浅谈明挖法施工技术及其在地铁车站基坑中的应用

浅谈明挖法施工技术及其在地铁车站基坑中的应用

常怡峰

中铁七局集团第五工程有限公司河南郑州市450000

摘要：在当前地铁车站基坑工程施工中，明挖法是比较常见的施工技术，其自身具备了施工操作简单，施工效率高、经济成本造价低的特点。并且相比对大型机械化施工来说，具有较为明显的优势。其中，主要的挖法关键技术有土方开挖、防水工程、降低地下水位等，目前已经在很多地铁车站建设中得到了十分广泛的应用.本文作者具体对明挖法施工技术进行了介绍，并在地铁车站基坑的中应用方面进行了研究讨论，以供参考交流。

关键字：明挖法地铁放坡开挖地铁基坑

1.明挖法施工特点和技术

明挖法是传统的地面框架结构施工方法，需要有宽阔施工场地和环境，具有施工进度快、施工技术简单、造价低、便于大型机械化施工的优点。在施工时首先需要在地面先做基坑围护桩，然后从上而下的进行基坑土方的开挖施工，必要时需要在基坑周围进行加固防止基坑变形，开挖到底后由下而上的进行框架结构的施工。明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。

边坡支护施工技术主要包括：①放坡开挖技术，主要适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况；②连续墙支护技术，一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽，也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。③混凝土灌注桩支护技术，一般使用的是人工挖孔或机械钻孔两种方式，支护可采用双排桩加混凝土连梁，还可用桩加横撑或者是锚杆形成受力体系；④土钉墙支护技术，在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，加入较密间距排列的钢筋或钢管，外注水泥砂浆或注浆，并喷射混凝土，使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。⑤锚杆支护技术，在孔内放入钢筋或者是钢索后注浆，达到预定强度之后与桩墙进行拉锚，并加预应力苗谷后共同受力，使用与高边坡及受荷载较大的场所。

2.工程实例

2.1工程范围

郑州轨道交通1号线紫荆山站的基坑长、宽、深分别为151.9m、30.9m、23.8m。采用地下连续墙作为主体围护结构。

2.2.1场地工程地质条件

2.2.2地形地貌

工程位于黄淮冲积平原。基坑四周的环境十分复杂，纵向距金水河最近0.64m。

2.2.3地层岩性

拟建场地地层岩性为:第四系近代人工填土层（Ｑml）、第四系近代湖积层(Ｑl)、第四系中更新统冲积层（Qal）。下伏基岩为：志留系中统坟头组（S2f）。

2.2.4地质构造

场区内无基岩露头。根据区域地质资料，位于黄淮冲积平原，背斜轴向为290°，核部为志留系中统坟头组（S2f）地层，两翼为泥盆系至二叠系地层，岩层总体倾向22°~30°。

根据钻孔揭露，区内发育f1、f2和f3三条小断层，其中f1为Jz-Ⅲ06-H92孔揭露，位于四号线桩号AK30+335附近；f2为Jz-Ⅲ06-H106孔揭露，位于四号线出入段桩号落RK0+035附近；f3为Jz-Ⅲ06-H105孔揭露，位于四号线出入段桩号落RK0+100附近。这三条小断层均在钻孔中发现，断层带中主要发育构造角砾岩和碎裂岩，断层走向及真厚度不详。根据钻孔揭露层间挤压破碎带情况及志留系中统坟头组（S2f）泥岩、泥质粉砂岩层位的对比而推测，规模不大。此外，在勘探钻孔中亦发现有层间挤压破碎带，挤压破碎带宽度均不大。

钻孔揭露，志留系岩层倾角为45°~75°；裂隙发育，见二组裂隙，一组倾角为40°~60°；另一组为倾角近90°的陡倾角裂隙。

2.3不良地质现象

通过对场址区的地面地质调查，场区地表被第四系土层所覆盖，场区无崩塌、滑坡、泥石流。不良地质作用主要为岩体风化和膨胀土。

2.3.1岩体风化

场区内岩体风化程度及风化深度受岩性及裂隙发育程度的控制。根据钻探揭露，场区出露的岩石主要为泥质粉砂岩及泥岩，抗风化能力较弱，一般全风化厚度0.0~3.0m，强风化带厚2.3~10.0m，最大达20.7m，中风化带厚7.0~20.3m。2.3.2膨胀土场区膨胀土主要为粉质粘土（10-1），具弱膨胀性，自由膨胀率为30%～64%，失水干裂遇水膨胀，膨胀土中裂隙较发育，裂面光滑。裂隙中富水时可能导致基坑失稳。

2.3.3地表水及地下水特征

①地表水

场区地表水系主要有杨春湖水系，其它为鱼塘及藕塘，水深0.5~1.7m。主要接受大气降水补给，与长江无水力联系。

②地下水

建场地的地下水主要为基岩裂隙水，赋

存于志留系泥质粉砂岩夹泥岩风化带中，水量不丰，主要通过两侧裸露基岩接受大气降水入渗补给。由于上覆厚层粘性土覆盖而具承压性。勘探期间，在3个钻孔中采用套管下入强风化岩层内，钻孔终孔后，冲洗钻孔，然后提水至基岩面1m以下，进行水位观测。实测水位埋深0.23~3.9m，承压水头1.6~12.87m。

3.明挖法的具体应用

如工程采用的是明挖法施工，明挖法是采用敞开口开挖或以工字钢桩、钢板桩、地下连续墙、钻孔桩等护壁施工的明挖隧道或车站。

明挖法的在紫荆山站中的关键工序是：边坡开挖支护，土方开挖，防水工程等[6]。

3.1排水工程

场区地下水不丰富，所以采用明排方式排泄地下水[5]。场地地下水主要为基岩裂隙水，水量不丰富，坑内设置了排水沟和集水井，集中排泄地下水；车站四周坑塘、湖泊众多，地表水极其丰富，施工时也采取了相应的措施进行处理。坡顶设置了排水沟，使地表水不进入基坑内，并且有效地将地表水排向了施工场地之外。

3.2边坡开挖支护

由于紫荆山站拟建场地远离市区，施工现场场地开阔[6]，地质条件较为良好，因此基坑开挖采用放坡开挖技术，基坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡，放坡角度为1:1。为确保开挖边坡稳定，防止因降雨引起的边坡失稳，在边坡开挖后及时进行了锚喷支护。

3.3土方开挖工程

该工程采用的是明挖法施工，大型机械进场方便可行，采用机械开挖土方[7]，基坑开挖到距坑底设计标高300mm时，停止机械开挖，改用人工进行清底并整平，以免超挖或扰动基底原状土层。土方开挖与其他专项施工需协调好。既要保证不能进度过慢而影响其他工程进度，又要防止边坡揭露过早二引起不必要的失稳现象。

结语

文章讨论了明挖法在紫荆山站主体结构工程中的具体应用，通过综合比较后采取了敞口放坡基坑施工，通过采用明挖法，使得工程成本、施工进度和安全性得到了保障。同时施工单位普遍采用明挖法的施工技术，逐渐取代了大型机械化的施工方法，不仅大大降低了工程建设成本，同时也加快了工期进度，对土层场地适应性强，经济安全可靠，工程施工速度快，应用范围广泛，也充分保障了工程施工质量。

参考文献：

[1]杨立军.某基坑支护工程局部垮塌事故剖析[J].山西建筑，2009（26）.

[2]毛保华等，城市轨道交通规划与设计，北京：人民交通出版社，2006.3.

[3]]高江.城市地铁车站施工方法选择研究[J].工程建设与设计，2009（9）.