地鐵深基坑支護(hù)和石方開挖施工技術(shù)分析

李韻

粵水電軌道交通建設(shè)有限公司 廣東 廣州 510610

引言

就當(dāng)前的形勢而言，地鐵站點(diǎn)的深基坑建設(shè)與一般的軌道交通建設(shè)仍有較大的區(qū)別，其主要特征為：①地鐵車站需要多條路線相互轉(zhuǎn)換，而且項(xiàng)目龐大，所以，它的構(gòu)造也非常的復(fù)雜，這就加大了深基礎(chǔ)的支護(hù)工作的難度。②地鐵位于城市的市中心，在進(jìn)行深基坑的建設(shè)時(shí)，會(huì)牽扯到許多的管道，比如電力線路、燃?xì)夤艿赖?，需要注意的是，廢棄管道極有可能會(huì)形成地下水，從而對(duì)基坑的建設(shè)造成較大的影響。③由于深基坑的建設(shè)具有較大的工程規(guī)模，所以對(duì)施工安全要求非常高，在建設(shè)時(shí)必須采取對(duì)有效的保護(hù)措施，因此加增加了建設(shè)的困難程度。

1 地鐵項(xiàng)目中的深基坑支護(hù)技術(shù)

1.1 錨桿支護(hù)施工技術(shù)

地鐵施工中一種常見的深基坑支護(hù)施工技術(shù)就是錨桿支護(hù)法，采用這種支護(hù)方式可以在地鐵物內(nèi)承受非常大的拉應(yīng)力，從而顯著增加了支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并有效避免了變形等問題的出現(xiàn)，所以，錨桿支護(hù)技術(shù)已經(jīng)在地鐵項(xiàng)目建設(shè)中得以廣泛應(yīng)用。在使用這種支護(hù)方法時(shí)，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注錨桿底部是否能達(dá)到相應(yīng)的支護(hù)范圍，使錨桿能夠承受相應(yīng)的壓力，并將錨桿撓度控制在合理范圍內(nèi)，具體如下圖1所示。

圖1 錨桿支護(hù)施工技術(shù)

1.2 SMW工法樁方式

SMW工法樁方法又稱勁性水泥土拌和樁法，是在混凝土未凝固之前插入型鋼的一種支護(hù)方式。在混凝土未凝固之前插入型材，形成一種具有高強(qiáng)度的地下連續(xù)墻體，是一種兼具防載荷、防滲漏功能的一種支護(hù)方式。SMW支護(hù)框架在建設(shè)過程中沒有任何噪聲，對(duì)環(huán)境的影響也很少，并且整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也很高，只要可以應(yīng)用于水泥土拌和的場合都可以采用SMW支護(hù)，所以它的應(yīng)用非常廣泛，在一些特定的情況下，SMW支護(hù)框還可以替代地下連續(xù)強(qiáng)。由于SMW支撐結(jié)構(gòu)所使用的斷面可以進(jìn)行循環(huán)利用，所以這種支撐方式具有較小的工程造價(jià)。

SMW工法樁的生產(chǎn)過程如下：①在地面上開挖導(dǎo)引溝，導(dǎo)引溝的長度要達(dá)到0.8m，寬要達(dá)到0.9m，其長度要根據(jù)現(xiàn)場的工作狀況來決定，在開挖過程中要將地下的淺層物質(zhì)及時(shí)清除，以保證施工的順暢進(jìn)行；②裝設(shè)導(dǎo)向器，導(dǎo)向器的作用是“定位”，根據(jù)模板尺寸來裝設(shè)導(dǎo)向器；③在對(duì)混合樁基進(jìn)行加固時(shí)，通常使用三軸式混合器；④在混合樁基上加設(shè)鋼筋。在進(jìn)行型鋼的安裝之前，必須首先將它的鐵皮除去，在進(jìn)行的過程中，應(yīng)該調(diào)節(jié)它的豎直性，并盡量依靠它自己的重量下沉；⑤對(duì)型鋼進(jìn)行加強(qiáng)。通常采用懸掛鋼筋對(duì)型鋼進(jìn)行加強(qiáng)，混凝土凝固6h后，拆除加強(qiáng)懸掛鋼筋。

1.3 地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)

地下連續(xù)墻是指使用適當(dāng)?shù)拈_槽設(shè)備，利用墻體灌漿保護(hù)功能，挖出一定深度和寬度的溝槽。同時(shí)澆注相應(yīng)材料，打造實(shí)心墻體，可防止?jié)B漏，具有較高的承載力。一般情況下，地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)通常由幾個(gè)緊密相連的墻段組成，地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)組合對(duì)環(huán)境的影響比較小，這種設(shè)計(jì)更適合應(yīng)用于一些復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中。然而，地下連續(xù)墻一直沒有得到廣泛普及與采用，因?yàn)樗茈y開挖堅(jiān)硬的地面，而且在施工過程中對(duì)機(jī)械設(shè)備提出了更高的要求，增加了工程成本。

1.4 排樁支護(hù)施工技術(shù)

在地鐵項(xiàng)目深基坑支護(hù)施工中，主要采用以下三種支護(hù)方式：首先是直插樁支護(hù)。該方法適用于路堤土質(zhì)和地下水位質(zhì)量較好，支撐結(jié)構(gòu)能容納挖樁的情況。其次，當(dāng)深基坑施工現(xiàn)場地基不松軟時(shí)，宜采用連續(xù)布置的支撐樁，形成連續(xù)的支撐結(jié)構(gòu)，樁間間隙采用水泥樁填充，有效提高防水效果。最后，當(dāng)深基坑的施工區(qū)域?yàn)檐浲恋鼗?，且擁有較高的水位時(shí)，應(yīng)選擇鉆孔樁與混凝土抗?jié)B墻相結(jié)合的支護(hù)方式。當(dāng)?shù)罔F物基坑施工深度小于6m時(shí)，一般選擇預(yù)制混凝土板樁和鋼板樁，但必須選用頂圈梁作基礎(chǔ)，當(dāng)深度在6～10m之間時(shí)，應(yīng)將鉆孔控制在0.5～1.0m的范圍之內(nèi)；當(dāng)超過10m深度時(shí)，需要額外的支撐形式來確保支撐功能，并根據(jù)實(shí)際情況，增設(shè)相應(yīng)的支架[1]。

2 石方開挖技術(shù)

在地鐵站點(diǎn)的深基坑支護(hù)施工中，石方挖掘技術(shù)是一個(gè)很關(guān)鍵的一步，實(shí)際上，工程質(zhì)量的優(yōu)劣將直接關(guān)系到整體的支護(hù)質(zhì)量。石方開挖作業(yè)是指將基坑內(nèi)的石方進(jìn)行挖掘和清除[2]，為深基坑支護(hù)技術(shù)的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。在挖掘的具體工作中，我們應(yīng)當(dāng)關(guān)注如下問題：第一，在挖掘的時(shí)候，有關(guān)工作人員必須要嚴(yán)格遵守有關(guān)的作業(yè)程序，這樣才能更好地保證工人的人身安全，除此之外，還應(yīng)當(dāng)制訂出相應(yīng)的緊急情況應(yīng)急方案，來處理在挖掘時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)的安全事件；其次，在挖掘的時(shí)候也要進(jìn)行及時(shí)清掃工作，將挖掘出來的土塊盡量的降低到最小化，避免對(duì)周邊的環(huán)境造成的破壞和對(duì)建設(shè)用地的占據(jù)。

2.1 分層開挖

所謂的“分層開挖”，實(shí)際上就是在基坑的開挖過程中，按照深度，分一定的順序進(jìn)行挖掘。由于其更好的安全特性，可以有效防止在基坑挖掘中出現(xiàn)的石方倒塌等多種較為危險(xiǎn)的安全性事故，因此，其在地鐵車站深基坑建設(shè)中被大量使用。由于它的安全性能很好，在很多大型的基坑施工上，都會(huì)使用它。在具體應(yīng)用時(shí)，也要根據(jù)實(shí)際的項(xiàng)目特征來決定挖掘?qū)拥暮穸群蛯游?，這樣才能更好地保證了整體工程的安全和合理。通常，一次基坑的深度不會(huì)大于2m。

2.2 放坡開挖

在實(shí)際應(yīng)用中，采用這種方法的好處很多，但是也存在著一些缺陷。優(yōu)點(diǎn)是能夠很好地保證項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程，從而在某種意義上節(jié)省了建設(shè)費(fèi)用。其缺點(diǎn)是因?yàn)檫@種挖掘方式的特殊性，在實(shí)際的工程中，很易造成石方崩塌，也更易造成滑坡。因此，在使用這種挖掘技術(shù)的同時(shí)，必須要注意在施工過程中的安全問題，尤其要注意對(duì)邊坡的防護(hù)，盡量防止施工安全事件的發(fā)生。

3 地鐵項(xiàng)目深基坑支護(hù)施工技術(shù)及質(zhì)量管控策略研究

3.1 完善設(shè)計(jì)方案

在對(duì)深基坑支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先需要對(duì)施工現(xiàn)場所處的地質(zhì)環(huán)境開展深入的分析，從而制定出合理的支護(hù)方案。在此過程中，應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場的道路狀況進(jìn)行分析，其中包含對(duì)周邊道路分布及距離等情況的分析[3]。同時(shí)，應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場周邊管道和線路的鋪設(shè)情況進(jìn)行勘測，并對(duì)地層中障礙物的實(shí)際狀況進(jìn)行深入分析。其次，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)楹笃诘慕ㄔO(shè)工作提供有效參考及重要支持。因此，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合實(shí)際情況選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，以確保工程建設(shè)的穩(wěn)固性和安全性。之后，制定一系列合理有效的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案和具體實(shí)施內(nèi)容。

2.2 控制基坑開挖支護(hù)

在基坑施工過程中，必須進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，應(yīng)著重把握好兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一是監(jiān)測邊坡的變形；二是監(jiān)測埋地管線的變行。若在施工中這兩個(gè)方面都有問題，即，實(shí)際的施工與設(shè)計(jì)的要求有了差異，則應(yīng)暫停施工，并對(duì)其進(jìn)行全面的測定和核查，以避免發(fā)生安全事故，造成人員和財(cái)產(chǎn)等方面的損失。因此，應(yīng)嚴(yán)格按照地鐵項(xiàng)目深基坑支護(hù)的施工標(biāo)準(zhǔn)，制定科學(xué)規(guī)范的基坑支護(hù)施工方案。同時(shí)，根據(jù)入滲程度、透水性、級(jí)配和土壤等因素，分析確定路堤可采取的排水措施的速率。周邊開挖要實(shí)施嚴(yán)格的荷載管理，規(guī)范開挖深度，進(jìn)行平衡分層開挖，制定開挖設(shè)計(jì)方案。密切關(guān)注開挖過程，及時(shí)調(diào)整支撐結(jié)構(gòu)，防止基位偏移。當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，要及時(shí)停工，并落實(shí)好相應(yīng)的現(xiàn)場處理工作，待問題妥善解決后再恢復(fù)施工。在開挖到一定程度后，應(yīng)將基坑底部封閉，做好相應(yīng)的基礎(chǔ)工作，進(jìn)行后續(xù)的回填作業(yè)[4]。

2.3 加強(qiáng)深基坑周圍水體止水管理

在深基坑施工過程當(dāng)中，為避免雨水大量進(jìn)入深基坑，增加基坑的施工效率、穩(wěn)定性和實(shí)用性，施工單位要做好對(duì)深基坑周圍水體的治理措施，在必要情況下，應(yīng)采取高壓噴射、高壓爆破等技術(shù)防止深基坑積水[5]。然而，如果深基坑的地下水位過高，將會(huì)對(duì)深基坑的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。所以，在深基坑施工過程中，必須做好對(duì)工程的防水管理，以提升混樁效率，并避免在混凝土施工過程中因出現(xiàn)空隙、分叉、蜂窩面等現(xiàn)象而引發(fā)的深基坑施工質(zhì)量問題。

2.4 完善監(jiān)測管理環(huán)節(jié)

監(jiān)督管理的發(fā)展與地鐵深基坑支護(hù)工作息息相關(guān)。為達(dá)到良好的管理狀態(tài)，建設(shè)單位應(yīng)不斷完善監(jiān)測管理環(huán)節(jié)。首先，找出施工建設(shè)過程中的相關(guān)問題并有效解決。同時(shí)，在建設(shè)過程中，相關(guān)人員還應(yīng)關(guān)注現(xiàn)場情況，做好相應(yīng)的地質(zhì)調(diào)查工作。在此過程中，應(yīng)做好相關(guān)信息的收集、分析與整理工作，為后期的深基坑建設(shè)工作提供有效的依據(jù)。另外，在一些施工現(xiàn)場，經(jīng)常出現(xiàn)施工方案不能滿足實(shí)際建設(shè)需求的情況，不僅延長了施工周期，也增加了工程成本。對(duì)此，在正式施工之前，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)深基坑支護(hù)方案的驗(yàn)證，并利用先進(jìn)的信息技術(shù)對(duì)施工方案進(jìn)行有效的模擬，以驗(yàn)證方案的適用性與科學(xué)性，從而確保深基坑支護(hù)作業(yè)的質(zhì)量[3]。

3 結(jié)束語

當(dāng)前，我國城市軌道交通建設(shè)多集中在城市人群密集地區(qū)，由于該地區(qū)建筑物密集，交通飽和，地上地下管線眾多，地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)其支護(hù)的需求較高，且在開挖過程中極易發(fā)生問題。因此需要有關(guān)的工作人員和管理人員應(yīng)該提高他們對(duì)地鐵深基坑支護(hù)工作和石方挖掘施工技術(shù)的重視程度。同時(shí)許多不穩(wěn)定的因素也會(huì)對(duì)工程的安全性產(chǎn)生不利的影響，因此施工過程中，應(yīng)采取各項(xiàng)安全技術(shù)手段，可以在很大程度上加快工程的建設(shè)速度和建設(shè)質(zhì)量。為了確保在深基坑的建設(shè)過程中不發(fā)生任何的意外，我們應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)和規(guī)范，進(jìn)行科學(xué)的、合理的、有效的、有針對(duì)性的建設(shè)，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和施工的安全性，對(duì)可能存在的問題展開及時(shí)的處理，從而確保工程的品質(zhì)。