李伟
北京中祥博文建筑工程有限公司 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。
一.地铁明挖施工相关内容论述
1.基本特点
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
2.施工关键
(1)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。
(2)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。
(3)明挖基坑石方爆破施工安全。
3.施工对策
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
二.地铁明挖车站基坑开挖的施工技术要点
1.土方开挖
土方开挖作业分段依次开展,技术要点:
(1)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。
(2)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。
(3)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。
2.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。
3.基坑结构的支护施工
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
4.基坑开挖与支护方法
(1)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。
5.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
6.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。
三.施工监控侧量
1.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
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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
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