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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).