地铁明挖车站基坑开挖施工技术

地铁明挖车站基坑开挖施工技术

李伟

北京中祥博文建筑工程有限公司 邮编： 100024

摘要：地铁明挖车站是城市轨道交通建设领域中较为常见的车站形式，基坑开挖是重点的施工内容，对施工技术的要求较高，因此需做好前期准备、开挖、支护、防排水等相关工作。文章结合明挖地铁车站工程实例，重点对基坑开挖施工技术展开探讨，阐述具体的技术要点。

关键词：明挖车站;基坑开挖;支护技术;

地铁由于运力大、时效性高,能够有效提高城市公共交通的运量和效率,缓解地面交通堵塞,因此成为我国很多城市公共交通体系建设的主要发展方向之一。而车站是地铁系统的核心组成部分,其施工质量将对地铁系统的正常运营产生重要的影响。在地铁车站的施工中,明挖法是比较常用的施工技术,施工单位应准确掌握明挖法施工的各项技术要点和操作规范,保证车站的施工质量和效率,促进我国地铁系统的现代化发展。

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2. 地铁明挖施工相关内容论述

1.基本特点

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2. 施工操作便捷性高，相比于逆作法、台阶法等作业方法，明挖法在开挖时沿着由上至下的顺序，在结构施工时按照由下至上的顺序，施工便捷度较高，施工过程相对简单。

3. 施工工期较短，因为施工过程便捷度较高，所以消耗的时间成本较低，可起到缩短施工工期的作用。

4. 结构受力情况良好，明挖法所提供的作业面数量和作业面面积相对丰富，搭配支护结构的应用，能够营造稳定的作业环境，从而提高结构受力情况的稳定性。

5. 所需的作业场地较大，对于已初具规模的城市，为确保明挖法的正常应用，需阻断既有道路交通，且明挖法会对既有道路带来较大破坏，后期道路恢复、管线调整又会增加一些时间成本的支出，从而影响城市交通的正常运行。

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3. 施工关键

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2. 施工期间做好各种地下管线的悬吊防护、确保各种地下管线在施工期间的安全和稳定。

3. 车站土方开挖及支撑过程中根据土体变形的时空效应原则,缩短开挖与支撑的间隔时间,减小因围护桩过量位移而引起的周边上体下沉量,以保护周围建筑物和行车安全。

4. 明挖基坑石方爆破施工安全。

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3. 施工对策

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2. 对车站土方开挖根据理论计算分析,合理分段分层开挖,开挖后及时支撑并施做合适的预加应力。

3. 选用合理的爆破方法和爆破参数,将爆破振动控制在允许范围内。

4. 采用信息化施工,及时量测各项数据,通过理论计算分析指导施工,确保施工方法的科学可靠。

5. 增加临时围护结构分割B端设备与管理用房区为三块,化大开挖为小开挖,减少开挖中侧压力的影响。

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3. 地铁明挖车站基坑开挖的施工技术要点

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2. 土方开挖

土方开挖作业分段依次开展，技术要点：

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2. 精准测量并界定开挖边界，设置标高控制点，以便后续可以有效开挖土方，避免超挖、欠挖问题。

3. 土方开挖的工作量较大，采取机械化作业模式，即挖掘机、装载机协同运行，产生的弃渣由自卸车转移至指定堆放点，避免现场堆积。开挖过程中由专员指挥，及时测量标高，保证开挖进尺的合理性。

4. 合理协调开挖与支护的关系，尽可能缩短基坑无支撑的暴露时间，以免在外部环境的作用下导致基坑失稳。

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3. 土方回填

土方回填以机械回填为主，局部机械设备无法正常运行时（例如空间限制），由人工回填。土方回填施工所用机械设备包含推土机、装载机等，按自下而上的顺序分层依次回填，单层厚度约300mm。

为提高回填后土方的密实性，先对填土进行初步平整，再用冲击打夯机等相关设备处理，全面夯实土方面层，不可遗漏。打夯机无法触及的区域，采用人工打夯的作业方法，要求虚铺厚度不超过200mm。从四周开始，逐步向中间推进，有序夯实各部分。

回填压实环节采用压路机，由专员操控设备，做到匀速、缓慢行驶。填土厚度不宜超过250～300mm，每层压实6～8遍，具体根据实际施工情况而定。各部分的碾压方向一致，均从两侧逐步向中间推进，相邻碾压带重叠15～25cm。填方边缘部分稳定性不足，压路机的吨位较重，易导致边缘处失稳，为避免边缘失稳，要求碾轮距填方边缘的距离不可小于500mm，角部位则由小型夯实机具处理。每完成一层碾压作业后，随即对表面拉毛。

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4. 基坑结构的支护施工

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2. 做好基础资料的研究工作，明确灌注桩的具体安装位置，并对控制点做好编号工作，以便于后续施工活动的顺利进行。

3. 钻机结构就位，需对基础结构进行处理，做好补强工作后，再进行钻机结构的安装工作，其中心线位置需和钻孔位置保持在同一线路上，同时在完成结构安装之后，还需对钻机垂直度进行调整，以此确保钻孔活动的顺利推进。

4. 开始进行钻孔操作，钻孔过程中需控制好钻进速度，并且控制钻杆偏移量，如果发现钻杆偏差值超过了允许范围，也需及时作出调整，随后再进行下一阶段的施工操作。

5. 对成孔质量做好检查，同时做好清孔工作，提前做好注浆管的预埋工作，在预埋过程中对泥浆进行拌和，水灰比控制在0.7～1.2。

6. 按照要求进行注浆施工，注浆管端口距离底部的距离不能超过50cm，注浆开始后，注浆管需深入混凝土面1.0～1.5m，以此提高最终的注浆效果。在注浆量达到9m3时，暂停注浆施工，等待混凝土面自然沉降一段时间后，再次进行注浆操作，从而提高整个注浆过程的有序性。

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5. 基坑开挖与支护方法

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2. 双侧台阶法

双侧台阶施工法就是土方开挖时,在中间进行拉槽开挖,而两侧进行台阶开挖,这样可以增加一次开挖分层厚度,提高初次土方的开挖量,同时也可以减少中间土方拉槽开挖的侧压力,有效防止塌方发生。

土方拉槽开挖竖向分层高度每次宜控制在2~3m,台阶高度宜控制在1~2m。纵向宜为20m。

第1层的土方开挖至第1道钢支撑下0.5m处,需沿着基坑的纵向拉槽进行开挖,槽两侧顶需各留4m宽工作平台,为后续网喷和第1道钢支撑提供平台。

双侧台阶顶部可根据钢支撑的位置进行调整,有利于桩间喷射混凝土施工,又可利用此平台及时进行钢支撑安装,可以确保在钢支撑施工时不影响土方开挖施工,以整体加快总施工进度,由于两侧有土方,可以有力减小基坑两侧蠕变的速度。每层间保证平台预留土与基坑拉槽开挖保持同步进行,循环往复,直到开挖至距离基底标高20cm时,需人工进行开挖至标高位置,保证基底土的稳定性。

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6. 基坑的垂直、水平运输

基坑开挖内部的土方采用自卸汽车经马道水平运出场外。在钢管支撑下和围护桩附近机械难以开挖处,配合人工开挖运土至机械可以开挖处,再由机械开挖外运。最后马道土方的开挖用挖掘机挖土,剩余土方配合人工开挖,再由汽车式起重机吊装外运。

基坑开挖至基坑端部,基坑内安排1台挖掘机,基坑边安排1台长臂挖掘机配合出土,待施工至长臂挖掘机臂展触及不到处,采用起重机配合吊土,吊斗体积至少为2m3

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7. 地面排水

在基坑顶部周边以砌砖的方式修筑排水沟，其作用在于承接基坑抽排水以及源自地面的雨水，提高排水效率，以免因水量较大而出现倒灌至基坑的情况。根据围护结构的特点，在其边缘部位修筑挡水缘。向基坑内抽水后，该部分水中含有泥沙，若直接将其排至市政管网中，则容易加大堵塞概率，造成严重的不良影响。对此，在各排入口分别修筑沉淀池，每池又细分为三个小池，即进水池、沉淀池、出水池，经过流程化的处理后，清理沉渣，将含泥沙量较低的水排至下水道，从而规避管道堵塞的问题。

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4. 施工监控侧量

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2. 监控量测方案

监控量测包括保护结构的水平变化、保护结构的横向变形和土体的变形、水压力、保护结构的土压力、地面沉降等。

2.控制标准

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2. 防护结构的水平位移和沉降超过警戒值（警戒值为底板坑开挖深度的2‰，控制值为底板坑开挖深度的2.5‰），通知有关部门提高测量频率，组织技术人员对施工要素进行分析，调整支护参数或采用地层加固措施，确保防护结构稳定；超过最大控制值，停止施工，专人组织施工过程，调整措施，保护结构，然后再恢复施工。

3. 地面沉降速度过快（报警值为10mm，警戒值为20mm，最大控制值为30mm），应提高监测频率。必要时，责令有关部门停止运行，检查加固支护基础，加强对岩层的防治，确保施工安全。

4. 周围建筑物地基和地面沉降过大时，应及时采取措施，加固底板周围的地层。

5. 当建筑物变形到接近报警值（报警值为10mm）时，应增加检测频率，另外，根据试验结果，快速调整支护参数或加强地层。当达到警戒值（边界值为20mm）时，通知监理及上级主管部门，必要时在已有建筑物的基础上采取加固措施。

结语

综上所述，地铁作为重要的城市有轨交通工具之一，在应用过程中，具备行驶安全性强、载客能力高、运行速度快等应用优势。在城市地铁明挖车站施工中，基坑开挖是重点内容，施工中需根据实际情况合理优化技术，除了做好基础开挖工作外，还需加强支护以及防排水，有效维持基坑的稳定性，尽可能减小外部环境对基坑施工的影响，在安全的环境中高效完成基坑的建设工作。根据本工程所处的地理环境及工程地质情况,制定与之相应的施工开挖技术方案;钢支撑的位置应计算准确,并确保施工无误;确保施工过程中技术可靠,相关措施得当,各项工作按部就班,管理到位,保证每道工序顺利进行。

参考文献

[1]孙山尊.浅议地铁车站明暗挖施工过程控制要点及措施[J].工程建设与设计，2019(8):179-180.

[2]涂志强.厦门某地铁车站明挖基坑支护施工技术研究[J].价值工程，2017,36(13):91–93.

[3]宗秋雷.地铁区间明挖段超深基坑开挖施工技术[J].中国建材科技，2014(05):115-118.

[4]娄晓玲.紧邻在建地铁车站的超大超深基坑施工技术[J].建筑施工,2012(6):62-63.