地鐵深大基坑支護(hù)土方開挖施工研究

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摘要：地鐵工程地下停車場基坑規(guī)模均較深大，且有些項(xiàng)目位于城市中心，緊鄰基坑四周為已建成的市政道路及管線，如何確保基坑開挖安全，控制好基坑變形顯得尤為重要。本文結(jié)合工程實(shí)例，針對深大基坑支護(hù)和土方開挖的施工方法和施工技術(shù)要素，對地鐵深大基坑工程的開挖施工進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：地鐵工程；深大基坑支護(hù)；土方開挖施工

引言

地鐵停車場主要功能為列車停車列檢、系統(tǒng)綜合維修、物資存儲及相關(guān)辦公配套等。廈門地鐵2號線高林停車場的工程項(xiàng)目基坑工程重點(diǎn)在于基坑深大，且緊鄰城市重要道路環(huán)島干道，道路下燃?xì)?、給水、電力等管線眾多。為了保證地鐵基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固并減少對鄰近建構(gòu)筑物的變形影響，那么就必須合理布置的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，靈活選擇深大基坑支護(hù)的具體形式以及施工技術(shù)手段。施工人員針對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在進(jìn)行合理布置的過程中，關(guān)鍵就是要保證在施工過程中控制好施工參數(shù)確?；又ёo(hù)總體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并且還要妥善處理深基坑的排水施工與降水施工相關(guān)要點(diǎn)。高林停車場地表現(xiàn)狀為高林公園，現(xiàn)狀場地為棄土而成，高差較大，場地內(nèi)最高處約31.9m，最低處約9m，臨近基坑四周現(xiàn)狀多為多層住宅、廠房及市政道路，房屋密集，各類管線眾多。停車場為全地下停車場，呈北偏西至南偏東布置，西側(cè)為環(huán)島干道。停車場長度約490m，寬度約140m，工程基坑深約10.0～17.6m?；拥孜挥?lt;11-1-3>殘積硬塑狀砂質(zhì)粘性土、<17-1>全風(fēng)化花崗巖。主體基坑采用明挖法施工，支護(hù)結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁+2/3道錨索組合支護(hù)和局部邊坡土釘墻支護(hù)體系。下表給出本工程深大基坑支護(hù)以及土方開挖的幾個主要工程量表，用以體現(xiàn)本工程的規(guī)模：

1地鐵深大基坑支護(hù)和土方開挖施工技術(shù)要點(diǎn)

高林停車場位于已建成城市區(qū)域，周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑開挖前，應(yīng)收集和了解工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，并進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，了解工程現(xiàn)場實(shí)際情況，調(diào)查是否有存在實(shí)際情況與設(shè)計(jì)條件不符的情況。地鐵停車場對限界要求嚴(yán)格，應(yīng)控制好是施工尺寸誤差，因此，灌注樁施工不得侵入內(nèi)部襯砌，放線需根據(jù)施工工藝、施工水平、施工誤差等進(jìn)行適當(dāng)外放。樁身混凝土必須連續(xù)施工，對澆筑工程中的一切故障均應(yīng)記錄備案。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范控制施工允許誤差并實(shí)時監(jiān)測沉降變形和水平位移。本工程基坑樁錨支護(hù)體系安全等級為一級，重要性系數(shù)γ=1.1；土釘墻支護(hù)等級為二級，重要性系數(shù)γ=1.0?；訕跺^支護(hù)變形控制保護(hù)等級為一級，其余為二級?；幼冃慰刂票Ｗo(hù)等級為一級，地面最大沉降量≤0.15%H且≤40mm；圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.15%H?；幼冃慰刂票Ｗo(hù)等級為二級，地面最大沉降量≤0.3%H；圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移≤0.4%H且≤50mm?；娱_挖前地下結(jié)構(gòu)外圍樁必須封閉，應(yīng)提前30天進(jìn)行坑內(nèi)預(yù)降水、疏干，以加固坑內(nèi)土體，基坑降水水面控制在基地以下2.0m。土方開挖的順序必須與設(shè)計(jì)工況一致，應(yīng)分段分層均衡開挖，隨開挖隨支撐。為防止水土流失，基坑每開挖2m內(nèi)及時進(jìn)行樁間掛網(wǎng)抹平，特別是廈門春夏季雨水較多，應(yīng)特別注意。一般在開挖至基坑地面標(biāo)高以上300mm處，改用人工開挖至基底，及時鋪設(shè)混凝土墊層封底，以減少對基底地基土的擾動，因本工程的重要性，為了更為保險，在開挖至基坑地面標(biāo)高以上500mm處，即停止機(jī)械開挖，組織各方驗(yàn)收后改用人工開挖至基底。

2降水排水施工

對于高林停車場地鐵基坑工程而言，需要保證基坑排水設(shè)施與基坑降水設(shè)施滿足工程安全標(biāo)準(zhǔn)。施工人員對工程深基坑所在區(qū)域的土層特征應(yīng)經(jīng)過全面的現(xiàn)場勘測，確保基坑支撐部位的土層結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、地勘相符，然后才能進(jìn)入基坑降排水的施工處理環(huán)節(jié)。具體來講，地鐵深基坑工程的降排水施工涉及如下要點(diǎn)：

2.1排水設(shè)施布置

基坑降水井主要選擇口徑較大的降水井設(shè)施，降水井的布置應(yīng)根據(jù)地下水量情況，保證縱向與橫向的基坑降水井滿足地鐵深基坑的降水需求。例如本工程基坑內(nèi)部的排水井在進(jìn)行施工布置時，降水井的間隔大致為25mx18m，單口降水井面積不超過400㎡。根據(jù)有關(guān)規(guī)范及現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，對于深基坑內(nèi)部的降水深度應(yīng)當(dāng)至少限定在坑底0.5米的深度范圍，避免不良的水文條件給基坑降水過程造成阻礙。從深基坑的工程排水設(shè)施角度來講，布置基坑專用排水設(shè)施的基本宗旨在于杜絕深基坑內(nèi)部產(chǎn)生積水的安全隱患，因此必須做到合理分配截水溝與排水溝所在的施工區(qū)域位置。對于基坑邊坡的安全等級應(yīng)當(dāng)予以正確的劃分，并且借助專用的基坑排水設(shè)施與抽水設(shè)施來排除基坑內(nèi)部的多余降水。施工人員具體在布置深基坑的基礎(chǔ)排水設(shè)施體系時，必須保證基坑工程的施工開挖線與排水設(shè)施具有一致的方向，并且將排水管道放置在深基坑的適當(dāng)區(qū)域部位[1]。例如對于主水溝在進(jìn)行布置與實(shí)施的過程中，應(yīng)當(dāng)選擇防水性能優(yōu)良的基坑結(jié)構(gòu)施工材料，然后將其鋪設(shè)在深基坑的防水溝內(nèi)部。在市政管網(wǎng)連接于深基坑主水溝的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)能夠充分滿足良好的深基坑排水工程效果，匯集深基坑工程的水源，增強(qiáng)基坑排水運(yùn)行系統(tǒng)的安全保障。

2.2施工排水

基坑排水過程主要集中于深基坑內(nèi)部，因此在挖掘排水溝的過程中，必須保證沿著橫向的分段開挖土方順序來進(jìn)行施工處理，并且應(yīng)當(dāng)設(shè)置縱向的坡腳開挖施工線。此外，對于深基坑所在區(qū)域的周邊部位以及坡頂部位都應(yīng)當(dāng)實(shí)施全面的工程排水處理，如局部放坡位置通過開挖臺階的施工技術(shù)手段予以完成?；优潘疁显趨R集基坑內(nèi)部水流的情況下，應(yīng)當(dāng)在坡頂部位借助于專門的抽水裝置或者水泵裝置來抽取水流，確保主排水溝能夠匯集排水管運(yùn)送的基坑內(nèi)部降水，抽水時做好工作壓力、水位、抽水量的記錄，發(fā)現(xiàn)抽水量及水位降值與設(shè)計(jì)不符，及時調(diào)整降水方案。施工人員對于集水井最好布置在坡頂?shù)牟课唬瑫r還要保證主水溝的施工結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度及排水坡度。

3冠梁及砼支撐施工

高林停車場的地鐵深基坑項(xiàng)目涉及鋼筋混凝土的梁體結(jié)構(gòu)施工，為了保證結(jié)構(gòu)受力的合理性，一般設(shè)計(jì)是選擇在頂端的地下圍護(hù)樁的部位來布置鋼混梁，充分保證鋼混梁的完整性與安全性，充分保障基坑支護(hù)的工程安全。有些情況下，往往因?yàn)椴粔蛑匾?，現(xiàn)場施工人員在地下圍護(hù)樁未保證達(dá)到最基本的支護(hù)工程強(qiáng)度即開始進(jìn)行基坑開挖，這種情況項(xiàng)目管理人員應(yīng)該重點(diǎn)管理，工程施工單位必須等待其滿足了施工強(qiáng)度的基本要求，才能繼續(xù)從事深基坑開挖等重要施工環(huán)節(jié)。對于捆扎鋼筋的施工步驟在開展之前，施工人員對于混凝土的樁頭多余部分必須全面進(jìn)行切除處理，避免混凝土灌注樁體頂部因浮渣，強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求的情況。砼支撐結(jié)構(gòu)以及冠梁結(jié)構(gòu)施工的基本宗旨在于連續(xù)進(jìn)行施工操作，施工人員對此必須提前限定好的施工間隔距離（本工程限定為25-30米）。施工冠梁時要確保將冠梁土體全部開挖，并且還應(yīng)當(dāng)保證與設(shè)計(jì)標(biāo)高標(biāo)高相符。在成型加工鋼筋結(jié)構(gòu)的環(huán)節(jié)中，必須充分考慮到搭接鋼筋接頭以及綁扎鋼筋的施工步驟，對于鋼筋接頭應(yīng)當(dāng)保留必要的搭接施工長度。此外，施工人員還需全面清理鋼構(gòu)件與冠梁結(jié)構(gòu)的表層部位，徹底清除表層附著的混凝土碎屑。為了杜絕結(jié)構(gòu)表層的裂縫后果，那么需要運(yùn)用灑水潤濕的方式規(guī)范的實(shí)施結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)操作。

4地下圍護(hù)樁施工

高林停車場的基坑屬于深大基坑，施工過程中應(yīng)控制好地下圍護(hù)樁的施工，確保滿足最基本的地鐵基坑開挖處理前提條件，并通過各方條件驗(yàn)收。施工人員對于地下圍護(hù)樁所在區(qū)域的土體在實(shí)施分層開挖與分段開挖的過程中，一般至少需要保證滿足300mm以上的基底垂直開挖深度（本工程按500mm控制），并且對于土體開挖的工程施工狀況予以全面的檢查。在整個施工過程中應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及施工有關(guān)規(guī)范按頻率做好施工變形和水位監(jiān)測，實(shí)時掌握施工數(shù)據(jù)。在確保滿足基坑降水處理以及支撐混凝土強(qiáng)度的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)前提下，提前規(guī)劃好出土通道，出土通道土體壓實(shí)度必須滿足土方車荷載要求。

5結(jié)束語

經(jīng)過分析可見，高林停車場的地下深大基坑工程具有較為復(fù)雜的工程總體特征，客觀上形成較大的基坑工程施工處理難度。為了充分保證深基坑支撐結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)固性，應(yīng)當(dāng)因地制宜，根據(jù)基坑所處的地段情況、天氣情況等采取合適的深基坑施工工藝手段，并充分考慮到地鐵深基坑工程結(jié)構(gòu)本身的特殊性控制好限界等對工藝有影響的參數(shù)。對于開挖土方、設(shè)置錨固支撐結(jié)構(gòu)以及處理基坑排水與降水等各個施工環(huán)節(jié)都要給予全面的重視，加強(qiáng)全過程監(jiān)控，不斷分階段總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)深大基坑項(xiàng)目現(xiàn)有的施工工藝手段。

參考文獻(xiàn)

[1]楊佳奇.地鐵深基坑支護(hù)和土方開挖施工分析[J].建筑技術(shù)開發(fā),2019,46(24):129-130.

作者：蘇世榮 單位：廈門軌道交通集團(tuán)有限公司