地鐵巖土工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)

李小鋒

摘 要：在地鐵巖石工程中，運(yùn)用深基坑支護(hù)施工技術(shù)，是保障巖土工程具有較高質(zhì)量的重要措施之一。為了進(jìn)一步提升在地鐵巖土工程上的運(yùn)用深基坑支護(hù)施工技術(shù)，必須建立相應(yīng)的管理方法，以確保人員的生命和工程建設(shè)的質(zhì)量。對(duì)地鐵巖土工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵；巖土工程；基坑支護(hù)；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2023）07-0024-03

0 引言

地鐵項(xiàng)目的建設(shè)范圍和速度正在加速推進(jìn)，對(duì)促進(jìn)城市化進(jìn)程發(fā)展具有舉足輕重的作用。在實(shí)地鐵施工過程中，如何在巖土工程中做好深基坑支護(hù)已經(jīng)逐漸成為建筑行業(yè)首要解決的問題之一，其支護(hù)質(zhì)量將直接影響整個(gè)地鐵巖土工程的施工質(zhì)量，因此應(yīng)用恰當(dāng)?shù)纳罨又ёo(hù)施工技術(shù)十分必要。

1 工程概況

某地鐵巖土工程線路全長13.65 km，均為地下線，設(shè)車站8座，其中換乘站3座。項(xiàng)目沿線穿越多個(gè)地貌單元，地質(zhì)水文條件復(fù)雜，特殊性巖土廣泛分布，巖土工程問題較多，沿線周邊環(huán)境條件復(fù)雜。

此地鐵工程實(shí)現(xiàn)了與機(jī)場線的聯(lián)通，也因此得以在機(jī)場、火車站兩大交通樞紐之間建立無縫銜接，在極大程度上提升了乘客的流通效率，并滿足了乘客在城際、城內(nèi)、航空多種類型的不同出行需求，為加快當(dāng)?shù)匦聟^(qū)建設(shè)、促進(jìn)市區(qū)經(jīng)濟(jì)一體化提供支撐，進(jìn)一步提升自身國際化大都市的影響力。

2 深基坑工程特點(diǎn)及重難點(diǎn)

2.1 深基坑工程特點(diǎn)

工程附近的建筑物與地下管線位置和抵抗變形性能、施工場地實(shí)際情況會(huì)給深基坑設(shè)計(jì)和施工帶來較大影響。在實(shí)際進(jìn)行施工時(shí)，保護(hù)周圍建筑物與市政設(shè)施屬于其最明顯的特點(diǎn)之一。

2.2 深基坑工程重難點(diǎn)

雖然灌注樁施工技術(shù)已成熟，格構(gòu)柱制作沒有太多難度，雙軸單排套接一孔已經(jīng)成為極為普遍的施工方式。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，仍要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行施工，所以在工程中選擇哪種施工組合模式為地鐵巖土工程的重要任務(wù)之一。本項(xiàng)目的施工難點(diǎn)在于基坑開挖必定會(huì)引起鄰近基坑周圍土體的變形，而土體的變形是不均勻的，愈接近基坑中心的位置變形愈大，一般基坑開挖影響的范圍約為開挖深度的1.5～2倍。過量的變形將影響鄰近建筑物、構(gòu)筑物，可能導(dǎo)致開裂、傾斜，甚至坍塌。

3 深基坑支護(hù)施工技術(shù)

3.1 鉆孔灌注樁支護(hù)技術(shù)及施工步驟

某地鐵巖土工程的抗壓樁采用直徑Φ800鉆孔灌注樁，有效樁長暫定58 m，混凝土等級(jí)為C45以下，樁端進(jìn)入持力層⑤-2層中等風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖不小于4 m，09地塊260根?？拱螛恫捎弥睆溅?50鉆孔灌注樁，有效樁長暫定40 m，混凝土等級(jí)C30以下，樁端進(jìn)入持力層②-3層粉質(zhì)粘土與粉砂互層不小于24 m。支護(hù)均采用鉆孔灌注樁作為豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)，全區(qū)段Φ900×1 100 mm。

在施工時(shí)，鉆頭直徑應(yīng)等于樁的設(shè)計(jì)直徑，施工時(shí)錐形鉆頭夾角應(yīng)大于120°。鉆孔灌注樁施工前，必須試成孔，每種直徑數(shù)量不小于2個(gè)，以便核對(duì)地質(zhì)資料。檢驗(yàn)所選設(shè)備、施工工藝及技術(shù)要求是否適宜，根據(jù)土層物性及分布情況確定合理的施工工藝。

3.1.1 選點(diǎn)

建議在現(xiàn)場設(shè)置第二個(gè)控制站。按施工場地將控制臺(tái)布置在安全、視野良好的地點(diǎn)，用鋼筋混凝土澆筑，并用十字形標(biāo)記。安裝完成后，應(yīng)借助設(shè)置標(biāo)識(shí)來加大防護(hù)。根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)置2～3個(gè)控制站。所設(shè)置的控制區(qū)必須經(jīng)過業(yè)主和監(jiān)理復(fù)核，在其同意后才能投入運(yùn)行。利用全站儀器進(jìn)行測量和放樣。

在高程測量中，以控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，設(shè)置一條封閉的水平路徑，利用自動(dòng)水平計(jì)進(jìn)行觀測。水平高度的封閉誤差按照GB 50026-2020《工程測量規(guī)范》的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。根據(jù)樁位圖和控制點(diǎn)的聯(lián)結(jié)，計(jì)算出每一樁的理論坐標(biāo)資料，并上報(bào)監(jiān)理。在樁地放樣中，利用二點(diǎn)極坐標(biāo)測量方法進(jìn)行測量，而在 Toppon測距中，則使用測角、測距和定點(diǎn)技術(shù)。在其他控制區(qū)進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)較大的誤差。

3.1.2 埋設(shè)護(hù)筒

在工程施工中，采取二次驗(yàn)算的方式進(jìn)行護(hù)管埋設(shè)，在測量的基坑中央插入一塊木頭作為標(biāo)記，根據(jù)實(shí)際情況將護(hù)管埋好，隨后再進(jìn)行檢驗(yàn)。確定樁的正確定位，在護(hù)套上涂上紅色油漆，在定位時(shí)把標(biāo)志上的十字形拉直，并按照十字的中央對(duì)中對(duì)齊。為了保證實(shí)測資料的正確性，由兩個(gè)專業(yè)的測量專家對(duì)所測的樁進(jìn)行推算和校驗(yàn)，并要求現(xiàn)場的標(biāo)定工作需要有專門的測量師協(xié)助進(jìn)行[1]。

在鉆井作業(yè)中，為了避免鉆井作業(yè)中遇到地面上的障礙而發(fā)生位移，需要對(duì)現(xiàn)場的勘測工作進(jìn)行至少一次的糾偏。在鉆孔時(shí)，要選擇合適的鉆具，在土壤部位采用三翼合金鉆具，其具有良好的導(dǎo)正性。根據(jù)鉆井的效果，可以按要求使用齒形鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，以增加鉆井的工作效率。在鉆井過程中，為了避免發(fā)生鉆頭收縮，必須增大鉆頭的比重，即1.2～1.25倍，粘性約25Pa·s，采用低速鉆井，速度為2.5 m/h，加入鉆柱時(shí)要進(jìn)行鉆孔，以保證鉆孔尺寸不變。

3.1.3 安放鋼筋籠

鋼籠吊掛采用兩個(gè)吊點(diǎn)吊掛，將吊點(diǎn)位設(shè)于箍筋位置，吊運(yùn)時(shí)應(yīng)防止變形、彎曲，吊放時(shí)應(yīng)向孔的中央緩緩放下，以免與孔洞內(nèi)的孔洞發(fā)生撞擊。如果遇到阻力，不可用力松開，應(yīng)查清緣由，酌情處置。如果必須松開，應(yīng)將鋼筋籠抬起，再進(jìn)行橫孔施工。

鋼筋籠應(yīng)分節(jié)放置，并將灌漿管與鋼籠進(jìn)行捆綁或焊接，用起重機(jī)將第一節(jié)放進(jìn)鉆孔中。將第一節(jié)鋼筋籠插入鋼籠上方的箍筋下方后，將鋼籠暫時(shí)支撐在護(hù)套管上。隨后將第二節(jié)吊起，將兩端固定在一起，把兩節(jié)鋼梁固定在一起。在鋼筋籠全部放入洞中后，必須對(duì)其進(jìn)行定位，以保證其中心位置。

3.1.4 灌注混凝土

清孔結(jié)束后，驗(yàn)收合格，應(yīng)在30 min內(nèi)進(jìn)行灌注混凝土，采用導(dǎo)管進(jìn)行水下頂托法灌注混凝土。根據(jù)孔深及導(dǎo)管直徑確定首灌混凝土放量，根據(jù)首灌放量選用合適的料斗。

根據(jù)本工程特點(diǎn)，料斗容量為不小于1.5 m?導(dǎo)管及料斗安放好后，在料斗底端放上隔水栓，用活塞堵住料斗口，隨后向料斗內(nèi)加混凝土，混凝土加滿后立即拉出隔水栓，使混凝土迅速下落，首灌混凝土必須確保導(dǎo)管埋深2 m左右。隔水栓拉出后應(yīng)繼續(xù)連續(xù)澆筑混凝土，當(dāng)出現(xiàn)混凝土下落困難時(shí)，要暫停加料，并上、下牽動(dòng)導(dǎo)管。同時(shí)觀察孔口返漿情況，待混凝土順利下落后再向漏斗中加入混凝土[2]。在混凝土灌注后期，料斗內(nèi)混凝土面與孔內(nèi)混凝土面落差小，下料緩慢，此時(shí)應(yīng)及時(shí)上、下牽動(dòng)料斗，讓混凝土順利灌注。

3.2 格構(gòu)柱技術(shù)及步驟

3.2.1 制作格構(gòu)柱

構(gòu)柱在施工現(xiàn)場進(jìn)行制作，預(yù)制混凝土地板，格構(gòu)柱參照工程設(shè)計(jì)長和地基標(biāo)高，在設(shè)計(jì)標(biāo)高上標(biāo)注，為格構(gòu)柱的開挖提供依據(jù)[3]。裝配之前需要對(duì)角進(jìn)行調(diào)整，在下料的長度范圍內(nèi)容許誤差為±5 mm，局部變形容許誤差為±2 mm。接骨片的拼裝應(yīng)嚴(yán)格按照各橫梁的中軸線為參考，排列各嵌板的方位。為了確保立柱的豎直性，采用特殊的背模進(jìn)行搭接。焊接強(qiáng)度為3級(jí)，焊接厚10 mm。CO2氣體保護(hù)焊是一種比較理想的方法，因?yàn)槠渌璧谋Ｗo(hù)性氣體成本較低，在進(jìn)行施工時(shí)，焊縫成型較好，再配以含有氧化劑的焊線，可以減少內(nèi)部缺陷，提高質(zhì)量。該項(xiàng)目所使用的方框柱是由4個(gè)400 mm×14 mm的等邊鋼筋進(jìn)行連接，其規(guī)格為420 mm×300 mm×10 mm，垂直距離600 mm，并且在角鋼和連接面板上都要進(jìn)行充分的焊。柱頭的角鋼采用內(nèi)外焊接的形式進(jìn)行焊接，角鋼與角鋼的材質(zhì)是一樣的，并且焊接角鋼的長度大于600 mm，接頭的兩端必須平整，并且端表面必須為橫向。為了將網(wǎng)架立柱的上端焊上一個(gè)雙向的吊圈，便于進(jìn)行網(wǎng)架的安裝。

3.2.2 焊接格構(gòu)柱

電焊選用ER-50型，在使用之前必須按照工廠證書要求進(jìn)行干燥處理，不得用損壞或生銹的線材。柱子應(yīng)整齊地堆放，不得高于兩層樓的高度，所用的導(dǎo)向桿應(yīng)在一條線上。立柱對(duì)焊時(shí)，節(jié)點(diǎn)要錯(cuò)開，確保相同斷面上的角鋼節(jié)點(diǎn)不得大于50%，而相鄰的角鋼間距不得低于50 cm。在角鋼的焊接部位，角鋼角鋼筋的內(nèi)部采用同一材質(zhì)的短角鋼板進(jìn)行加固。

3.2.3 安裝鋼筋籠和格構(gòu)柱

在鋼筋籠頭和框架柱子的連接點(diǎn)上，每一條邊都要用10 m×1 m的長筋與網(wǎng)箱的縱向筋固定，每條的長度不少于10 mm，每一條都要有一個(gè)撓性的連接點(diǎn)，這樣才能進(jìn)行較大的調(diào)節(jié)。在進(jìn)行安全防護(hù)之前，要進(jìn)行鋼筋籠安裝，下面的鋼筋籠網(wǎng)要嚴(yán)格按上述方法進(jìn)行安裝。在進(jìn)行鉆孔時(shí)，要保證鉆孔與鋼筋籠的同軸性，同時(shí)要保證支架的穩(wěn)定[4]。在鋼絲網(wǎng)安裝完畢后，進(jìn)行網(wǎng)格柱調(diào)整架的施工，按照設(shè)計(jì)的需要，網(wǎng)格板的各個(gè)邊沿應(yīng)與軸線完全垂直或平行，除了在四面中央標(biāo)有“十”字標(biāo)記以使其對(duì)齊后，還要使其每側(cè)與軸線垂直或平行。

3.2.4 校正并固定格構(gòu)柱

將立柱的校準(zhǔn)架與鋼板進(jìn)行牢固地結(jié)合，調(diào)整校正框確保水準(zhǔn)，把網(wǎng)格柱放下，將其插到樁的預(yù)設(shè)高度低于3.0 m，然后將其兩側(cè)的兩個(gè)主要筋分別焊接在一起，進(jìn)行雙面焊，焊點(diǎn)至少為5 mm，然后在樁孔的中央用定位筋將其緊固。在下沉?xí)r，采用全站儀器進(jìn)行觀察，把架設(shè)好的立柱上部置于中間位置，在兩個(gè)點(diǎn)豎直后再進(jìn)入。保證每根的豎直角小于1/300，中間誤差不超過20 mm。在對(duì)框架柱進(jìn)行標(biāo)高的調(diào)控時(shí)，必須事先用水準(zhǔn)計(jì)測量出樁的高度，并按其嵌入的深度，在鋼柱上用紅色顏料標(biāo)示出格構(gòu)柱的標(biāo)高，并在其兩端分別焊上L220 mm×20 mm角鋼，并將其安裝在校正臺(tái)上。

3.2.5 截除格構(gòu)柱

根據(jù)工程施工條件和施工需要，為調(diào)節(jié)網(wǎng)架立柱的垂直度，使網(wǎng)架立柱的高度超過設(shè)計(jì)標(biāo)高。在進(jìn)行網(wǎng)格結(jié)構(gòu)柱體的制造時(shí)，應(yīng)在其設(shè)計(jì)高度上涂上顏料，以便于挖掘時(shí)，將其截去。在進(jìn)行切割時(shí)，要用水平尺檢查設(shè)計(jì)標(biāo)高和標(biāo)志位置的一致性，并進(jìn)行修正。

3.3 雙軸深攪樁技術(shù)及步驟

某地鐵巖土工程基坑全區(qū)段采用單排Φ700×500 mm雙軸深攪樁作為止水帷幕，采用套接一孔法施工工藝。第一批施工在監(jiān)管人員監(jiān)管下施工，確定實(shí)際水泥投放量、漿液水灰比、漿液泵送時(shí)間、攪拌下沉及提升時(shí)間、樁長以及垂直度控制方法，并確定雙軸深攪樁的正常施工控制標(biāo)準(zhǔn)。漿液水灰比0.45～0.55，水泥摻入量為15%，其中每兩攪一噴為7.5%，并應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況摻入適量早強(qiáng)劑等外加劑。樁體施工每樁位為兩攪一噴工藝，連續(xù)施工，相鄰樁間歇不得超過10 h，且噴漿攪拌時(shí)鉆頭的提升速度不得大于0.6 m/min，下沉速度不得大于0.6 m/min。

首先，清理開挖地區(qū)的多余物體進(jìn)行開挖施工。施工場地應(yīng)事先平整，清除樁位處障礙。在施工全過程中，要安排施工現(xiàn)場的搶險(xiǎn)隊(duì)伍，并準(zhǔn)備好相關(guān)的施工工具和物資，隨時(shí)觀察施工進(jìn)度，一旦出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，立即采取措施。

其次，進(jìn)行試成樁試驗(yàn)在大規(guī)模工程之前，應(yīng)按照設(shè)計(jì)的規(guī)定進(jìn)行試樁，并在現(xiàn)場監(jiān)督人員的監(jiān)督下完成。此工序的目標(biāo)是測定雙軸攪拌樁的下陷速率和攪拌器轉(zhuǎn)速，保證均勻沉降和均勻起重。在攪動(dòng)和提起過程中，不能在鉆孔中引起壓力引起周圍基礎(chǔ)的下沉，在3個(gè)試樁過程中，要依據(jù)成樁工藝、水泥漿液配合比以及注漿泵的工作流率來確定其所選擇的轉(zhuǎn)速，以保證樁的成樁品質(zhì)。

再次，進(jìn)行施工。在施工過程中需要嚴(yán)格控制單樁水泥摻入量?，F(xiàn)場按水灰比0.6配制漿液，并通過調(diào)整設(shè)備下沉及提升噴漿速度控制單樁用漿量，進(jìn)而確保單樁水泥用量以滿足設(shè)計(jì)要求。雙軸攪拌樁機(jī)頭下沉速度與攪拌提升速度應(yīng)控制在0.6 m/min以內(nèi)，并保持勻速下沉與勻速提升。攪拌提升時(shí)不應(yīng)使孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓造成周邊地基沉降。

最后，進(jìn)行抗壓實(shí)驗(yàn)。每臺(tái)班留置一組試塊，即每天兩組，進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，以檢測樁身強(qiáng)度。

4 深基坑支護(hù)施工管理措施

4.1 提高施工管理效果

首先，提高安全管理能力。對(duì)于大型建設(shè)項(xiàng)目，必須開挖深埋藏過深的基坑。在開挖時(shí)，既要考慮到地面的高度，又要考慮到周圍建筑物的安全，所以在進(jìn)行施工之前，必須進(jìn)行事先的安全評(píng)估，采取行之有效的安全措施。其次，保證周圍建筑的安全，對(duì)周圍的建筑、管道進(jìn)行安全維護(hù)，盡可能不對(duì)其不造成任何損壞。最后，營造一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境。在施工過程中，由于開挖和搬運(yùn)會(huì)造成較多的污染，為保證周圍居民的生命健康，必須合理布置好施工時(shí)間，避免在晚上施工，以免產(chǎn)生噪聲。

4.2 根據(jù)工程重點(diǎn)進(jìn)行施工管理

在加大力度進(jìn)行施工質(zhì)量教育的基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目的主要節(jié)點(diǎn)、重要工藝和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，制定了施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)。制定出一套完整的施工技術(shù)和質(zhì)量管理體系，進(jìn)行提前的管理，做到預(yù)防，確保各項(xiàng)目、各重要環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

5 結(jié)束語

在地鐵巖石工程中，深基坑支護(hù)施工的好壞直接關(guān)系到整個(gè)工程的順利實(shí)施和質(zhì)量。為此，工程負(fù)責(zé)人必須在實(shí)際工作中積極了解并鉆研深基坑支護(hù)技術(shù)，并對(duì)該技術(shù)進(jìn)行改造和創(chuàng)新，以保證其在工程應(yīng)用中能夠產(chǎn)生相應(yīng)的效果，以此保證施工質(zhì)量。

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