特殊環(huán)境地鐵車站基巖開挖的一種方案

劉歡其

（中鐵一局集團有限公司 陜西西安 710032）

1 工程概況

廈門市地鐵3 號線西起廈門火車站，東至翔安機場，其中雙十中學站為本線路的第11 座車站。車站位于廈門本島，云頂北路與枋湖北二路交叉口，基坑上跨BRT 跨線橋及空中自行車道，臨近BRT 跨線橋第478號、479 號橋墩，距離基坑外皮分別為11.8m，15.2m?；颖眰?cè)為縣后社廠房，6 層磚混結(jié)構(gòu)，獨立淺基礎(chǔ)，無地下室，廠房距離基坑最近距離為15.6m。設(shè)計為地下二層島式站臺車站，為單柱雙跨框架結(jié)構(gòu)，車站總長度為209m，標準段寬度為20.7m，頂板覆土約3.5m。共設(shè)兩組風亭4 個出入口。采用明挖順筑法施工。

車站基坑開挖采用灌注樁+內(nèi)支撐的支護體系，基坑開挖深度平均為17.2m。基坑開挖范圍內(nèi)土方上部主要為人工填土、坡積粉質(zhì)黏土、下部地基土多為殘積土及全～微風化巖。車站10～19 軸基坑開挖范圍內(nèi)存在微風化花崗巖基巖凸起?；鶐r凸起段長度約82m，寬20.7m。開挖厚度為0～7.5m 不等，開挖方量約7800 方。施工范圍內(nèi)無地表水。巖土層含水層以弱含水、弱透水為主。

2 基巖處理方案

根據(jù)地質(zhì)勘查報告，該段基巖完整性較高，取出巖芯20～50cm 柱狀，巖質(zhì)硬，抗壓強度達150MPa 以上。設(shè)計建議采用控制爆破法開挖，爆破施工作業(yè)對建筑物震動最大震速小于20m/s，地下管線最大震速小于15mm/s。常規(guī)爆破法開挖石方工藝施工難度大（基坑內(nèi)無爆破凌空面）、安全隱患大（周邊人口密集，建構(gòu)筑物距離基坑較近）。考慮到周邊建筑物距離基坑較近，且基坑上跨的BRT 跨線橋正常運營，枋湖北二路與云頂北路均為主干道，交通流量飽和，爆破作業(yè)對周邊環(huán)境影響極大，甚至造成短時間主干道交通癱瘓。綜合各方面因素，最終選定采用雙臂大型自動巖石切割機進行車站基坑基巖開挖處理。

首先，采用履帶式反鏟挖掘機將基巖表面的覆蓋土層進行挖除清理、運輸出場。對高出作業(yè)面的強風化層及孤石采用人工鉆孔配合履帶式反鏟破碎器進行破碎。然后在巖石面上以人工風炮大致找平作為機械切割的工作平臺。施工工藝流程為：土方開挖→基巖覆土清理→鋪設(shè)軌道→切割→頂翻（或破碎器破碎）解體運輸→吊裝出場。

2.1 施工準備

沿車站縱向方向鋪設(shè)軌道，軌道寬度與切割機走行系統(tǒng)輪距一致。軌道安裝時采用枕木及木尖墊平保證雙向水平狀態(tài)，再用螺紋鋼將兩條軌道固定在巖石上用電焊將其焊牢，對于高低差太多的應(yīng)用巖石做基礎(chǔ)保證機械的平穩(wěn)性做到保質(zhì)保量安全生產(chǎn)。安裝雙臂大型自動巖石切割機上軌道，將機臺底面進行預(yù)調(diào)平，立柱兩邊滑板要求豎直，調(diào)整軌道輪與軌道距離相符合，加鋸片起吊時，嚴禁把吊鉤掛在鋸片中心也位置進行起吊，這樣容易損壞中心孔影響鋸片壽命及后期鋸片裝配，正確的方法應(yīng)掛在鋸片預(yù)留的工藝孔處，進行通電試機，試機完成后，進入正式切割作業(yè)。

2.2 切割作業(yè)

經(jīng)檢查軌道與切割機安裝穩(wěn)固，行走通暢后，通電開機，切割施工先縱向后橫向，綜合現(xiàn)場場地環(huán)境和場內(nèi)既有的吊車限載吊重，確定切割后石方塊的具體尺寸。車站施工圍擋內(nèi)施工便道為6m 寬，常用吊車限載為25t，因此確定切割后的石塊尺寸為1.2m×1.2m×2.5m。

上層石方因基巖表面高低不平，設(shè)備軌道安裝受限，切割深度一般為1.2m 左右，切割施工為期一周左右，清理破除為期近兩周。底層石方因作業(yè)面條件較好，適當增加切割厚度至1.5m 左右，切割施工因厚度增加，分兩次重線路進行切割，切割機清渣施工周期近一個月。

雙臂大型自動巖石切割機鋸齒直徑為3m，基座軌道寬度1.2m，切割深度最大可達1.3m，每機每天約可完成100m3，機臺切割寬度可調(diào)1.5～1.95m，并采用一軌一機二刀片的操作方法，在施工場地允許大型吊裝設(shè)備作業(yè)的前提下，能使施工工效翻倍。

經(jīng)切割后的巖石使用人工鉆孔抬開頂起，采用履帶式反鏟挖掘機帶破碎器破碎巖石后，由履帶式反鏟挖掘機或輪式叉裝機運至吊裝區(qū)域。

石方轉(zhuǎn)運至吊裝區(qū)由帶破碎器挖機進一步破碎解小后，由長臂挖機或垂直抓斗挖機裝運出場。

2.3 機械操作安全管理

施工過程中，嚴格執(zhí)行國家頒發(fā)的安全生產(chǎn)操作規(guī)程及有關(guān)規(guī)定，嚴禁違章指揮、違章操作：

（1）機械設(shè)備操作人員持證上崗，機械設(shè)備專人操作、專人負責。

（2）電動機械設(shè)備，經(jīng)安全部門檢查合格并取得合格證后才投入使用，否則不送電運轉(zhuǎn)。

（3）大中型機械設(shè)備在施工過程中，嚴格按機械操作規(guī)程做好日常維護及保養(yǎng)，并做好設(shè)備運行的詳實記錄。

2.4 切割開挖的優(yōu)點

采用雙臂大型自動巖石切割機切割、機械配合破碎開挖石方的施工方案，即使工期滿足了初步的節(jié)點目標，也得到業(yè)主、監(jiān)理等單位認可；同時有效的規(guī)避了爆破開挖對周邊的房屋、交通、行人等帶來的安全隱患，消除了火工品供應(yīng)不及時、社會大型活動等不可控因素影響施工的潛在風險，保障了施工連續(xù)性和工期。

從成本方面來看，雙臂大型自動巖石切割機開挖單價略高，但部分石料及塊石可二次利用、破碎使用的機械設(shè)備費用較小、施工連續(xù)、切割后基坑側(cè)壁表面光滑，無需防水基面整平處理。綜合核算，盤鋸開挖的整體成本較爆破開挖的成本低。

爆破開挖工期45d 成本138.6 元/方，主要特點：①速度快，工效高；②施工擾動大；③限制因素多，無法確保連續(xù)作業(yè)。切割開挖工期50d 成本80.6 元/方，主要特點：①施工擾動?。虎诔┕ぴ胍粝拗仆鉄o其他影響；③綜合費用低；④更適合于復(fù)雜城市環(huán)境下基巖開挖施工其中成本切割開挖含石料的二次利用價值。

3 結(jié)語

本文以雙臂大型自動巖石切割機切割、機械配合破碎開挖石方作為復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站基巖凸起處理方案為研究內(nèi)容，已廈門市地鐵3 號線雙十中學站基坑開挖基巖處理方案為依托，從切割施工工藝、工效及成本方面著手，對雙臂大型自動巖石切割機切割、機械配合破碎開挖石方的方案進行可行性分析，通過具體案例分析得知，切割方案具有以下可取之處：

（1）技術(shù)效益：不破壞基礎(chǔ)巖石的完整性，施工質(zhì)量可靠；機具設(shè)備簡單，操作簡單，不用爆破；安全性能較高。

（2）經(jīng)濟效益：采用圓盤鋸減少了機械費用的投入，切割后的條石可回收利用，節(jié)約了成本。

（3）社會效益：圓盤鋸切割石方施工以來，取得了較好的施工效果，不但提高了施工質(zhì)量和安全，加快了施工進度，降低了施工成本，而且為公司贏得了良好的社會效益，將施工對周邊環(huán)境、社會生活的影響降至最低。

因此，基巖切割方案作為地鐵車站施工基坑基巖開挖的一種解決方案，值得在同類工程中推廣應(yīng)用。