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盾构始发井施工技术探讨

发表时间：2020/9/22 来源：《基层建设》2020年第17期作者：刘建萍

[导读] 摘要：运用盾构法对城市地铁进行施工具有对地面建筑物影响较小、对地下环境影响小、施工速度快、施工安全等自身的优势，在我国城市地铁的建设中得到了极大的发展。

        粤水电轨道交通建设有限公司 510630
        摘要：运用盾构法对城市地铁进行施工具有对地面建筑物影响较小、对地下环境影响小、施工速度快、施工安全等自身的优势，在我国城市地铁的建设中得到了极大的发展。本文基于城市地铁盾构始发井，从狭小施工场地入手，深入分析了盾构始发井施工场地出现的问题，重点论述了现场施工技术。
        关键词：城市地铁；盾构始发井；深基坑；施工技术
        一、城市地铁盾构始发井施工主要问题
        盾构法施工必须具备始发环境，一般盾构始发安排在地铁车站内始发，可降低工程造价、缩短施工周期、避免单独修建盾构始发井带来的浪费。在工期要求方面，地铁车站施工，尤其是用最基本的明挖法修建一个小型的地铁车站一般需要十个月左右；当地铁盾构区间隧道较长，施工任务重、工期紧张时，一般盾构下井始发地铁车站在工期上不具备始发条件，且受到整条线施工总工期控制和制约时，就必须单独新建盾构始发井。在使用作用要求方面，当盾构始发井要作为全线下轨排时，而车站结构条件不具备此功能时，也要单独新建盾构始发井。
        盾构始发井相对一般地铁车站来讲，其结构简单、规模小，与普通的小型明挖车站的施工过程和方法类似：盾构始发井作为盾构施工的先行工程，要承担盾构下井始发、为盾构施工提供施工场地的任务。
        盾构始发井施工受到施工场地的大小、场地周边及场地内环境、工程地质、水文地质等条件的影响。在上述因素的影响下，国内盾构始发井施工中也出现了诸多问题，表现在以下两方面：
        1．因施工场地狭小而导致的影响方面
        （1）施工场地无处堆放施工材料和开挖渣土，影响施工的正常开展，严重影响了施工总工期；（2）狭小场地下施工场地布局不合理，将钢筋笼或施工材料起吊以节约施工用地，出现过钢筋笼或施工材料高空坠落的安全事故；（3）为节约施工场地，在开挖基坑的围护结构上架设钢结构或军用梁结构作为施工场地，出现了结构跨塌的事故。
        2．盾构始发井深基坑自身施工方面
        (1)深基础处于软弱富含水地层中，因支护困难，出现了开挖时基坑塌方的安全事故；(2)深基坑围护结构及支护结构设计、施工不合理，导致开挖过程中出现塌方、围护结构变形过大、钢支撑掉落、基坑跨塌等事故；(3)深基坑降水施工时，降水不彻底，导致开挖过程中出现涌水、涌砂、塌方等事故；(4)深基坑结构施工中，在结构设计、施工管理、施工条件等因素影响下出现了一些安全和质量事故。
        二、研究问题的提出
        随着城市的发展，在大、中城市中用地越来越紧张。城市地铁建设用施工场地要受到城市用地规划、整条线路走向、征地、拆迁等因素的制约。当施工场地周边条件比较复杂时，在狭小场地下施工城市地铁在所难免，且随着城市的不断发展，今后城市建设中将越来越多的出现在狭小场地条件下施工的情形。近年来由于地铁施工场地布局不合理、场地狭小导致了在地铁工程中出现了多起重大安全事故,这些都对狭小场地环境下地铁盾构始发井施工提出了新的要求.
        在狭小场地条件下深基坑施工，尤其是盾构始发井深基坑施工，由于其对后续的盾构施工有很强的制约性，国内类似课题研究相对较少。因此，进行城市地铁狭小场地盾构始发井深基坑施工技术课题的研究，不但对本论文依托工程的实际意义巨大，而且可以对今后的地铁类似工程建设提供相关经验和模式借鉴、参考。
        三、主要施工方法
        1.基坑开挖主要施工方法
        1.1基坑开挖方法
        基坑土方采用竖向分层,水平分区开挖,随挖随撑,严禁超挖。采用两台0.4m3小挖机配合伸缩臂挖机开挖,垂直提升,基坑底面以上30cm厚土方采用人工开挖。每个单元土方开挖按先挖中间,后挖两边的土体,尽量减少围护结构的位移。端头井部分由于中间无支撑的面积较大,为减小基坑无支撑暴露时间,采用先开挖边角斜撑区域的土体,最后开挖中间的土体,并逐步退到标准段的开挖。部分由于中间无支撑的面积较大,为减小基坑无支撑暴露时间,采用先开挖边角斜撑区域的土体,最后开挖中间的土体,并逐步退到标准段的开挖。
        1.2支撑架设方法及技术措施
        a混凝土围檩支撑施工方法
        混凝土支撑与混凝土围檩相连,支撑与围檩同时浇注。混凝土支撑及围檩下部采用C20素混凝土,底模、侧模采用木模板,泵送现浇混凝土施工方法。素混凝土底模厚度为15cm,与混凝土支撑和围檩之间用双层毛油毡纸隔离。

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        b.钢支撑施工方法
        钢围檩采用H40型钢加缀板焊接而成,钢牛腿采用10号等边角钢加斜撑制成。钢支撑采用直径φ609mm,壁厚16mm的钢管。钢管支撑安装采用50t吊车分段吊装到位,支撑吊装采用两点起吊。支撑临时固定后,及时检查各节点的连接状况,经确认符合要求后方可施加预压轴力。施压时,将2台100t液压千斤顶吊放入活络头顶压位置,两台液压千斤顶安放位置必须对称平行。
        2.主体结构主要施工方法
        主体结构总体上分为顶框架梁、侧墙、底板等三部分。顶框架梁采用逆作法施工。顶框架梁在基坑开挖阶段作为围护结构的第一道钢筋混凝土围檩,在基坑开挖前已经施工完毕。底板及侧墙采用顺作法施工,按照“竖向分段、从下至上”的施工原则。基坑开挖到底后立即进行底板垫层浇筑,施做底板钢筋混凝土。施工过程中制作施工试块,与主体结构同条件养生,根据试块强度指导拆模时间。
        2.1钢筋工程始发井主体结构所使用的HPB235和HRB335钢筋符合现行国家标准的规定。钢筋制作及安装符合设计和规范要求。
        2.2模板及支撑系统
        根据本始发井的结构形式、施工工艺和目前建筑行业施工现状,始发井施工底板、立柱、墙、梁采用18mm厚木胶合板(尺寸2440×1220),满堂脚手架加150mm×150mm、100mm×100mm方木的模板支撑加固系统施工。
        a混凝土浇筑
        始发井主体结构混凝土浇注均采用混凝土泵车施工,每段采用两台泵车。针对不同工程部位,采用适宜的浇注顺序:底板下料由混凝土输送泵完成,混凝土连续水平分台阶、纵向分幅,由侧墙分别向中线方向进行浇注;侧墙混凝土采用混凝土泵送至每个作业面,为防止出泵时冲击过大造成混凝土离析,采用软输送管送至混凝土面;采用插入式振捣,使混凝土密实。
        b混凝土养护
        底板混凝土采用湿麻袋覆盖浇水养护;侧墙混凝土采用不透水、气的保湿膜,且定期洒水养护,用保湿膜把混凝土表面敞露的部分全部严密的覆盖起来,保证混凝土在不失水的情况下得到充足的养护。冬天施工时采用彩条布遮盖,火炉保温措施。
        3.施工监测
        在基坑开挖过程中,要紧跟支撑的进展,对围护结构变形和地层移动进行监测,根据监测资料及维护结构变形警标,及时采取措施改进,控制变形。在施工过程中,在围护结构内(或边上)布置了各种监测点,基本情况如下:
        a.围护结构桩体测斜孔3个;
        b.围护结构土体测斜孔2个;
        c.围护结构顶水平位移测点7个;
        d.围护结构顶沉降测点8个;
        e.围护结构钢筋应力测点12个;
        f.围护结构钢支撑轴力测点10个;
        g.地表沉降测点28个;
        h.地下水位观测孔2个;
        i.压力盒12个。
        这些监测测点量测数据彼此之间相互印证,及时为基坑开挖、支撑架设、主体结构施工等提供了详细而确切的资料,保证了施工的安全;同时,根据监测提供的数据,施工及时调整参数,为下一步施工提供了保障。
        结语
        本文从基坑开挖、主体结构施工以及监控量测三个方面论述了城市地铁盾构始发井施工关键技术措施。为确保基坑施工安全,施工过程必须加强质量控制,根据监测结果调整基坑开挖进度及分层高度,同时应充分重视基坑开挖及深井降水对周围环境可能造成的不利影响,对基坑周边建筑物采用预加固措施,确保其安全。
        参考文献：
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