地铁深基坑明挖施工技术研究及风险分析

地铁深基坑明挖施工技术研究及风险分析

王瑞明

中国水利水电第三工程局有限 陕西省西安 710024

摘要：地铁是地下交通体系的重要组成部分，具有运量大，速度快，安全准时等优点，随着我国城市化进程的加快，城市规模不断扩大，日益增加的交通出行需求也在促使地铁建设进入高速发展阶段。本文以某地铁车站深基坑工程为例，研究切实可行的明挖施工技术，以期防范共性风险。

关键词：地铁；深基坑；明挖施工技术；风险

1工程概况

某城市地铁车站位于该市经济开发区，车站主体结构基坑总长355.5m，标准段宽度23m，其中一侧明挖段深约15～18m，覆土深约3m。该地铁车站主体为地下三层双跨结构，主体及附属结构采用明挖法施工，车站两头接盾构区间，围护结构采用钢管作为内支撑体系，钢支撑共设3道支撑、1道换撑。由于该站交通繁忙，车流和人流量大，预留导行道与基坑距离较近，来往车辆易对基坑产生一定动荷载而影响基坑开挖时的稳定性。因此，在基坑开挖施工期间，须严格落实安全防护，及时跟进施作钢支撑，并设置动态监测点，进而有效保证基坑开挖的安全性与稳定性。

2地铁车站深基坑明挖法施工技术要点

2.1基坑开挖

2.1.1前期准备

基坑开挖前，应将施工区域内建筑垃圾、障碍物等清理干净，按规定设置施工围挡，设立警示标识，合理规划施工便道，分类有序堆放施工材料。根据城市建设要求，提前确定好渣土运输路线、存放地点等，尽量利用晚间运输渣土，做到绿色环保施工，减少对城市居民正常生活的干扰。结合项目地质水文信息，做好施工降、排水，并按照相关要求布设工程监测点，以便及时获得初始数据。编制合理的施工组织计划，调配好施工资源，根据要求明确基坑支撑形式、安全技术参数等，设计、制作好相应的钢支撑。

2.1.2开挖方法

该车站基坑土方分5层开挖至基底，先破除基坑范围内路面结构层，按照整体式后退开挖，进行基坑第一层土方开挖。下挖至第一道钢支撑下1m，再将中部土层开槽3m深、坡度1：2的台阶（随挖随喷混凝土），两侧台阶平台宽度2m，防止桩体变形，并为第一道钢支撑架设提供施工平台。然后施工桩顶冠梁，并架设第一道钢支撑。第一道钢支撑预加轴力后，对两侧台阶土方进行开挖，并在桩间采用Φ6.5@15×15cm钢筋网片及进行挂网喷射C20混凝土。网片采用钢筋固定法，混凝土喷射厚度为15cm。开挖至第二道钢支撑下1m，并按照第一层土方开槽方法进行中部开槽。施工第二道围檩，并架设第二道钢支撑。第二道钢支撑预加轴力后，按照上述方法对两侧台阶土方进行开挖与支护。然后继续开挖至第三道钢支撑下1m，并按照上述土方开槽方法进行中部开槽，施工第三道围檩并架设第三道钢支撑。第三道钢支撑预加轴力后，继续开挖至第四道支撑（换撑）底部，按照上述施工方法完成换撑架设。换撑架设完成后，进行基坑最后一层土方开挖。基底土方开挖至距离基坑底部30cm时，采用人工与机械配合开挖，对基底的最后一次开挖质量进行严格控制，严禁超挖。开挖过程中应同步进行桩间砼喷射。每层开挖至底面标高时，应在比支撑底面标高多1m或比设计底面标高30cm位置停止开挖，然后改人工方式开挖，降低机械挖土的误差，控制好最后一次挖土量，严禁欠挖、超挖。架设钢支撑附近的土方，由人工+小型机具采用挖槽方式进行开挖。开挖施工时应注意避免碰撞钢支撑，以免导致支护失稳而造成安全事故。在垫层施工完成后的6d以内，及时浇筑底板混凝土，以提升基坑的稳定性。开挖时，安排专人持专用设备实时跟进绘制地质图，如发现开挖后的实际地层与设计勘察提供的资料不相符，要及时与设计单位、监理单位沟通，做好相应的处理。根据监测方案，采用智能化、信息化手段加强对基坑及周边地质的监控，做好数据分析，提前预判预警，用反馈指导现场施工。

2.1.3弃土外运

考虑到弃土运输坡道需要，如场地坡度满足要求，可设置≤10%的坡道，以便自卸车进出运输。如果场地坡度不满足要求，则按照分台阶逐层开挖，每层台阶宽度应≥10m。当开挖到基坑端部位置时，剩余的土方无法用挖掘机运出时，可以使用小型挖掘机挖土，提升斗垂直提升运土，再由地面的龙门起重机提升运至地面，并通过自卸车运出。

2.2钢支撑安装

结合基坑开挖施工计划，提前准备好支撑钢管及相关配件，并根据设计规范要求，计算好钢支撑的配撑力。每挖完一小段土方，都要及时安装钢支撑，并施加预应力，做好防护，防止基坑失稳。在钢支撑安装位置的土方开挖完成后，要及时对围护桩附近及表面整平，并进行桩间网喷及钢围檩托架安装。然后，利用龙门起重机安装钢支撑，对钢支撑施加预应力，再使用钢楔钉紧塞牢。以上工序完成后，利用观测点定期观测预应力变化，如有损失需及时复加。根据工程实际，按照标准节对钢管横撑进行分节，一般为每节6m，另配备一些长度不同的短钢管，以应对基坑断面的变化。将管节之间连接牢固，使用2cm厚的钢板作为横撑端板，以增加钢支撑受力，防止变形。所有钢支撑端部连接位置应与桩体垫牢贴紧，以防钢管产生偏心受力，影响支撑性能。根据千斤顶的设计预加轴力，按照三级幅度加载，第一级加载30%，第二级为开挖段的内支撑加载60%，第三级加载至100%。对于钢构件，如钢支撑、钢围档等，在焊接时要确保质量，按规定进行无损上焊缝检测。安排专人对钢支撑楔子进行检查，一旦发现松动，应重新加荷打楔处理。

2.2.3拆除要点

（1）制定拆除方案，做好各种资源统筹。搭建脚手架，在四周设置防护栏、安全网，水平杆中间设立杆，以防止支撑断裂时冲击水平杆导致受损。（2）待混凝土强度达标，并按规定报验同意后，即可开始拆除作业。拆除时，先使用龙门起重机吊紧钢支撑。在支撑活动端设置2台千斤顶，每台100t，再逐步施加轴力，直至钢楔块松动。取出楔块后慢慢卸载取出钢楔，最后吊起钢支撑。对预加力要缓慢释放，防止瞬间释放造成结构变形开裂。将钢支撑分节拆除，安全转运至规定地点集中堆放，待下次使用。（3）在拆除局部盖挖位置的钢支撑时，可采用倒链人工进行拆除。拆除时应注意做好防护，保障作业人员的安全。钢支撑拆除施工中，要实时保持对围护结构的变形监测，发现测量数据异常，需立即进行处理。

2.3挂网喷锚

做好喷射前期准备工作，包括人、机、料等施工资源，现场“三通一平”工作等。混凝土喷射完成后，终凝约2h后开始养护，根据现场温湿度环境、混凝土自身质量，合理洒水，保持湿润，以最大限度避免外界因素对混凝土质量的影响。基坑每纵向开挖5～10m，需及时进行挂网喷锚，间隔时间≤6h，减少土体暴露时间。喷射混凝土时，喷头和受喷面距离约1.5～2m，控制喷射机的风压值保持0.3～0.5MPa。喷射施工需分段分片进行，防止混乱喷射。一般先喷射钢筋网和围护桩的间隙位置，再喷射钢筋网部位。喷头按照圆周方式运动，保证喷射的后一圈压住前一圈的1/3，防止漏喷。如桩间土体出现超挖，要及时回填素混凝土并夯实，将其恢复成原状。

3结语

明挖法作为常见基坑开挖工艺，其具备施工难度相对低、建设质量有保障、作业效率高且支撑稳定性好等众多优势，因而得以广为应用。为促使其建设施工得以顺利开展，在具体项目的建设伊始，须切合实际，认真编制施组及专项方案，明确施工计划，统筹协调好各项主要资源，抓好各工序、各环节的施工作业管控，从而促使地铁车站建设施工顺利、优质完成。

参考文献

[1]赵欠南，叶欣欣.地铁车站主体结构明挖法施工技术分析[J].工程技术研究，2021，6（8）：108-109.

[2]王江.地铁明挖车站基坑开挖施工技术[J].工程机械与维修，2021（04）：92-94.