→施工墊層→進(jìn)入下一流水段

3.2 基本要求

①坑外用長臂挖機(jī)裝車，坑內(nèi)液壓反鏟配合，渣土車運(yùn)輸。

②開挖縱向分段，臨時(shí)放坡小于1：1.2;適當(dāng)高度設(shè)置臺階，每開挖層坡腳設(shè)一橫向截水溝。

③階梯狀開挖遵循“從上到下，分層、分段，留土護(hù)坡，階梯流水開挖，墊層及時(shí)澆筑”原則。

④豎向分層最深4m，超過4m分二層或多層開挖。

3.3 作業(yè)順序

①首層開挖至第一道支撐下0.2m，施工第一道混凝土支撐。

②第二層及以下各層開挖至本層鋼支撐底部下0.5m，架設(shè)鋼支撐;中部掏槽，倒退開挖，邊坡1：1，兩側(cè)土臺寬度大于3m。

③最后一層機(jī)械開挖至基底以上0.2～0.3m，中部掏槽，倒退開挖，邊坡1：1，兩側(cè)土臺寬度大于3m。

3.4 開挖施工

分層分段對稱開挖，每層臺階開挖時(shí)先在橫斷面跨中縱向拉槽，臺階兩側(cè)預(yù)留3～4m寬反壓土體護(hù)坡，每層臺階長度6m。

《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》強(qiáng)條規(guī)定：當(dāng)基坑開挖面上方支撐未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，嚴(yán)禁向下超挖土方。

3.4.1 首層開挖

開挖至支撐梁底，施做墊層，澆筑混凝土。

3.4.2 分層開挖

第一道混凝土支撐滿足強(qiáng)度后，在頂部布設(shè)工作平臺及通道。每層挖至鋼支撐底部下0.5m，進(jìn)行支撐安裝和預(yù)應(yīng)力施加。放坡開挖，反鏟倒運(yùn)，長臂挖機(jī)挖裝。

后一段開挖須在前一段支撐安完后進(jìn)行;第二～四層每段開挖后，8h內(nèi)完成2根支撐安裝并施加預(yù)應(yīng)力。

最后一層開挖每段控制在3m，支撐安裝1根。

靠近墻體0.5m及基底0.2～0.3m保護(hù)層用人工開挖，基底平整后施做墊層。分層開挖如圖1所示。

3.4.3 出土

第一臺反鏟置于臺階上，挖掘該臺階以下土體，挖土甩放在上一層臺階，由上一層臺階反鏟接力;每層臺階反鏟負(fù)責(zé)該臺階面到下一臺階面的土方，坑外長臂挖機(jī)負(fù)責(zé)裝車。剩余土體用吊機(jī)吊出。

3.5 技術(shù)及質(zhì)量安全

①坑內(nèi)積水為原地層含水及雨水。每段開挖時(shí)超前設(shè)置一集水坑，將積水匯入，集中排至坑外，確保開挖面不浸水。

②縮短無支撐暴露時(shí)間，減少土體擾動(dòng)范圍;隨挖隨撐并及時(shí)施加預(yù)應(yīng)力;加載卸載過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力要符合要求;支撐完成才能進(jìn)行下一層土方開挖。

③開挖時(shí)嚴(yán)禁碰撞已架設(shè)鋼支撐。

④滲漏水用坑內(nèi)砂土反壓、雙液漿封堵或?qū)Ч芤拧?/p>

⑤開挖時(shí)加強(qiáng)基坑內(nèi)外觀察及監(jiān)測，出現(xiàn)異常立即處理。

⑥開挖至第一道支撐4m以下時(shí)，全天巡視。

4? 監(jiān)測

城市軌道交通地下工程規(guī)定在施工階段對支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍巖土體及周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。內(nèi)容包括監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測頻率和監(jiān)測報(bào)警。

4.1 監(jiān)測項(xiàng)目

圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體位移量測、基坑內(nèi)外地表沉降、鋼支撐軸力、地下水位、地物變形、開裂情況。

4.2 監(jiān)測頻率及巡視頻率

4.2.1 監(jiān)測頻率（基坑圍結(jié)護(hù)構(gòu)、周邊環(huán)境）

①開挖期間：深度小于5m時(shí)，1次/3天;深度大于5m小于10m，1次/2天;深度大于10m小于15m時(shí)，1次/天;深度大于15m時(shí)，2次/天。

②開挖后：1～7天，1次/天;7～15天，1次/2天;15～30天，1次/周;穩(wěn)定后1次/月。

③當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，提高監(jiān)測頻率

1）數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值;數(shù)據(jù)變化量大或速率加快。

2）超深、超長開挖或未及時(shí)加撐。

3）附近地面荷載突然增大或超過設(shè)計(jì)限值。

4）底部、坡體或支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)管涌、滲漏或流砂。

5）支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂;地面出現(xiàn)突然較大沉降或嚴(yán)重開裂。

6）鄰近建（構(gòu)）筑物出現(xiàn)突然較大或不均勻沉降、嚴(yán)重開裂。

7）基坑及周邊大量積水、長時(shí)間連續(xù)降雨、管道泄漏。

4.2.2 巡視頻率

每次監(jiān)測實(shí)施時(shí)安全巡視，每天巡視一次，特殊情況加密頻率。

監(jiān)測值突然增大或到預(yù)警值，現(xiàn)場引起注意;到警戒值時(shí)及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。

4.3 監(jiān)測報(bào)警

4.3.1 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，立即報(bào)警

①當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值。

②支護(hù)結(jié)構(gòu)或周邊土體位移出現(xiàn)異常，基坑隆起或陷落。

③支撐體系出現(xiàn)過大變形、壓屈跡象。

④周邊建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)、周邊地面出現(xiàn)突發(fā)裂縫。

4.3.2 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，立即停止施工

①圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其背后土體坍塌、滑移及開裂。

②數(shù)據(jù)不斷增大趨勢。

③地表沉降過大，超過控制基準(zhǔn)或出現(xiàn)明顯裂縫并不斷發(fā)展。

④時(shí)態(tài)曲線長時(shí)間沒有變緩趨勢。

地鐵車站縱向長、埋深大，深基坑施工中要確?？觾?nèi)水位降至開挖面下1m;鋼支撐及時(shí)架設(shè)、施加預(yù)應(yīng)力;開挖遵循分層、分段、對稱、均衡、適時(shí)原則;同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測，才能確?；臃€(wěn)定安全，保證車站主體結(jié)構(gòu)的順利實(shí)施。

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