明挖地鐵車站深基坑施工技術(shù)應(yīng)用

李洋

摘要：深基坑開挖作為一種較為常見的施工方法，其開挖和支護(hù)方式的選擇對最后的施工結(jié)果產(chǎn)生的影響很大?；诖?，以徐州市地鐵2號線一期3標(biāo)奔騰大道站為依托，對明挖地鐵車站深基坑施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討分析，希望能給類似的施工人員帶來一些借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：地鐵明挖車站；深基坑開挖；支護(hù)技術(shù)；施工方法

0? ?引言

明挖法具有施工難度相對低、質(zhì)量有保障、作業(yè)效率高、支撐穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。在具體項(xiàng)目建設(shè)過程中，必須結(jié)合實(shí)際，認(rèn)真編制施組及專項(xiàng)方案，明確施工計劃，對各項(xiàng)主要資源進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，抓好各工序、各環(huán)節(jié)的施工作業(yè)管控，進(jìn)而促進(jìn)地鐵車站建設(shè)施工順利開展。本文結(jié)合徐州城鐵二號線的地鐵明掘車站深基坑支護(hù)技術(shù)，對其在施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討和分析。

1? ?工程概況

徐州市地鐵2號線一期3標(biāo)奔騰大道站施工段，起點(diǎn)里程為K3+025.958-K3+232.458，車站全長206.5 m。該站為兩層島式地下車站，平臺為11m。車站設(shè)有4個進(jìn)出站、2個擋風(fēng)墻。在車站的南端和北端分別設(shè)置了18.83m的盾構(gòu)起始井和18.24m的盾構(gòu)接收井。該站設(shè)在公路邊，采用明挖法施工，使用φ1000@750 mm（700）套筒咬合樁進(jìn)行圍護(hù)。

2? ?機(jī)械設(shè)備選型

本站咬合樁所通過的地層主要包括1-1層填充土、2-3-3層黏土、2-3-4層黏土、2-5-1層粘質(zhì)粉土，2-5-2層黏質(zhì)粉土，5-3-4黏土；地下水包括充填體潛水、第四系2-5-2組弱承壓水和5-3-4組深部承壓水。針對本車站水文地質(zhì)情況選用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，配置全套、全旋鉆、鋼制套管，可在潛水層取土成孔，在承壓水層撈渣成孔。

3? ?深基坑施工工藝流程及施工要點(diǎn)

3.1? ?工藝流程

單樁施工過程咬合樁設(shè)計有2種類型，即 A（葷）、 B（素）樁，A型單樁施工工藝流程如圖1所示。排樁法施工流程一般為B1—B2—A1—B3—A2—B4—A3……，如圖2所示。

3.2? ?施工場地平整

地面、地下混凝土及瀝青鋪面采用鑿巖機(jī)破碎，人工配合清除，殘渣用CAT320型挖掘機(jī)機(jī)裝車，用自卸汽車運(yùn)輸?shù)綏壨翀觥＠肅AT320型挖掘機(jī)對軟弱土層進(jìn)行開挖，然后用黏土進(jìn)行充填，再用小型機(jī)械進(jìn)行分層壓實(shí)[1]。

3.3? ?導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻為鋼筋混凝土構(gòu)造，導(dǎo)墻剖面如圖3所示。其寬度為4m，厚度為40cm。采用φ10mm@200mm單層雙向鋼筋網(wǎng)，混凝土強(qiáng)度等級為C30。導(dǎo)墻施工施工流程如下：

3.3.1? ?測量放樣

以施工經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，將咬合樁外放120mm，使用全站儀以地面導(dǎo)線控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行實(shí)地放樣，并將護(hù)樁做好，將其作為導(dǎo)墻施工的控制中線。

3.3.2? ?導(dǎo)墻溝槽開挖

在樁位放樣合格后，就可以開始挖溝了。在導(dǎo)墻基礎(chǔ)上，利用CAT320型挖土機(jī)進(jìn)行開挖，并輔以人工修溝。對基礎(chǔ)進(jìn)行修剪后，在溝下引中線，作為模板安放的控制線[2]。

3.3.3? ?碎石攤鋪

在基坑開挖后，利用CAT320型挖掘機(jī)對基坑內(nèi)的碎石進(jìn)行平整，然后利用小型夯土機(jī)對基坑內(nèi)的基坑進(jìn)行夯擊。

3.3.4? ?鋼筋的處理和綁扎

用矯直機(jī)對鋼筋進(jìn)行矯直截斷，并在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交叉點(diǎn)處扎緊。在鋼筋網(wǎng)的下面用墊塊支撐，以1m為間隔，使其呈梅花狀布置。

3.3.5? ?模板安裝

內(nèi)模由一塊已成型的鋼制模具制成，左右兩塊內(nèi)模之間用已成型的角鋼對拉聯(lián)接。外模板由8mm厚的橡木薄板+方形木料組成的雙排背筋構(gòu)成，并在外模上用三角形支撐加強(qiáng)。

3.3.6? ?混凝土的澆筑和維護(hù)

混凝土澆筑采用混凝土泵車泵送，由兩側(cè)28m對稱交替進(jìn)行澆筑。使用B50型插入式振動器進(jìn)行振動，使用鐵鏟進(jìn)行精拋光。

3.3.7? ?混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土進(jìn)入初凝狀態(tài)后，用塑料布覆蓋，噴灑清水，對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[3]。導(dǎo)墻澆筑完畢，拆除模板后到咬接樁施工之前，必須在導(dǎo)墻中對咬接樁預(yù)留槽周圍做好安全保護(hù)。

3.4? ?成孔施工

3.4.1? ?鉆機(jī)就位

待導(dǎo)墻達(dá)到一定的強(qiáng)度后，對樁身進(jìn)行復(fù)位，并將其倒置至導(dǎo)墻頂部，以此作為鉆孔定位的控制點(diǎn)。將套筒鉆移到正確位置，將套筒鉆的抱管器中心對準(zhǔn)于導(dǎo)墻孔的設(shè)計樁中心。

3.4.2? ?成孔

在樁機(jī)就位之后，用履帶起重機(jī)將套管吊裝到樁機(jī)鉗口中，用全套管全轉(zhuǎn)動鉆機(jī)下壓套管，壓入深度大約在1.5～2.5m之間。之后用旋挖鉆機(jī)從套管中取土，在取土過程中一邊取土，一邊持續(xù)下壓套管，當(dāng)進(jìn)入承壓水地層之后，調(diào)換鉆頭撈渣成孔，使套管底口超前于開挖面的深度2.5m。

3.4.3? ?渣土外運(yùn)

施工中所形成的殘渣由CAT320型挖掘機(jī)裝載，再由自卸車運(yùn)輸?shù)綏壨翀觥?/p>

3.4.4? ?泥漿外運(yùn)

奔騰大道站的地下水位較高，在鉆孔施工過程中會形成大量的泥漿，從而對鉆孔質(zhì)量和鉆孔質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。為了防止出現(xiàn)此問題，先將三個淤泥儲存箱裝入淤泥中，然后用淤泥罐車將淤泥運(yùn)往棄土地點(diǎn)。

3.5? ?鋼筋籠制作、吊放

鋼筋籠的加工是在鋼筋加工廠進(jìn)行的。鋼筋籠的主筋通過鋸床切割，采用直螺紋連接。鋼筋籠加強(qiáng)肋焊接采用CO2保護(hù)焊，焊縫為單面焊，焊縫長度不應(yīng)少于10鋼筋直徑。為避免鋼筋籠澆筑時出現(xiàn)上浮現(xiàn)象，在其底部焊接1cm厚，面積60cm×60cm的鋼板，以提高其抗浮力。

3.6? ?測斜管保存及安裝

將測斜管存放在空氣濕度低于85%的室內(nèi)，暫不用時，打開包裝，將錯位接頭處的每一層平鋪，以避免彎曲變形。1根20m測斜管沿基坑埋于葷樁內(nèi)，共16根管，全長320m。

3.7? ?水下灌注混凝土

混凝土的灌漿方式為管道法。在混凝土運(yùn)輸?shù)焦さ刂螅褂没炷吝\(yùn)輸車的滑道將混凝土注入到地上的吊斗中，然后使用履帶起重機(jī)將吊斗中的混凝土，注入到管道頂端的料斗中，從而完成對管道中混凝土的灌注。

管道直徑為25cm，管道之間用帶加橡的膠密封件連接。安裝前做水壓力測試，以確保管道的密封性和耐壓性。管道的底部要比孔底高30～50cm，以確保管道的底部有足夠的排出空間。管道的頂部與混凝土的漏斗相連。

在混凝土澆筑時，應(yīng)根據(jù)混凝土表面的實(shí)際高程，及時計算出管道的埋設(shè)深度，以確保管道底部在混凝土表面2～6m處。啟動澆筑開始后，嚴(yán)禁中途隨意停歇。隨著混凝土表面的升高，將套管、管道抬高。在提升套管的過程中，要緩慢地上拉，并左右晃動，讓混凝土能夠進(jìn)入到套管所占的空間中，并且要留意觀察鋼筋籠是否上浮，套管埋深要控制在2m左右。

為確保樁頂混凝土的整體質(zhì)量，應(yīng)將樁頂標(biāo)高程+0.5m部位將混凝土鑿掉。在灌注完畢后，取出插管及導(dǎo)管[4]。在施工期間，應(yīng)安排一名技術(shù)人員全程在崗，并做好水下混凝土澆筑的記錄。樁身混凝土澆筑完畢后，將樁頂高度保持在離地90cm左右，在此基礎(chǔ)上對空樁進(jìn)行回填，以保證樁身的安全。

3.8? ?成樁檢測

3.8.1? ?聲測管埋設(shè)要點(diǎn)

測聲管采用焊接鋼管，內(nèi)徑為60mm，與鋼筋籠焊接固定。聲波測量管的管口必須高于樁頭200mm，并且埋在樁身的長度要與樁身長度相同。將下端密封，上端蓋上蓋子，確保管內(nèi)無雜質(zhì)，接頭處焊接牢固，過渡平滑。每一樁中均埋有3個探頭，探頭在樁身的外部以對稱的方式布置。

3.8.2? ?樁體檢測

當(dāng)樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值時，將樁身挖至樁頂，將樁頭上的余量鑿掉，并檢查樁身。對咬合樁完整性采用聲波法進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量不低于總檢驗(yàn)數(shù)量的20%，且不低于5根。若聲波法判斷出的樁體有缺陷，且對其水平承載力有影響，需進(jìn)行鉆孔巖心補(bǔ)測。

4? ?質(zhì)量控制措施

4.1? ?套管下壓前垂直度控制

4.1.1? ?經(jīng)緯儀控制法

在施工之前，將兩個經(jīng)緯儀放置在更遠(yuǎn)的孔位上，當(dāng)鉆機(jī)和履帶起重機(jī)到位之后，履帶起重機(jī)將套管提起，并將其放置在導(dǎo)墻定位孔內(nèi)，并用交叉絲垂線對齊套管的邊沿，觀測人員指導(dǎo)樁機(jī)操作員對著套管的方向進(jìn)行調(diào)整，直到交叉絲垂線與套管壁上的兩條直線完全一致。

4.1.2? ?吊線墜控制法

施工前，在垂直方向上設(shè)置2個吊線錘，吊線錘盡可能選用5kg重的線錘，線錘下面放一盛滿水（油）的橡膠桶，將線錘浸入水中，以提高其穩(wěn)定度，減小其搖擺。

當(dāng)鉆機(jī)和履帶起重機(jī)就位時，用履帶起重機(jī)將套管提起，放進(jìn)導(dǎo)墻孔內(nèi)，確保豎線與套管沿齊。觀測人員指揮樁機(jī)操作工將套管導(dǎo)向，使其豎線與套管壁兩條直線相吻合。

4.2? ?套筒下壓過程中垂直度控制

套筒下壓、研磨全過程都是由鉆機(jī)自己的液壓系統(tǒng)完成的，所以對豎直度的控制也必須由鉆機(jī)自己來完成。在施工過程中，通過調(diào)節(jié)每個圓筒的伸長來調(diào)節(jié)套筒的偏移方向，即可以控制成孔垂直度。在套管下壓時，要將套管下壓的沖程控制在20cm/次之內(nèi)，并要將套管磨動和下壓過程同步進(jìn)行，以保證套管的相對穩(wěn)定，防止套管上部向前傾斜。

5? ?結(jié)束語

明挖法作為常用的基坑開挖工藝，具有施工難度相對低、質(zhì)量有保障、作業(yè)效率高、支撐穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。本文以徐州市地鐵2號線一期3標(biāo)奔騰大道站為依托，對明挖地鐵車站深基坑施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討分析，希望能給類似的施工人員帶來一些借鑒與參考。

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