富水砂層條件下地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)基坑支護(hù)施工技術(shù)

摘要：介紹了地鐵車站的附屬結(jié)構(gòu)組成，分析了富水砂層條件下的施工問題和應(yīng)采取的技術(shù)措施，說明了地鐵車站附屬工程概況及富水砂層的水文地質(zhì)特征，闡述了在富水砂層地質(zhì)條件下的基坑支護(hù)施工技術(shù)。進(jìn)行鋼支撐架設(shè)施工技術(shù)有效性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：應(yīng)用本文所述鋼支撐架設(shè)技術(shù)后，地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)的水平位移和豎向位移均得到了有效抑制，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性得到有效提高。

關(guān)鍵詞：富水砂層；地鐵車站；附屬結(jié)構(gòu)；鋼支撐架設(shè)；穩(wěn)固性

0" "引言

在地鐵工程中，車站附屬結(jié)構(gòu)施工是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在富水砂層條件下進(jìn)行地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)施工，會(huì)面臨泥水漫滲、土體涌水泥化等一系列復(fù)雜的地質(zhì)情況，不僅給施工帶來困難，還直接影響施工安全和施工質(zhì)量。

富水砂層的地下水位較高，常常處于飽和狀態(tài)，易造成地下水與砂土混合形成泥水并漫滲到施工現(xiàn)場(chǎng)，給土方開挖、結(jié)構(gòu)支護(hù)等施工帶來巨大的困難和風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，泥水的存在還容易引起土體坍塌和局部沉降，對(duì)周邊建筑物和地下管線造成損害。因此，在富水砂層地質(zhì)條件下開展地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)，需要采取必要的技術(shù)措施，確保施工質(zhì)量和施工過程安全無事故。

1" "地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)組成

地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)指的是地鐵車站除車站主體外的其他建筑組成部分，包括站廳、站臺(tái)封頂、通道、設(shè)備房等。這些結(jié)構(gòu)在地鐵系統(tǒng)中承擔(dān)著乘客進(jìn)出站、轉(zhuǎn)乘換乘、站臺(tái)設(shè)置、安全設(shè)施等重要的功能。

在地鐵車站工程中，附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工至關(guān)重要，直接關(guān)系到地鐵線路的運(yùn)行效率、運(yùn)輸能力以及乘客的安全感與舒適度。附屬結(jié)構(gòu)的規(guī)劃應(yīng)考慮乘客流量高峰期的需求，保證車站內(nèi)外通道暢通、安全；同時(shí)，在設(shè)計(jì)中要考慮設(shè)備房的布局合理、設(shè)備維護(hù)的便捷等因素，確保地鐵車站的正常運(yùn)營。此外，在施工過程中需要注重施工安全、環(huán)境保護(hù)和維修的便利性，保證地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和持久性，為城市的交通運(yùn)輸系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的服務(wù)。

2" "富水砂層條件下常見施工問題和應(yīng)對(duì)技術(shù)措施

2.1" "富水砂層條件下的施工問題

富水砂層的地下水位相對(duì)較高，地下水常處于飽和狀態(tài)，由此易造成施工現(xiàn)場(chǎng)泥水漫滲現(xiàn)象普遍存在。泥水漫滲不僅使土質(zhì)變得濕潤、松軟，還對(duì)土方開挖和支護(hù)施工帶來困難。泥水漫滲還會(huì)引起土體坍塌和局部沉降，對(duì)周圍的建筑物和地下管線構(gòu)成威脅。

富水砂層中存在的土體涌水現(xiàn)象也是施工中的一個(gè)重要問題。在地下工程施工過程中，由于地下水壓力增大，地下水會(huì)以較高的速度在施工現(xiàn)場(chǎng)噴射，形成土體涌水，涌出的水會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和地質(zhì)條件造成影響，增加了施工過程中的不確定性和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

富水砂層中的水質(zhì)通常較差，含有各種溶解固體、顆粒物等，容易對(duì)施工設(shè)備和管道產(chǎn)生腐蝕和堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。在地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)的施工過程中，上述問題都會(huì)影響工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量、施工進(jìn)度和施工安全。

2.2" "需采取的技術(shù)措施

針對(duì)富水砂層存在的施工問題，需要采取以下技術(shù)四項(xiàng)技術(shù)措施：一是要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，充分了解富水砂層區(qū)域的地下水位、水質(zhì)特點(diǎn)以及地下水與土體的相互作用規(guī)律，為后續(xù)制定施工計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)。二是在制定施工計(jì)劃時(shí)要合理選擇地下水控制和排除方法，通過降低地下水位、調(diào)控地下水滲流，有效避免地下水與土體的相互作用，減少因地下水引起的地質(zhì)問題。三是需要實(shí)施適當(dāng)?shù)耐馏w加固和支護(hù)措施，可采用地下?lián)跛畨?、粘土樁等技術(shù)手段有效隔離地下水，提高土體的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。四是在施工過程中需采用科學(xué)合理的施工組織和施工工藝，建立完善的安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題，確保施工進(jìn)程的安全性和順利進(jìn)行。

面對(duì)富水砂層對(duì)地下工程施工帶來了諸多挑戰(zhàn)，需要綜合考慮地下水的影響，采取相應(yīng)的技術(shù)措施和管理手段，確保施工質(zhì)量和施工進(jìn)程。

3" "地鐵車站附屬工程概況及水文地質(zhì)特征

3.1" "地鐵車站附屬工程概況

某城市地鐵公司新建一條地鐵線路，該地鐵線路中的一個(gè)地鐵車站位于市中心位置。該地鐵車站的附屬工程設(shè)置在富水砂層區(qū)域，該區(qū)域地下水位較高，土體主要為疏松砂層，存在著較高的液化風(fēng)險(xiǎn)。因此施工前需要對(duì)該施工區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘察和土體特性分析。

該地鐵車站附屬工程總建筑面積為5000m2，包括站廳、站臺(tái)封頂、通道以及設(shè)備房等附屬結(jié)構(gòu)。該地鐵車站總長度為205.3m，寬度為 23.6～25.6m。站臺(tái)為島式，其寬度為12m。車站共設(shè) 6個(gè)出入口及4個(gè)風(fēng)道及風(fēng)亭。該城市地鐵車站總體工程示意如圖1所示。

3.2" "地鐵車站水文地質(zhì)特征

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，經(jīng)過詳細(xì)的水文地質(zhì)勘察，確定該地鐵車站附屬工程水文地質(zhì)特征如下：一是地下水位較高。該地鐵車站建在富水砂層區(qū)域，地下水位較高，容易受到降雨和地表水影響，施工過程中需要對(duì)水位進(jìn)行有效控制和排除，以確保施工現(xiàn)場(chǎng)干燥和土體穩(wěn)定。二是存在涌水風(fēng)險(xiǎn)。由于地下水位高，富水砂層中會(huì)發(fā)生土體涌水現(xiàn)象。在地鐵工程施工過程中可能面臨土體涌水風(fēng)險(xiǎn)，需要采取措施加以控制和處理，避免給施工帶來不利影響。三是土體富水疏松。富水砂層的土體疏松、容易液化，在施工中極易發(fā)生土體沉降或土體流失等穩(wěn)定性問題，必須采取相應(yīng)的加固和支護(hù)措施，確保地鐵車站附屬工程的施工安全。四是地下水質(zhì)較差。富水砂層地區(qū)地下水含有各種可溶固體和其他污染物，地下水質(zhì)較差，為減少地下水對(duì)周邊環(huán)境和地下結(jié)構(gòu)的影響，要采取必要措施保護(hù)周邊環(huán)境和地下結(jié)構(gòu)。

4" "富水沙層基坑支護(hù)施工技術(shù)

4.1" "鋼支撐的作用

在富水砂層地質(zhì)條件下，采用架設(shè)鋼支撐提供臨時(shí)性的穩(wěn)定支護(hù)，以便在保障施工安全的前提下順利進(jìn)行地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)施工。鋼支撐可提供有效的支撐力，防止富水砂層土體由于重力作用而發(fā)生沉陷或坍塌，保持施工現(xiàn)場(chǎng)土體的穩(wěn)定性。

通過設(shè)置鋼支撐，能夠限制土體的變形范圍，減少地下水及其他外部因素對(duì)土體的影響，保證施工過程中的土體穩(wěn)定。鋼支撐的設(shè)置可增加地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)周邊土體的穩(wěn)定性，降低施工對(duì)周邊建筑物的不利影響，確保周邊現(xiàn)有建筑物和地下管道等在地鐵施工期間的安全。

4.2" "鋼支撐架設(shè)方法

在澆筑基坑頂梁混凝土之前，精確定位預(yù)制好的頂梁鋼筋并對(duì)其軸線及高程進(jìn)行嚴(yán)格控制。在基坑頂梁混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，在頂梁一側(cè)設(shè)置一道鋼支撐。在架設(shè)鋼支撐之前，先將其與頂梁對(duì)齊?；娱_挖完成后，需進(jìn)行一次鋼支撐的吊裝就位，鋼支撐的端部與頂梁上預(yù)埋好的鋼板焊接固定，防止其橫向滑移。

將2臺(tái)50t液壓千斤頂安放在鋼支撐左右側(cè)的頂壓位置，對(duì)鋼支撐可移動(dòng)端進(jìn)行同步預(yù)壓、對(duì)稱逐步加載，在其上施加的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)軸力的50%、壓力值平穩(wěn)后，即完成鋼支撐預(yù)應(yīng)力施工。使用特制的鋼墊塊和鑄鐵楔形物將該間隙漲緊，并固定牢固，然后放松液壓千斤頂。

第1層鋼支撐完成后，即可進(jìn)行第2層基坑開挖。在開挖到第2層基坑頂梁設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行第2層鋼支撐的支護(hù)。為確保鋼支撐在張拉過程中不發(fā)生橫向位移，要在各層對(duì)角處的鋼梁上布設(shè)抗剪力墩柱。根據(jù)第2層鋼支撐的位置高度，在護(hù)壁樁上鑿出鋼筋、焊接鋼板，用于與鋼支撐連接。在此基礎(chǔ)上按照第2層鋼支撐的安裝方法，安裝第3、4層鋼支撐。

5" "鋼支撐架設(shè)技術(shù)有效性測(cè)試

5.1" "測(cè)試指標(biāo)

按照本文所述鋼支撐架設(shè)技術(shù)，進(jìn)行新建地鐵位于市中心位置富水砂層條件下的該地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)施工。為了驗(yàn)證本文所述鋼支撐架設(shè)技術(shù)應(yīng)用的有效性，在該地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)頂層的適當(dāng)部位設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在安裝鋼支撐之前和安裝鋼支撐之后，分別監(jiān)測(cè)該地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)頂層施工過程中的水平位移量和豎向位移量，并以此作為測(cè)試指標(biāo)。

5.2" "測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果

5.2.1" "水平位移測(cè)試方法

在站平臺(tái)中心、建筑物角部位置、承重墻側(cè)面以及近鄰建筑物邊界各選定1個(gè)測(cè)點(diǎn)（共選擇4個(gè)測(cè)點(diǎn)），監(jiān)視和測(cè)量其水平方向的位移變化，獲得地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)頂層不同測(cè)點(diǎn)處的水平位移量。通過監(jiān)視和測(cè)量這些不同位置的水平位移，可以了解到地鐵車站結(jié)構(gòu)在水平方向上的變形情況，評(píng)估鋼支撐架設(shè)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

5.2.2" "豎向位移測(cè)試方法

豎向位移是指結(jié)構(gòu)在垂直方向上的變形情況，其反映了結(jié)構(gòu)在豎直方向上的變形程度，是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)變形狀況的重要參數(shù)之一。在地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)頂層的車站平臺(tái)中心、建筑物角部位置、承重墻側(cè)面以及近鄰建筑物邊界各選定1個(gè)測(cè)點(diǎn)（共選擇4個(gè)測(cè)點(diǎn)），監(jiān)視和測(cè)量其豎直方向的位移變化，獲得地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)頂層不同測(cè)點(diǎn)處的豎向位移量。

5.2.3" "測(cè)試結(jié)果

按照上述水平和豎向位移測(cè)試方法，得出鋼支撐安裝前后4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移量以及4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)豎向位移量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，繪制出位移量變化曲線圖。鋼支撐安裝前后水平位移量變化曲線如圖2所示，鋼支撐安裝前后豎向位移量變化曲線如圖3所示。

由圖2和圖3可知，在應(yīng)用鋼支撐架設(shè)技術(shù)后，地鐵車站平臺(tái)中心、建筑物角部位置、承重墻側(cè)面以及近鄰建筑物邊界的水平和豎向位移均得到有效抑制，說明應(yīng)用本文所述鋼支撐架設(shè)技術(shù)后，地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性得到有效提高。

6" "結(jié)束語

對(duì)于富水砂層來說，地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)施工是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，本文通過仔細(xì)分析富水砂層的特點(diǎn)和施工難點(diǎn)，結(jié)合鋼支撐架設(shè)施工技術(shù)的應(yīng)用，有效克服這些施工難點(diǎn)，確保施工質(zhì)量和施工安全。

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