明挖車(chē)站超深基坑開(kāi)挖支護(hù)施工工藝探討

楊長(zhǎng)江

新疆交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 新疆 烏魯木齊 830000

1 基坑開(kāi)挖施工方法概述

對(duì)于基坑的尺寸、支護(hù)形式、開(kāi)挖深度等基礎(chǔ)條件的信息進(jìn)行有效的分析和研究，遵循的基本原則是分段、分塊、對(duì)稱、均勻。在保證科學(xué)合理性的前提下進(jìn)行開(kāi)挖施工技術(shù)工序的合理規(guī)劃和落實(shí)，保證在每一步施工中能夠與標(biāo)準(zhǔn)體系相符[1]。第二，在對(duì)中間的部分進(jìn)行開(kāi)挖的過(guò)程中，要隨即進(jìn)行支撐裝置的設(shè)置，保證穩(wěn)固程度的提升。在對(duì)開(kāi)挖工作以及支撐工作循環(huán)交替進(jìn)行的前提下，要讓整體的開(kāi)挖質(zhì)量有保證，同時(shí)構(gòu)成結(jié)構(gòu)完整、受力穩(wěn)定可靠的支撐體系。在開(kāi)挖過(guò)程中，進(jìn)行分步施工的時(shí)候要保證建設(shè)施工的時(shí)間以及支撐技術(shù)的條件，促進(jìn)方案的可行性實(shí)施，而且還要保證品質(zhì)。在不同基坑施工過(guò)程中，要有效的避免土體自身的流量過(guò)多導(dǎo)致變形的問(wèn)題出現(xiàn)，在一定程度上可以采取有效的降水方式來(lái)提升土質(zhì)自身的性能，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。

2 工程概述

烏魯木齊軌道交通2號(hào)線一期工程平川路站，車(chē)站主體采用箱形框架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)248m,車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段寬為20.9m，最寬處為25m，車(chē)站覆土埋深變化不大，約為3.4m。車(chē)站高度標(biāo)準(zhǔn)段為14.14m，最深處為15.73m。車(chē)站采用明挖順筑法施工，基坑圍護(hù)采用鉆孔樁+內(nèi)支撐體系?；訃o(hù)樁采用Φ1000mm間距1400mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，嵌固深度為5.5-8.5m，基坑埋深18.43-19.97m，地面超載標(biāo)準(zhǔn)段按20KPa計(jì)算，小里程盾構(gòu)井段按30KPa計(jì)算，基坑整體穩(wěn)定性系數(shù)，抗傾覆安全系數(shù)均大于1.3，滿足設(shè)計(jì)要求。本站圍護(hù)樁兼做抗拔樁，冠梁兼做抗浮梁。車(chē)站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐除大小里程端第一道斜撐外，均采用中Φ609×16鋼管支撐，可根據(jù)進(jìn)料長(zhǎng)度和施工工藝要求選定分節(jié)長(zhǎng)度，根據(jù)基坑寬度在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，支撐組裝后中心線偏差不大于20mm。

3 基坑開(kāi)挖施工方法的選擇思路

1）對(duì)于基坑的尺寸、支護(hù)形式以及開(kāi)挖深度等基礎(chǔ)條件進(jìn)行綜合考慮，遵循的基本原則是：分段、分塊、對(duì)稱、均勻。經(jīng)過(guò)分析后確定具有可行性的開(kāi)挖施工工藝流程及在各階段涉及到的具體作業(yè)參數(shù)，作為施工的基本指導(dǎo)，例如總體開(kāi)挖層數(shù)、各層的深度、基坑擋墻開(kāi)挖后的允許暴露時(shí)間（盡可能在開(kāi)挖后隨即采取支撐措施，以免因暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性）。并基于現(xiàn)場(chǎng)施工條件制定動(dòng)態(tài)管理機(jī)制，加大對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件的監(jiān)測(cè)力度，及時(shí)采集數(shù)據(jù)并予以反饋，據(jù)此判斷施工情況，利用數(shù)據(jù)指導(dǎo)后續(xù)的工作，針對(duì)不足之處做出調(diào)整，在循序漸進(jìn)的模式下，順利完成開(kāi)挖作業(yè)。

2）通過(guò)在施工準(zhǔn)備過(guò)程中的開(kāi)挖施工工序以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系為主要的參考條件，讓有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的施工人員對(duì)此項(xiàng)工作進(jìn)行有效的落實(shí)，在落實(shí)的過(guò)程中要對(duì)建設(shè)施工中的不同影響因素進(jìn)行綜合的考慮，在管控過(guò)程中要切實(shí)保證安全性和高效性[2]。假如基坑自身的尺寸是比較大的，而且影響因素也是比較多的，那么就需要進(jìn)行分層盆式開(kāi)挖，并且對(duì)開(kāi)挖的部分進(jìn)行各個(gè)層次的有效劃分。在進(jìn)行中間位置的開(kāi)挖過(guò)程中，要隨即進(jìn)行支撐裝置的設(shè)置，使穩(wěn)定性得以提高，循環(huán)交替進(jìn)行開(kāi)挖和支撐作業(yè)，最終讓整體的開(kāi)挖得以順利完成，同時(shí)構(gòu)成結(jié)構(gòu)完整、受力穩(wěn)定可靠的支撐體系。分步開(kāi)挖時(shí)，要同時(shí)兼顧施工時(shí)間、支撐形式等基礎(chǔ)要素，確定具有可行性的控制值，予以有效的控制。而在各類形式的基坑施工中，為最大限度的讓土的流變變形量減小，條件允許時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮井點(diǎn)降水的方法，讓土性得以優(yōu)化，使土體的穩(wěn)定性增強(qiáng)。

4 地鐵明挖施工特點(diǎn)

4.1 特點(diǎn)

其優(yōu)點(diǎn)：（1）其施工操作流程比較簡(jiǎn)單，自下而上的明挖施工順序使得整個(gè)施工流程具有便攜性。（2）施工所耗費(fèi)的周期比較短，能夠進(jìn)一步的節(jié)約成本。（3）此項(xiàng)施工可以有效的保證結(jié)構(gòu)體系自身的受力程度，提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固程度。其缺點(diǎn)是自身對(duì)于場(chǎng)地的范圍要求是比較大的，而且會(huì)對(duì)道路產(chǎn)生一定的破壞，導(dǎo)致人們生產(chǎn)和生活受到一定的影響。

4.2 方法

懸臂支護(hù)、放坡開(kāi)挖以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐均是在地鐵車(chē)站中經(jīng)常應(yīng)用的明挖施工方法[3]，由于車(chē)站的特殊性使得其需求的基坑深度較大，土體側(cè)應(yīng)力在此種情況下也將會(huì)同時(shí)增長(zhǎng)。為避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)塌陷問(wèn)題，應(yīng)保證支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置的合理性，并應(yīng)深入分析結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與分布層數(shù)等內(nèi)容，聯(lián)系施工實(shí)況與科學(xué)算法后即可獲得計(jì)算結(jié)果用以推進(jìn)開(kāi)挖進(jìn)度。另外還應(yīng)對(duì)所建設(shè)的支撐體系做不定期的檢查，以所獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)才能夠保證結(jié)構(gòu)加固的針對(duì)性。聯(lián)合水平支撐結(jié)構(gòu)后，結(jié)構(gòu)的整體安全性與最終車(chē)站的建設(shè)質(zhì)量均會(huì)有明顯提升。

5 明挖車(chē)站基坑開(kāi)挖施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

5.1 準(zhǔn)備工作

1）加強(qiáng)在施工前期的準(zhǔn)備工作，在進(jìn)行開(kāi)挖施工前的2周，應(yīng)把對(duì)應(yīng)的施工人員進(jìn)行組織，提前將建設(shè)施工需要的機(jī)械設(shè)備以及材料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于相對(duì)比較大型的設(shè)備來(lái)說(shuō)，要將其提前安置在施工的作業(yè)區(qū)域。除此之外，還要對(duì)沉降的監(jiān)督檢測(cè)位置以及變形的監(jiān)督檢測(cè)位置提前進(jìn)行設(shè)置，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度，為以后的工作方案提供有效的依據(jù)。

2）要進(jìn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)和完善，尤其是工藝以及設(shè)備還要有安全的管控措施等等，都要按照標(biāo)準(zhǔn)體系的要求來(lái)進(jìn)行落實(shí)。

3）對(duì)于技術(shù)來(lái)說(shuō)，要對(duì)圖紙以及標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行有效的落實(shí)，除此之外還要對(duì)即將施工的位置進(jìn)行勘察，對(duì)于特殊的結(jié)構(gòu)體系要做好預(yù)埋工作，保證結(jié)構(gòu)體系的可靠程度。

4）對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的用電以及用水問(wèn)題要提前解決好，且要保證各個(gè)部門(mén)之間的有效溝通協(xié)作。

5.2 對(duì)基坑的開(kāi)挖順序進(jìn)行確定

第一步要進(jìn)行放線的測(cè)量，以設(shè)計(jì)圖紙規(guī)劃為主要的依據(jù)，將進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)記的地方落實(shí)到實(shí)際的工作中去，而且還要對(duì)管控的標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)[4]。按照建設(shè)施工的實(shí)況對(duì)層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，并要與標(biāo)準(zhǔn)體系的條件相符，主要?jiǎng)澐譃槿龑咏Y(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行，從而讓開(kāi)挖速度得以提升，保證建設(shè)施工工序的有效性，且對(duì)相應(yīng)責(zé)任進(jìn)行有效的落實(shí)。

5.3 基坑開(kāi)挖

首先，在開(kāi)挖的過(guò)程中，要將斜坡的傾斜度有效地控制在10%以內(nèi)，保證其在標(biāo)準(zhǔn)體系的范圍內(nèi)，并且按照實(shí)際的建設(shè)現(xiàn)狀為主要條件來(lái)對(duì)其進(jìn)行合理的調(diào)整。對(duì)于工程施工的第一層，進(jìn)行土方開(kāi)挖采用的主要設(shè)備是反鏟挖掘機(jī)，而且還要利用自卸設(shè)備來(lái)對(duì)土方進(jìn)行有效的處理。第一次開(kāi)挖的時(shí)候，深度會(huì)相對(duì)較深，通常會(huì)到冠梁底部位置，要想對(duì)其穩(wěn)定程度進(jìn)行保證就要對(duì)其自身結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度予以加強(qiáng)。

其次，需要管控標(biāo)準(zhǔn)10%放坡量的內(nèi)容，該環(huán)節(jié)的開(kāi)挖距離一般為第一道鋼支撐結(jié)構(gòu)底部向上50cm左右。推進(jìn)后續(xù)環(huán)節(jié)則應(yīng)以坡降的具體情況為基礎(chǔ)觀察結(jié)構(gòu)基坑狀態(tài)，并在第二層土方開(kāi)挖時(shí)到達(dá)車(chē)站端墻位置即可停止。

第三，需要將端墻位置作為起點(diǎn)推進(jìn)第三層土方的挖掘進(jìn)度，并應(yīng)做好鋼支撐結(jié)構(gòu)的架設(shè)工作。整個(gè)開(kāi)挖環(huán)節(jié)均應(yīng)以反鏟挖掘機(jī)作為土方挖掘的主要工具，并由自卸車(chē)將其帶離現(xiàn)場(chǎng)。另外需要做好基坑周邊環(huán)境變化的位移量監(jiān)測(cè)工作，以所獲取到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)即可幫助對(duì)挖掘機(jī)之間的距離進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。這樣一來(lái)既能夠滿足對(duì)挖掘機(jī)掘進(jìn)速度的需求，也能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。

第四，在掘進(jìn)至距離端墻結(jié)構(gòu)9m左右距離時(shí)，即可繼續(xù)推進(jìn)第三層結(jié)構(gòu)的挖掘進(jìn)度，同樣應(yīng)將其管控?cái)?shù)據(jù)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)的10%，經(jīng)過(guò)反鏟挖掘機(jī)所挖掘出的土方應(yīng)配合自卸車(chē)將其帶離現(xiàn)場(chǎng)。在對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行位移量監(jiān)測(cè)的同時(shí)，以位移量在其中的變化狀況為基礎(chǔ)確定挖掘機(jī)之間的合理距離。由于此時(shí)開(kāi)挖深度較大，需要配合使用支護(hù)結(jié)構(gòu)才能夠提高基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

5.4 支護(hù)技術(shù)

第一，對(duì)不同的資料以及數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和研究，并且對(duì)其樁體進(jìn)行合理的安置，保證其位置的合理性，而且還要對(duì)其進(jìn)行有效的號(hào)碼標(biāo)記，為以后的施工提供完備的條件。

第二，對(duì)鉆機(jī)的設(shè)備進(jìn)行有效的應(yīng)用，對(duì)于車(chē)站來(lái)說(shuō)，地下工程的建設(shè)結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定程度比較差，所以就要在建設(shè)施工的前期工作保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定程度，保證鉆孔的位置和中心線的位置在統(tǒng)一點(diǎn)位，且在結(jié)構(gòu)安裝完成后還要科學(xué)化的調(diào)整鉆機(jī)垂直度。

第三，鉆孔環(huán)節(jié)應(yīng)對(duì)鉆進(jìn)速度予以掌控，且需要控制鉆桿偏移量。一旦發(fā)現(xiàn)有鉆桿偏差值超出了預(yù)定范圍，應(yīng)保證調(diào)整的及時(shí)性，隨后才可順利推進(jìn)后續(xù)的操作進(jìn)程。

第四，做好成孔質(zhì)量檢查工作，并同時(shí)完成清孔任務(wù)以達(dá)到注漿管預(yù)埋目的。預(yù)埋任務(wù)展開(kāi)前應(yīng)做好泥漿拌和工作，且需要將水灰比控制在0.7至1.2范圍內(nèi)。

第五，必須嚴(yán)格遵循注漿規(guī)章制度推進(jìn)施工進(jìn)度，確保注漿管端口底部距離基坑底部小于50cm的情況下才可執(zhí)行注漿任務(wù)。注漿量滿足9m3的注入要求后，需要暫停施工流程，自然沉降完畢后才可繼續(xù)進(jìn)行注漿。

5.5 基坑結(jié)構(gòu)防降水施工

首先，要對(duì)每一項(xiàng)施工的工序進(jìn)行有效的管控，保證其安全體系的監(jiān)管落實(shí)，還要對(duì)其落實(shí)定期或者抽查的檢測(cè)工作，進(jìn)一步保證對(duì)降水的預(yù)防工作加以落實(shí)，避免更大的損失產(chǎn)生[5]。其次，就是要按照不同的工序來(lái)對(duì)其自身的結(jié)構(gòu)體系做好自防水工作，對(duì)于縫隙要進(jìn)行有效的封閉處理，保證其預(yù)防降水的功能性發(fā)揮。再次，還要對(duì)建設(shè)施工的周?chē)绊懸蛩剡M(jìn)行分析和研究，并且對(duì)建設(shè)施工的方案進(jìn)行合理的規(guī)劃，保證其方案的有效性。最后，利用水泵相關(guān)設(shè)備來(lái)進(jìn)行抽水處理，避免水體的污染問(wèn)題出現(xiàn)，讓防降水施工井的應(yīng)用效果達(dá)到最大化。

6 地鐵明挖基坑施工管控措施

6.1 保證風(fēng)險(xiǎn)的有效評(píng)估

對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的工作過(guò)程來(lái)說(shuō)，地鐵建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別大部分都是利用LEC工藝來(lái)對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的預(yù)估和評(píng)價(jià)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可能引發(fā)的后果以及損失還有相應(yīng)的危險(xiǎn)因素進(jìn)行有效的評(píng)估，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級(jí)的劃分。除此之外，對(duì)于地鐵車(chē)站建設(shè)來(lái)說(shuō)，由于其自身的施工時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，且施工的復(fù)雜性比較高，會(huì)有不同程度的變化出現(xiàn)在施工過(guò)程中。因此，前期編制的風(fēng)險(xiǎn)清單中很難做到對(duì)全部的風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行涵蓋。所以，在工程施工的過(guò)程中也要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估以及識(shí)別工作的落實(shí)，不斷的對(duì)變化的因素進(jìn)行掌控，通過(guò)最新的數(shù)據(jù)信息來(lái)替代歷史信息，保證能夠?qū)︼L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的掌控。

6.2 機(jī)械設(shè)備的安全管控

對(duì)于地鐵車(chē)站工程建設(shè)來(lái)說(shuō)，其工序是比較復(fù)雜的，而且標(biāo)準(zhǔn)體系也是比較嚴(yán)格的，為了保證建設(shè)施工的安全程度提升，首先就要對(duì)設(shè)備來(lái)進(jìn)行安全的管控。由于現(xiàn)場(chǎng)會(huì)存在很多的專業(yè)機(jī)械化設(shè)備，對(duì)于這些設(shè)備，假如沒(méi)有按照相關(guān)的操控規(guī)則來(lái)進(jìn)行使用，就會(huì)導(dǎo)致安全問(wèn)題的產(chǎn)生。所以，安全管控的首要工作就是要對(duì)設(shè)備進(jìn)行管控，在工程項(xiàng)目的內(nèi)部對(duì)設(shè)備安全管控工作的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷的總結(jié)和分析，并且建立和完善其安全管控的標(biāo)準(zhǔn)體系以及監(jiān)管體系，以此為工作的依據(jù)。在設(shè)備投入使用的前期，要通過(guò)專業(yè)工作者來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)督和檢測(cè)工作落實(shí)，在其安全性能通過(guò)檢測(cè)后才可以進(jìn)行使用。除此之外還要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的維修和養(yǎng)護(hù)，并且制定相關(guān)維修保養(yǎng)制度。

6.3 做好支撐體系的建設(shè)和管控工作

對(duì)于支撐體系來(lái)說(shuō)，在深基坑建設(shè)施工的過(guò)程中，圍護(hù)的支撐體系建設(shè)能夠保證其自身建設(shè)施工的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固程度，防止安全隱患的產(chǎn)生。深基坑施工過(guò)程中，其施工范圍是相對(duì)較小的，而且施工過(guò)程中的作業(yè)范圍也是比較窄小的，通常會(huì)利用內(nèi)支撐和圍護(hù)樁的方式來(lái)進(jìn)行施工。所以對(duì)于支撐體系來(lái)說(shuō)，與基坑自身的安全程度有著緊密的聯(lián)系。要重點(diǎn)檢查：支撐體系架設(shè)過(guò)程中的順直狀態(tài)；支撐體系中連接中的接頭數(shù)量和質(zhì)量；焊接質(zhì)量等等。與此同時(shí)，為了使每根鋼支撐的安全質(zhì)量保證其可追溯性，對(duì)于每根鋼支撐安裝質(zhì)量要單獨(dú)進(jìn)行驗(yàn)收，而且還要對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記和管理。

6.4 對(duì)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督和管控

對(duì)于地下車(chē)站的建設(shè)來(lái)說(shuō)，其自身的施工環(huán)境是很復(fù)雜的，因此，就會(huì)出現(xiàn)更多的影響因素且具有持續(xù)變動(dòng)的特點(diǎn)。所以基坑在開(kāi)挖的過(guò)程中就要對(duì)其支護(hù)體系以及周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，通過(guò)此種措施來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的狀況以及問(wèn)題進(jìn)行有效的識(shí)別和發(fā)現(xiàn)，按照問(wèn)題產(chǎn)生的原因有針對(duì)性的采取措施，保證支護(hù)體系的穩(wěn)固程度，并要?jiǎng)?chuàng)設(shè)安全的施工環(huán)境。基坑監(jiān)控量測(cè)貫穿于基坑施工的整個(gè)過(guò)程，應(yīng)由專員參與對(duì)于各部分完成監(jiān)測(cè)和控制工作。首先是對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的管控；其次是對(duì)基坑周?chē)沫h(huán)境影響因素進(jìn)行管控，無(wú)論是地下水還有地下管線等等都要進(jìn)行有效的管控。監(jiān)控測(cè)量的過(guò)程中，還要對(duì)不同區(qū)域的情況進(jìn)行不同施工技術(shù)的選擇，按照支護(hù)體系的穩(wěn)定程度需求以及現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境影響因素對(duì)監(jiān)控的項(xiàng)目進(jìn)行最終施工技術(shù)的確定，隨后對(duì)監(jiān)控檢測(cè)的方式方法以及計(jì)劃方案進(jìn)行規(guī)劃和落實(shí)。大部分情況下，基坑的建設(shè)監(jiān)測(cè)工作都比較繁瑣，因此，要對(duì)每一項(xiàng)條件和影響因素都進(jìn)行綜合的考慮，對(duì)多個(gè)方面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行把控，進(jìn)而保證基坑施工的合理有效性。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在地鐵車(chē)站建設(shè)施工過(guò)程中，基坑開(kāi)挖技術(shù)使用的范圍是比較廣的，所以對(duì)于建設(shè)施工部門(mén)來(lái)說(shuō)就要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境以及施工條件等等進(jìn)行有效的研究和分析。并且根據(jù)主要的條件來(lái)進(jìn)行科學(xué)合理選擇開(kāi)挖方式，讓結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性得以提升，進(jìn)而讓工程的使用壽命得以延長(zhǎng)。