地鐵車站深基坑工程施工難點及安全技術(shù)對策

陳益群

漳州市角美軌道交通投資發(fā)展有限公司 福建漳州 363107

1 工程概況

以某地鐵島式車站建設(shè)項目作為研究對象，該項目內(nèi)的地鐵車站屬于單柱雙跨框架結(jié)構(gòu)。站臺中心里程為YDIK3+474.835，沿線右側(cè)的起點里程YDIK3+382.735，終點里程YDIK3+626.373。車站總長度設(shè)計為243.65m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑的寬度為19.7m，基坑深度設(shè)計為16.02～17.22m，頂板部位的覆土厚度保持在2.4～2.7m。沿線需要設(shè)置2 個風(fēng)亭、3 個進(jìn)出口、1 個預(yù)留進(jìn)出口。主體結(jié)構(gòu)部分采用明挖順作法施工，基坑采用一次性圍擋進(jìn)行封閉。結(jié)合設(shè)計圖紙來看，深基坑部分的安全支護(hù)體系設(shè)計為甲級，安全設(shè)計等級屬于一級。

2 施工難點及對策

2.1 施工難點

（1）根據(jù)設(shè)計圖紙及施工總體籌劃，龜山站兩端均盾構(gòu)始發(fā)井，為保證盾構(gòu)機(jī)的正常始發(fā)節(jié)點，南北兩端結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度為本工程的重要節(jié)點。

（2）本工程屬于深基坑，車站地勢起伏，總體上西高東低，必須充分考慮雨季施工及排水措施。

（3）本主體結(jié)構(gòu)地質(zhì)較為復(fù)雜，含有淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂層及中粗砂層，含水量大，基坑開挖時，應(yīng)加強(qiáng)降水、嚴(yán)格放坡開挖，防止造成邊坡失穩(wěn)。

（4）基坑土方開挖與鋼管支撐架設(shè)施工交叉作業(yè)，對基坑安全至關(guān)重要，兼顧二者同步實施是本工程的重點。

（5）基坑土方開挖時，在基坑監(jiān)測的同時，還需密切關(guān)注排洪渠水位及建構(gòu)筑物監(jiān)測情況，確保施工安全。

2.2 對策

（1）對基坑內(nèi)部進(jìn)行降水操作過程中，應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)測力度，及時對降水監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。施工單位在對深基坑內(nèi)的淤泥層進(jìn)行開挖過程中，可以采用放坡的形式進(jìn)行開挖作業(yè)。當(dāng)開挖至淤泥層后，可以使用2cm 厚的鋼板墊底，保證挖機(jī)移動過程中不會發(fā)生傾覆。開挖過程中隨時觀察邊坡的變化，避免出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，盡可能提高開挖效率，不得在降雨情況下開挖土方。開挖形成的斷面應(yīng)該及時采用噴射混凝土的防護(hù)措施。

（2）在開挖基坑土方的過程中，應(yīng)該對基坑附近的已有建筑及道路環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，采用信息化施工管理，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)來指導(dǎo)施工。土方開挖不得出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。

（3）在進(jìn)行基坑內(nèi)土方的開挖時，應(yīng)該保證降水、排水的施工質(zhì)量，促使深基坑內(nèi)的積水或是地下水可以排放至基坑以外，確保積水不會滲入至土層內(nèi)。

（4）基坑開挖應(yīng)該分層、分段進(jìn)行，每段開挖的坡度控制在1∶1.5，總坡度應(yīng)＜1∶3。

3 施工技術(shù)對策

龜山站主體基坑采用φ650@450mm 三軸攪拌樁進(jìn)行地連墻槽壁加固，水泥參量采用20%，加固深度約9.2～17.2m。1～4 軸范圍內(nèi)加固至地面以下17.2m，8～14 軸范圍內(nèi)加固至地面以下16.3m，14～15 軸范圍內(nèi)加固至地面以下9.2m，22～31 軸范圍內(nèi)加固至地面以下9.2m。三軸攪拌樁施工參數(shù)見表1，具體提升速度參數(shù)根據(jù)實地試樁確定。

表1 三軸攪拌樁施工參數(shù)

3.1 三軸攪拌樁槽壁加固施工

（1）工藝試樁。三軸攪拌樁試驗的數(shù)量應(yīng)≥2 根，成樁后應(yīng)該進(jìn)行抽芯檢測，觀察噴漿的均勻度，分析水泥攪拌樁的施工質(zhì)量。

（2）測量放線和場地清理。結(jié)合設(shè)計要求，對施工場地進(jìn)行平整處理，平整作業(yè)完成以后開始測量放線，結(jié)合設(shè)計圖紙放出寬度并繪制出布樁平面圖，標(biāo)注樁的序號并放出樁位，制樁之前需要監(jiān)理單位進(jìn)行驗收。

（3）開挖溝槽。結(jié)合主軸線、圍護(hù)基坑的尺寸放出攪拌樁圍護(hù)體系的內(nèi)邊線，然后報監(jiān)理單位進(jìn)行驗收。溝槽開挖之前，明確單軸機(jī)中心線距離定位線的距離，在定位線上標(biāo)記出單軸機(jī)加固的具體位置，使用短鋼筋加固。當(dāng)監(jiān)理單位質(zhì)量驗收合格以后，才可以進(jìn)行溝槽開挖，結(jié)合設(shè)計圖紙來看，溝槽的寬度、深度分別為：1.2m、0.9m。若施工過程中遇到特殊情況，施工單位可給出應(yīng)急方案，但需要監(jiān)理單位認(rèn)定后才可進(jìn)行施工。

（4）測量定位及鉆孔設(shè)備準(zhǔn)備就緒。在開挖區(qū)域內(nèi)測量放線，并清晰標(biāo)記出成槽的具體部位[1]。根據(jù)成槽位置移動樁架，樁架的位置偏差應(yīng)＜5cm。鉆孔前，使用專業(yè)的測量設(shè)備將作業(yè)平臺調(diào)平，保證平臺的穩(wěn)定性。

（5）連接形式。機(jī)械設(shè)備按照設(shè)計加固部位的長度方向進(jìn)行移動，施工順序應(yīng)該結(jié)合成槽的先后進(jìn)行確定。

（6）制備水泥漿液。開鉆前對拌漿工作人員做好交底工作，因加固數(shù)量較少采取袋裝水泥拌制水泥漿，在施工現(xiàn)場安裝好水泥漿攪拌系統(tǒng)，計算出固定袋數(shù)所需水泥量，以確保漿液質(zhì)量的穩(wěn)定。施工前應(yīng)搭建好拌漿施工平臺，平臺附近搭建水泥罐，對全體工人做好詳細(xì)的施工技術(shù)交底工作，水泥采用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比嚴(yán)格控制在0.8。每根樁水泥用量= 單根樁面積×有效樁長×土的容量×水泥摻量。

水泥漿的制備須有充分的時間，要求大于3min，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌和機(jī)倒入儲漿罐時，必須通過過濾網(wǎng)，把水泥硬塊剔出。漿液進(jìn)入儲漿罐中必須不停地攪拌，以保證漿液不離析。拌制漿液的時間超過2h的應(yīng)作為廢漿處理，施工時泵送水泥漿必須連續(xù)，水泥漿用量以及泵送水泥漿的時間應(yīng)有專人記錄。

（7）攪拌、注漿。根據(jù)設(shè)計所標(biāo)注的樁底標(biāo)高，成槽機(jī)在成槽和提升全過程中，保持螺桿勻速轉(zhuǎn)動，勻速下鉆，勻速提升，同時根據(jù)下鉆和提升兩種不同的速度，注入水泥漿液，水泥采用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，并采取高壓噴氣在孔內(nèi)使水泥土翻攪拌和，在樁底部分必須重復(fù)攪拌注漿，保證整樁攪拌充分，均勻，確保攪拌樁的質(zhì)量。

根據(jù)抓斗下沉和提升兩種不同的速度，注入土體攪拌均勻的水泥漿液，確保水泥土攪拌樁在初凝前達(dá)到充分?jǐn)嚢?，水泥與被加固土體充分拌和，確保攪拌樁的質(zhì)量。

水泥漿拌制安排專人監(jiān)控，確保水泥漿供應(yīng)充足及時，保證水泥漿拌制質(zhì)量。在施工中根據(jù)地層條件，嚴(yán)格控制攪拌機(jī)下沉速度和提升速度，確保攪拌時間，根據(jù)設(shè)計圖紙的攪拌樁深度，下沉和提升過程中，下沉速度為0.5m/ min，提升速度為0.8～1.0m/ min，每根樁均應(yīng)勻速下鉆、勻速提升，以滿足水泥摻量要求（20%）。經(jīng)常進(jìn)行現(xiàn)場實測壓漿泵的流量、泥漿比重、漿液配合比及提升速度，確保樁體的成樁質(zhì)量。

3.2 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

3.2.1 地連墻施工

（1）預(yù)埋件安裝。垂直方向，對導(dǎo)墻的標(biāo)高進(jìn)行測量，確保測量的精準(zhǔn)度，結(jié)合導(dǎo)墻的標(biāo)高來設(shè)置鋼筋籠的豎向位置。然后使用紅色油漆明確標(biāo)記出鋼筋網(wǎng)的中心部位。下放鋼筋籠時，確保鋼筋網(wǎng)的中心位置與導(dǎo)墻部位相互重合，若二者有偏差，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整。

（2）成孔、清孔作業(yè)。成孔以后檢查孔槽的質(zhì)量，保證導(dǎo)墻的中心點與槽段中心點之間的偏差符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。清孔時使用的泥漿比重控制在1.15～1.3 之間；施工過程中，技術(shù)員應(yīng)該頻繁檢測泥漿的含砂率及黏度。

（3）防止槽壁塌方。結(jié)合現(xiàn)場土質(zhì)情況調(diào)節(jié)泥漿的性能，在施工需要的情況下，可以選擇優(yōu)質(zhì)泥漿，適當(dāng)提高泥漿的比重，促使開挖的槽段可以在短期內(nèi)形成液體支撐。保證泥漿補(bǔ)給的時效性，泥漿頂面的標(biāo)高保持穩(wěn)定，避免附近行車或機(jī)械設(shè)備對地層造成較大的振動。

（4）鋼筋籠綁扎及吊裝。鋼筋籠的尺寸必須符合設(shè)計要求，鋼筋籠主筋部位的接頭需要錯開搭接，鋼筋保護(hù)層的厚度不得低于7cm；避免鋼筋籠與孔壁相互觸碰，確保鋼筋籠不會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，此外，鋼筋保護(hù)層的厚度需符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。當(dāng)鋼筋籠吊放至設(shè)計標(biāo)高以后，檢查其垂直度，檢查合格后開始進(jìn)行加固。

（5）澆筑混凝土。地下連續(xù)墻部位的混凝土需具備良好的和易性，混凝土的配合比可以通過實驗室實驗予以確定。坍落度保持在180～220mm。當(dāng)鋼筋籠吊放完成以后，立即澆筑混凝土，確?；炷琳駬v密實，混凝土澆筑的過程中避免間歇，若遇到特殊情況時，那么其間歇的時間控制在4h 以內(nèi)?；炷凉嘧⑿枰A(yù)留試塊，抗壓試驗按照每100m3標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)留1 組試塊。

（6）泥漿配置。泥漿備制優(yōu)先選擇使用膨潤土，泥漿性能可以根據(jù)成槽的方法、地質(zhì)條件進(jìn)行確定。

（7）鉆孔設(shè)備準(zhǔn)備就緒。當(dāng)成孔設(shè)備準(zhǔn)備九尾以后，施工人員則可以利用液壓設(shè)備展開作業(yè)。應(yīng)該先對兩端進(jìn)行開挖，然后開挖中間部位。標(biāo)準(zhǔn)段也應(yīng)該先開挖兩端，然后開挖中間部位，確保抓斗兩側(cè)受力均勻，保證成槽的垂直度。槽段開挖作業(yè)完成后，需檢查成槽的位置、寬度、深度以及垂直度指標(biāo)，檢查合格后開展后續(xù)作業(yè)。

（8）清槽。清槽作業(yè)可以分階段完成，成槽時即可開始進(jìn)行清渣處理，清渣采用泥漿循環(huán)作業(yè)法。假若泥漿的含砂率非常高，或是孔底部位的沉渣厚度比較大，那么施工單位可以選擇使用空氣吸泥法進(jìn)行清槽作業(yè)。清底過程中不斷地注入新鮮泥漿，確保漿液表面標(biāo)高保持穩(wěn)定。二次清孔時，可以采用循環(huán)作業(yè)法將孔底的沉渣清理干凈，以保證孔底部位的沉渣厚度符合規(guī)范要求。清槽作業(yè)完成以后，槽底的渣土厚度應(yīng)≤100mm，泥漿比重應(yīng)≤1.2，泥漿含砂率應(yīng)≤7%。

3.2.2 鋼筋籠的制作安裝

（1）鋼筋籠的制作。鋼筋籠的制作直接在作業(yè)平臺上進(jìn)行，主筋使用直螺紋套絲進(jìn)行連接，主筋與水平筋之間使用焊接方式連接。主筋、水平筋與鋼筋籠四周的連接使用點焊方式進(jìn)行連接，其他連接部位則使用50%交錯點焊。主筋與吊筋、吊耳與主筋之間使用單面焊接的方式進(jìn)行連接，桁架部位的斜向鋼筋之間采用雙面焊接的方式進(jìn)行加固。連續(xù)墻部位的預(yù)埋件必須要根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行連接。（2）鋼筋籠吊裝。鋼筋籠吊裝使用2 臺起吊設(shè)備安裝，設(shè)置8 個吊點，直接吊裝在槽內(nèi)。實際作業(yè)使用1 臺150t 的SCC1500C 履帶吊，1 臺90t 的SCC900C 履帶吊。

3.2.3 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管使用Φ250mm 鋼管，單根鋼管的長度為2.5m，并配備長度為0.5m、1m、1.5m 的短管，施工現(xiàn)場預(yù)留備用管，備用管的數(shù)量應(yīng)該為導(dǎo)管總數(shù)量的20%～30%。鋼管內(nèi)壁應(yīng)該保持光滑，接口部位必須連接密實，在使用之前需要對鋼管的水密性進(jìn)行試驗。

3.2.4 混凝土灌注

（1）澆筑混凝土之前，施工人員需要對混凝土的配合比、坍落度進(jìn)行檢查，在檢查合格的情況下方可開始澆筑。

（2）混凝土澆筑的過程中，保證導(dǎo)管深入混凝土中的深度不得低于1m，但是也不得超過3m。

（3）第一批次的混凝土全部澆筑完成后，檢測孔度沉渣厚度，符合規(guī)范要求，繼續(xù)澆筑剩余混凝土。

（4）在導(dǎo)管孔內(nèi)設(shè)置隔水皮球后，開始灌注封底混凝土。若導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水，則混凝土灌注質(zhì)量將不達(dá)標(biāo)。