地鐵明挖車站施工技術要點探析

李東明

（中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司，北京 100000）

引言

在我國城市的現(xiàn)代化發(fā)展過程中，城市規(guī)模和人口數(shù)量都在快速增加，對公共交通的需求不斷擴大。與其他地面公共交通方式相比，地鐵不僅具有較大的運力，而且由于受其他因素的影響相對較小，其時效性十分突出，能夠為城市居民提供高效便捷的出行方式，因此我國很多城市都將地鐵作為了重要的發(fā)展方向。明挖法是地鐵車站施工中的常用技術方法，可以適應地鐵車站復雜結構和大規(guī)模建設的要求。施工單位應充分了解地鐵車站工程的特點，準確把握明挖車站施工技術工藝和操作要點，提高施工操作的規(guī)范性，為保證地鐵車站的質(zhì)量安全奠定良好的基礎。明挖是修建地鐵工程的常用施工技術，該技術又叫“挖填法”，就是從地面破土開槽，在槽中構筑地鐵隧道，然后回填土方。明挖施工技術的基本工藝流程是先開挖，然后加撐，再回筑，最后拆撐。目前，最常用的明挖施工技術方法有三種，即放坡開挖法、圍護結構加支撐法和懸臂支護開挖法。

一、地鐵明挖車站施工方法

（一）懸臂支護法開挖

懸臂支護法就是在施工時，將基坑圍護結構插入基坑底部，然后再挖掘基坑內(nèi)的土體的方法。在利用這個方法進行土方開挖的過程中，開挖的結構要處于懸臂狀態(tài)，土體它本身產(chǎn)生的壓力要依靠開挖面和其本身的剛度來保持壓力平衡。只有開挖深度達到設計要求的時候，才可以對主體結構進行施工。在施工過程中，還需要嚴格控制施工結構的整體質(zhì)量，這主要是由于在懸臂支護開挖時，圍護結構相對復雜，工程造價比較高，而且存在較大的施工難度。

（二）放坡開挖法

放坡開挖法主要適用于隧道埋深較淺的地鐵工程施工，這種方法在地鐵明挖車站施工中經(jīng)常是首選的施工方法。放坡開挖法在施工工程中對周圍的影響是比較小，所以，在施工時只要合理控制放坡率，就能夠有效地控制施工的成本及土體結構的穩(wěn)定性。

（三）圍護結構加支撐明挖法

當基坑深度較大時，就會受到較大的土體側壓力。這時就需要采用地下連續(xù)墻結構進行圍護，進而可以保證土體的穩(wěn)定性，然后再通過加強支撐圍護來提高它的穩(wěn)定性。同時還需要重視施工的工藝，深入的分析支撐結構的強度、剛度以及間距，還要隨時檢查支撐狀態(tài)是否良好，要及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，然后對出現(xiàn)的問題進行修補，進而保證施工的質(zhì)量。

二、地鐵車站明挖施工技術的控制要點

（一）基坑開挖

基坑開挖是地鐵車站明挖施工中的首要步驟。從時空效應原理出發(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、對稱開挖、平衡開挖以及限時開挖等。若分塊進行基坑開挖操作時，技術人員必須嚴格依照由上到下的順序，同時嚴格控制放坡的坡度，通常情況下，該坡度可設置為1:1.5左右。當明挖施工達到設計標高后，應適當縮減放坡的坡度，并每隔一層設置一個臺階。與此同時，施工單位還需嚴格根據(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。

（二）地鐵車站圍護結構施工技術要點

某地鐵車站工程采用了型鋼結構作為其圍護支撐結構，同時采用了地下連續(xù)墻作為其橫向圍護結構，其墻體厚度應控制在800mm 左右，而槽段標幅的寬度則為6m。此外還采用了支撐墻體作為豎向圍護結構，并將鋼支撐結構設置在了換乘節(jié)點位置，以提高地鐵車站基坑結構的穩(wěn)定性以及安全性。在該地鐵車站基坑工程的跨度施工中需要設置H 型鋼梁作為臨時支撐結構，并將150c 熱軋橫向固定在其鋼中立柱上。在圍護結構的施工中，施工人員可以根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況通過回轉鉆機進行鉆進成孔作業(yè)，并利用汽車吊來完成鋼筋籠的吊裝施工，同時還選擇水下混凝土來作為灌注成樁的施工材料。在進出口的敞口段施工中則主要采用的是旋噴樁作為其圍護結構。在對鋼管內(nèi)支撐進行吊裝施工時可以采用汽車吊，而在開挖施工時則主要采用的是后退開挖方式來利用挖掘機開展土方的開挖施工。在車站主體結構的施工中，施工單位綜合應用了木模板以及碗扣式腳手架，并通過泵送方式進行混凝土的澆注施工。施工單位利用鋼便橋將施工面劃分為4 個單元，以提高施工的效率，其中圍護結構的施工應從北至南依次推進。在該地鐵車站工程的施工過程中，其地下空間存在電力、燃氣、通信以及排水等管線設施，施工人員要根據(jù)實際情況采取懸吊保護以及改遷等措施，以避免施工時對管線造成破壞。

（三）旋噴樁施工

地鐵車站的旋噴樁施工步驟主要包括鉆機就位、鉆孔、插管、噴射注漿、提升注漿管與沖洗。第一，鉆機就位。鉆機是旋噴樁施工中的主要設備，必須嚴格依照原有的工程設計方案并將其裝置在相應的孔位上，確保鉆桿頭與孔位的中心位置一致。鉆機初步安裝后繼續(xù)進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，應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0.5cm 以內(nèi)。第三，插管。這一工序發(fā)生在鉆孔之后，技術人員應尤其注意按照分段式與豎向原則將巖芯管抽出，后準確插入二重噴射注漿管。為確保插管施工的質(zhì)量，施工人員應將插管與射水同時進行，將水壓調(diào)整至1MPa 以下。若超出該極限值，則易導致鉆孔四壁發(fā)生塌陷現(xiàn)象。第四，噴射注漿。在完成插管操作且確保注漿管已到達設計深度后，施工人員即可開展噴射注漿，通常情況下，噴射注漿的順序應由下至上。當噴射至樁底位置時，為確保注漿品質(zhì)，應選擇邊旋轉邊噴射的方法，維持這一操作達到1min，然后逐步向上提升，同樣采用邊噴射邊旋轉的方法。與此同時，施工人員還需實時監(jiān)督相關注漿噴射指標，如注漿流量、漿液初凝時間、壓力、旋轉提升速度和風量等，從而形成科學合理的施工曲線圖。第五，提升注漿管。當組織開展深層噴射施工時，應隨之進行注漿管的旋轉與提升，這能夠在較大程度上避免注漿管被扭斷。需要特別強調(diào)的是，鉆桿的提升與旋轉必須要保持連續(xù)性，不可隨意暫停甚至中斷。

（四）旋挖鉆鉆孔圍護樁施工技術

1.施工放樣：鉆孔樁施工前應對樁位進行準確放樣，樁位放樣后進行自檢，自檢并報監(jiān)理工程師復核無誤后方可進行下道工序。在施工中，考慮施工、測量、結構變形等各種誤差因素，保證結構凈空，將鉆孔樁軸線按設計外放10cm 或按基坑深度的1/150 外放。

2.護筒埋設：護筒采用鋼護筒，根據(jù)不同的鉆孔樁直徑用4mm 鋼板制成內(nèi)徑比鉆孔樁直徑大0.1-0.2m 的鋼護筒，護筒埋設一般要高出地下水位1.0-2.0m，并高出施工地面至少0.3m，護筒有足夠的埋置深度，并且堅固、不漏水。樁位經(jīng)測設確定后，先人工進行管線挖探工作，探坑挖至原狀土，經(jīng)確認無管線后方可埋設護筒。護筒外圍用粘土填實，其埋深不小于2.0m。

3.鉆孔施工：鉆旋挖鉆機采用全斷面取芯鉆進工藝，即采用特別的“筒式”鉆具，將土一次性全部抓入筒中，成孔速度可達10-15m/h。鉆進過程中及時注入泥漿進行護壁，防止塌孔。在鉆進過程中，隨時檢查鉆孔直徑和豎直度，同時觀察取芯樣品，查明土質(zhì)類型，做好記錄，以便與設計資料核對。

4.清孔：當鉆孔達到設計標高后，用探孔器檢查鉆孔樁的成孔情況（樁徑、垂直度），檢查合格后進行鋼筋籠安裝，鋼筋籠安放好后，如沉渣厚度超標（＞10cm）需要進行清孔，清孔時注意保持孔內(nèi)漿面穩(wěn)定，以防坍孔。清孔后保證泥漿指標及孔深符合規(guī)范要求。

5.鋼筋籠制作與吊裝：（1）鉆孔樁鋼筋籠制作按照設計圖紙在鋼筋加工棚制作，根據(jù)設計圖紙先進行下料。主筋接頭采用機械連接（直螺紋套筒）或焊接均可。鋼筋籠在現(xiàn)場地面平臥組裝，先將加強箍筋排列整齊，再將主筋依次放在箍筋上，點焊固定。要求鋼筋籠表面平整度誤差不得大于5cm，再將螺旋筋同主筋綁扎。主筋連接在同一斷面的接頭率不大于50%。鋼筋籠下端0.2m 范圍內(nèi)主筋應稍向內(nèi)側彎曲呈傾斜狀。（2）鋼筋籠的吊裝采用25t 吊車吊放。起吊時，須用雙吊點，吊點位置要恰當，一般設在加強箍筋處（吊點處應加焊）。鋼筋籠入孔后，要牢固定位。入孔定位標高應準確，允許誤差為±5cm，并使其下部懸空；鋼筋籠上口應和樁中心對中并固定，允許誤差為±3cm。

6.灌注水下混凝土：混凝土施工坍落度控制在18-21cm。灌注水下混凝土采用導管法，導管直徑250mm，管節(jié)連接應嚴密、牢固，使用前均調(diào)直、試拼裝、試壓編號，并進行隔水打壓試驗。導管底端距孔底應保持300-500mm，漏斗和儲料斗需有足夠的容量，保證首批灌注的混凝土足以封住孔底，并且導管埋入混凝土的深度不小于1.0m，通過下料漏斗，導管隨澆注隨提升，保證導管埋深在2-6 米，避免提升過快，造成混凝土脫空現(xiàn)象，或提升過晚而造成埋管太深拔不出的現(xiàn)象。每根樁的水下混凝土灌注均應工作緊湊、連續(xù)地進行，嚴禁中途停工。鉆孔樁灌注標高應高出樁頂設計標高0.5m，下道工序施工時將浮漿剔鑿，保證鉆孔樁成樁質(zhì)量。

（五）防降水施工

防降水措施對地鐵工程整體的安全性有著非常重要的作用。因為防水工作在明挖車站的建設過程中有著非常重要的作用。防降水施工還需要遵守以防為主、剛柔結合、多道防線、因地治理的原則，在此基礎上，采取有效措施，在保證工程質(zhì)量的同時，盡量減小對周邊環(huán)境的影響。首先，要加強對施工安全的管理工作，只有這樣才可以防止降水對施工和基坑開挖不好的影響。想要保證防水施工技術和施工縫防水具備良好的防水效果，必須以剛性結構自防水為主，并配合一定的柔性防水施工技術。其次，還要與當?shù)氐募竟?jié)和氣候等各因素相結合，制定科學合理的防降水施工方案。再次，還要嚴格按照地下水資源保護的相關資源解決降水施工中存在的抽水問題。這樣一來，不僅可以減少降水量對周邊環(huán)境的破壞，同時還可以保證工程的質(zhì)量。

結束語

隨著城市的快速發(fā)展，交通業(yè)也得到了快速發(fā)展，尤其是推動了地鐵行業(yè)的建設和發(fā)展。在修建地鐵的過程中，基坑開挖技術不僅可以減少常規(guī)降水施工作業(yè)的工作量，還能減少對周邊建筑和地下水的影響。為了確保地鐵施工的整體質(zhì)量，還需要對施工工藝進行嚴格控制，只有這樣，才能夠更好地推動城市化發(fā)展，并為人們的出行提供安全保障。