地铁车站深基坑支护特征施工技术

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摘要：地铁车站施工具有一定复杂性，一旦期间某一环节处理不当，则会对整个工程质量带来影响。本文以北广场地铁车站为例，对深基坑支护特征以及施工技术展开了详细的论述，主要涉及基坑开挖、钢支撑施工等流程，希望能为类似工程项目提供参考。

关键词：地铁车站；深基坑支护；特征；施工技术

1引言

北广场车站属于岛式站台，车站总长为169.65m，宽22.3m，总面积为17987.91m2。该车站主体为地下三层岛式明挖车站，两柱三跨三层矩形钢筋混凝土框架结构，围护桩使用Φ1000@1500mm钻孔灌注桩，桩体之间使用0.1m厚喷射混凝土，灌注桩顶部设置1×0.8m的冠梁，冠梁顶部上方设有钢筋混凝土挡土墙。钢支撑采取直径为609mm、t=16mm的钢管，钢围檩则采取双拼工45C钢构件。

2施工特征

北广场这站主体基坑深17.931m~21.836m，基坑安全等级属于一级；小里程段临近乌鲁木齐火车站北广场地下商业一层，且在1.2H范围以内存在非嵌岩桩基础埋入深度小于H的建筑体，车站主体基坑距离区间竖井18.45m。北广场车站由南朝北地质为：小里程地质坚硬，主要由泥岩构成，机械挖掘施工难度较大；大里程地质较为疏松，而且地下水位较高，主要由杂填土构成，施工作业风险程度高。该车站基坑为深基坑，确保基坑开挖工作安全完成属于此车站建设项目的重要任务之一。施工场地位于乌鲁木齐市开发区，同时地铁项目也属于当地的重点工程。所以，要求其必须安全文明绿色施工，对于环境保护方面有着较高要求[1]。

3基坑设计原则及技术标准

（1）基坑围护结构使用分项系数进行表示的极限状态法来开展设计工作。（2）基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.10，支护结构设计使用年限为三年。（3）基坑变形控制等级为以及，需要将车还在那基坑外部地层最高沉降量限制在不超过0.15H%的水平，且围护结构最大水平位移不得超过0.2H%，同时还不得大于0.03m。（4）基坑附近承载重量：标准段不得大于20kPa；（5）围护结构在施工作业过程中承受所有的土压力。

4北广场站基坑开挖及支护施工方法

4.1基坑开挖

车站基坑采取“纵向分段、竖向分层、横向扩边”的方案进行开挖施工。在开挖前期阶段利用放坡来实行土方倒运，后期则通过长臂挖掘机联合普通挖掘机一同开展开挖作业。该车站地质主要为杂填土与泥岩土，且杂填土大多分布在车站北向表层，厚度最高为12m。此外，车站严禁采取爆破方式进行开挖，对于泥岩层土方使用免爆机完成开挖工作[2]。车站基坑纵向开挖施工采取分层分块的方式开展作业，自南朝北后退式挖掘；横向则采取盆式开挖法，每处台阶、每一层土方均严格遵守先中部成槽、后朝两侧扩展的原则开展施工。（1）土方开挖应当在灌注桩与冠梁都满足设计强度要求之后才能开展。在基坑开挖前期使用纵向放坡的方式进行，坑中土方倒运处理，纵向坡度比低于1:7，属于第一和第二阶段；在开挖后期，纵向坡比超过了1:7，属于第三~七节段。（2）基坑纵向开挖的每一节段长度为6m，纵向坡比1:2，台阶高度不超过3m，台阶开挖工作后退式进行，且台阶长度大于5m。（3）基坑横向开挖时，首先进行中槽挖掘，槽底部宽6m，坡比为1:0.75，若为杂填土层，则坡比设为1:2。中槽挖掘结束之后再对侧部土方陆续开挖，在挖掘时需尽可能地保持对称，当挖掘到钻孔灌注桩周边时，替换成人工施工的方式，防止机械施工给桩体带来损坏。为了提升基坑附近的稳定程度，其附近的反压土宽度应当大于2m[3]。（4）基坑开挖施工过程中，需要设下测量观察点对开挖情况进行随时监察。当使用机械设备挖掘到基底深度为0.3m的部位时，改为人工方式来处理开挖、平整和清理等工作，防止出现基坑超挖问题，并尽可能地减轻土层扰动。此外，疏通坑底积水，及时设置垫层，最大程度上避免基坑大面积和长时间的暴露在外。

4.2桩间挂网喷射混凝土

基坑开挖施工结束之后，需按照现场实际状况立即分幅、分块开展桩间挂网喷射混凝土施工，从而提升桩间土方的稳定程度。施工中使用的为10cm厚C25喷射混凝土，内部设置Φ8@150×150mm钢筋网。（1）施工之前，先对钢筋网与钢筋等材料实行全面质量检查，确定合格之后才能将其用于施工作业中。（2）在锚筋孔中注入M7.5砂浆之后，在对其实行安装和加固处理。（3）钢筋网安装到位之后，在外部安设直径为16mm的横向加强筋，使用电焊或是捆扎的措施实行固定，钢筋网搭接长度要超过0.3m[4]。（4）依照施工要求，挂网混凝土一共分为两次完成喷射作业。首次喷射5cm，第二次需要在挂网之后在进行喷射，将桩间补平，同样为5cm，且需要在前一喷射层充分凝结之后再进行第二次喷射，如果是在终凝之后或是相隔1h后再喷射，则应将喷射目标面使用清水清理干净。喷射之时，喷嘴相距喷射目标面60cm~100cm，与喷射目标面保持垂直并重复缓慢的做螺旋状运动，螺旋操作直径大约在0.2m~0.3m左右，从而确保混凝土喷射足够密实。

4.3基坑钢支撑施工

4.3.1支撑设计要求车站基坑采取内部设置钢支撑的方式作为支护结构。基坑支护标准段一共设有三条钢支撑，其中第一条支撑水平间隔距离为6m，第二和第三条支撑水平间隔距离为3m。支撑安装误差需要满足下述要求：水平轴线误差不超过3cm；中心标高与同一层支撑的顶部高度差要在3cm范围内；两侧标高误差不超过2cm和支撑长度的：

4.3.2基坑钢支撑安装施工方法4.3.2.1预埋件及托架安装为确保钢支撑和钢围檩安装工作的顺利进行，在安全之前需对相关配件和托架工具实行全面的检查。钢围檩托架：使用M20膨胀螺栓焊接角钢制成三角托架，托架之间的相隔水平距离为3m。并且，为确保钢围檩足够稳定牢固，还要使用00型花篮螺丝1.3螺旋扣号码基于围护桩，20膨胀螺栓同钢围檩实行挂钩连接，吊环使用直径为16mm的钢筋和钢围檩焊接制成。因为基坑支护第一条钢支撑主要作用于冠梁侧部，所以在冠梁施工作业的时候，需要在冠梁侧部预先埋设支撑钢板[5]。钢支撑安装施工之前，需要在钢围檩中安设长0.1m、厚0.012m的钢板并联合4条L75×8角钢形成托架，以使得钢支撑的安装作业顺利开展。4.3.2.2钢围檩加工及安装钢围檩使用两道工45C实行双拼，而且要在其上下分别焊上2cm和1.2cm的钢板。焊接采取满焊工艺，焊缝间隙为1cm钢围檩内向安设抗剪凳，抗剪凳使用0.5m×0.65m×0.02m、024m×0.65m×0.02m的钢板焊接制成，和钢围檩使用全熔透焊的方式加以结合。抗剪凳需要和围护桩紧密贴合，纵向间距需控制在1.5km。钢围檩使用履带式起重机进行安装，在充分保障桩体不受损的基础上使用C30细石混凝土填入钢围檩和围护桩的间隙中，确保二者之间紧密连接，并且还能保障钢围檩具有连续性。钢围檩连接最好设于桩位点周边，同时不得超出桩间距的三分之一。4.3.2.3钢支撑安装(1）进行钢管支撑的吊装施工之前，需要先按照相应规范将支撑零配件与施工设备等配备齐全，同时还要对托架的完整性加以查验。（2）架设支撑之前要按照车站断面宽度预先进行拼装施工，再进行检验，确定其不存在焊缝、开裂等质量问题。拼装好的钢支撑轴线偏差与挠曲变形需要控制在设计范围内。（3）钢支撑吊装时，吊绳吊点设于钢支撑断点五分之一的位置处，使用钢丝吊绳把钢管绑牢，再使用卡环锁紧[6]。（4）需要进行分节吊放处理的时候，应当现在地面进行试拼，确认无误之后再按照试拼步骤以此吊放和拼装，防止由于吊放顺序错误而使得钢支撑无法顺利拼接。（5）为确保钢支撑安装的作业安全性，需要分别对钢围檩顶部以上1m和1.5m位置的围护桩中设置M20膨胀螺栓（水平间距同托架相同），桩中锚固长度必须要大于0.16m，同时要在膨胀螺栓中安设L75×8角钢作为钢丝绳安装孔（在角钢上设有1.2cm的孔洞）。钢围檩顶部上方1m位置处的角钢安装孔使用1.1cm的钢绳同钢支撑做固定处理，以此构成悬吊保护，避免安钢支撑掉落；1.5m位置处的安装孔则使用0.63cm的钢绳进行固定，以方便作业人员挂接安全带，提升作业安全性。4.3.2.4施加预应力（1）钢支撑固定端充分固定之后，使用2台100吨液压千斤顶于活动端支撑两侧缓慢增加预应力，在此期间两台千斤顶需要保持对称。当预应力大小等同于设计预加轴力之时，使用钢楔锁牢支撑。（2）当下道支撑预应力的逐渐增加，上道支撑承受的应力可能会随之降低，因此需要严格按照设计规定，在钢支撑上安设具有复加预应力作用的设备，在墙体水平位移超出界限值时，可以适当提高预应力从而防止变形。（3）支撑应力复加需要以监测数据检查作为主要基准，并结合参考人工检查结果。监测数据查验的主要目的在于准确把控好支撑每个单位控制范围以内的支撑轴力。监测部门需要依照相应规范与设计要求，以支撑道数分层设置轴力器充当监控点，每日向支撑单位提交以已有施加预应力的支撑上的一道支撑和经历了较长一段时间暴露的支撑为重点的、以大开挖动土作为初始值所监测的数据，促使支撑单位能够实时按照监测数值增加预应力。在人工检查方面，其目的主要在于把控好支撑每个单位控制范围以内不够牢固的单根支撑轴力，使用榔头撞击不具有控制点的支撑活络头塞铁，观察其牢固情况来确定是否复加预应力，而且复加部位主要是对于已有施加预应力的支撑上的一道支撑与经历了较长一段时间暴露的支撑。4.3.2.5钢支撑拆除施工当相应结构的混凝土强度不低于设计强度时，便可将支撑拆除。在进行拆除施工时，要先使用履带式起重器连接钢支撑两侧，同时在钢管端部千斤顶座上安设千斤顶，使用千斤顶逐渐为管撑卸下荷载，当充分卸荷以后，将钢支撑端部和冠梁/钢围檩中间的钢斜楔移除；其后，对千斤顶减压，并且要在完全减压之后再将千斤顶挪走；再使用起重机吊上管撑，将其带离施工现场。5结束语由于城市中不论是地上还是地下环境均十分复杂，对于地铁车站工程的施工作业而言具有较多的不利要素，这也使得车站深基坑支护施工难度大大提升，需要使用适宜的支护技术对基坑实行加固处理，从而加强深基坑的稳固性，并减少给附近环境带来的不良影响。

参考文献：

[1]张振甲,吴一超,黄清.地铁深基坑支护施工技术探究[J].低碳世界,2020(4):158~159.

[2]管喆玮.地铁车站深基坑支护体系设计研究[J].价值工程,2020(8):108~109.

[3]尹小延.基于区间有序加权算子的地铁车站深基坑支护方案灰色评价[J].中外公路,2019(4):204+209.

[4]李大鹏,阎长虹,张帅.深基坑开挖对周围环境影响研究进展[J].武汉大学学报(工学版),2018(8):659+668.

[5]汪维清.武汉地区地铁车站基坑支护技术研究[J].决策探索(中),2018(4):12~15.

[6]赵彦庆,张华恺,齐凯泽,杨凯.钢支撑在天津某地铁深基坑中的稳定性研究[J].施工技术,2016(20):96+100.

作者：向长华 单位：中交第三公路工程局有限公司