钢板支护在地铁集水坑施工中的应用

王熙++李洋

摘 要：随着经济的发展，一线城市的地铁项目已经形成了“大、快、上”的发展趋势，部分二线城市也加入了城市轨道建设的大军中。在修建地铁的过程中，会遇到各种各样的地质环境，因此，应基于所在地区的地质条件采用不同的施工方式。基于南昌地铁的砂土地质，主要探讨了该区域车站集水坑开挖施工中的改进措施。

关键词：集水坑；地铁；基坑支护；钢围堰

中图分类号：TU753 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.140

随着我国城市地铁建设速度的加快，施工中遇到的问题越来越多、越来越复杂，且施工会受到各种地质条件的制约，尤其是地铁车站深基坑开挖中的地质变化会对施工设计和实际施工造成巨大的影响。以下对南昌地铁1号线二标长江路站深基坑开挖中的集水坑开挖进行探讨和研究。

1 工程概况

南昌地铁1号线二标长江路站位于南昌市昌北凤凰洲丰和北大道与长江路交汇处，沿丰和大道下方呈南北走向，车站主体结构采用明挖顺筑法施工，为单柱双跨地下二层结构。车站外包尺寸为196.213 m×18.5 m×13.4 m（长×宽×高）。

车站1号风亭设计有3个集水坑，其开挖深度为以基槽为准向下1.5 m，基坑支护采用?850@600三轴搅拌桩重力式挡墙。搅拌桩与风亭维护结构同时施工，平均桩长14.330 m，其中，实桩长4.5 m，空桩长9.83 m。

2 工程地质条件

2.1 工程地质情况

集水坑所处的地层为：②4中砂，呈灰色、灰黄色，饱和，稍密、中密，局部为细砂或粗砂，中等压缩性，成分以石英、云母、长石为主，局部含少量砾石，多数砾石的粒径<1 cm，层顶高程为8.05～10.82 m，层厚为0.7～4.8 m；②5粗砂，呈灰色、灰黄色、灰白色，饱和，中密，局部为中砂，中等压缩性，成分以石英、云母、长石为主，含砾石，多数砾石的粒径<1 cm，含量约5%～10%，层顶板埋深为11.7～15.1 m，层厚为0.4～2.1 m；②6-1砾砂，呈灰色、灰白色，稍密、中密，中等压缩性，颗粒粒径为0.2～2 cm，含量为20%～35%，母岩成分以石英、砂岩、硅质岩为主，亚圆形，最大粒径为4 cm，含量为5%～15%，填充中粗砂以石英、云母、长石为主，薄层中夹杂有粗砂透镜体，层顶高程为1.4～4.1 m。

2.2 水文地质情况

施工区域的地下水包括上层滞水、孔隙性潜水和微承压水。表层土体内为上层滞水，水源为降雨入渗补给；孔隙性潜水赋存于第四系松散、中密状的砂土以及稍密、中密的砾砂、圆砾中，地下水位埋深较浅。该区域的地下水丰富，需要做好降水措施。

3 施工中存在的问题

在原设计中采用了三轴搅拌桩重力式挡墙，但在开挖基坑时因加固体的强度高、机械施工的局限性大，导致人工凿除难以进行，严重影响了风亭底板的封闭施工，进而导致基坑槽暴露时间过长。

4 施工流程

针对集水坑基坑开挖中存在的问题，项目部决定改变集水坑基坑的支护措施，将三轴搅拌桩重力式挡墙支护改为钢板支护。施工方案为：采用钢板焊接一个方形的护筒（类似围堰），然后通过机械外力将其插入设计位置，从而起到支护作用，最后挖出钢板围堰中的沙土，封底并搭建集水坑结构。具体施工流程如下。

4.1 钢板围堰的制作

钢材选用厚1.5 cm的Q235-B钢板，钢围堰的实际加工尺寸应在设计的基础上各方向加长5 cm，采用满焊的方式，并在钢围堰内每隔50 cm用钢筋加焊内支撑，如图1所示。

此外，在钢围堰制作完成后，应检查钢围堰的形状、尺寸，并焊接吊装孔。

4.2 测量放样

使用全站仪放样出4个角的角点，外放30 cm作为照准点，挂线绳、撒石灰。此外，严禁在施工过程中破坏照准点。

4.3 插打钢板围堰

在插打过程中，采用1台60小挖机与1台200大挖机协同施工。在具体施工中，先将钢围堰放置到设计位置上，然后用200大挖机敲打围堰的4个角，敲打方式为对角敲打，以防围堰在下沉过程中偏斜，并在敲打过程中参照照准点随时校正；在敲打下沉的过程中，如果出现下沉缓慢的现象，则应使用60挖机对护筒内的沙土进行清理后再敲打。

4.4 封底

围堰插打到位后，先使用60小挖机挖出围堰内的沙土，挖至开挖面以上20 cm时，采用人工开挖的方式挖至设计标高，并参照照准点使用铅垂校正护筒的位置和垂直度；检查合格后，浇筑封底混凝土，振捣钢板底口处的混凝土，以防渗水问题影响后期的防水施工。

5 改进思路

本工程的开挖面处于富水砂层，在开挖过程中的水量较大，虽然及时浇筑了封底混凝土，但止水效果不理想。因此，应在后期的集水坑施工中采用止水措施，具体如下：加高钢围堰的高度，使其高于设计高度，从而加大封底混凝土的厚度；在封底混凝土标高内的钢围堰上安装遇水膨胀止水条后，再浇筑封底混凝土。

6 钢围堰支护的优点

在集水坑的施工中，钢围堰支护与三轴搅拌桩重力式挡墙支护相比，具有以下优点。

6.1 施工工艺简单

三轴搅拌桩的施工参数为：采用42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺量25%，掺入水灰比为1∶5，土体重度统一取19 kN/m，桩底标高误差≥5 cm，桩底标高以搅拌头叶片的中线为标准，桩位平面定位误差≥5 cm，桩体垂直偏差≥0.4%，搅拌桩下沉速度≥1 m/min，搅拌桩提升速度≥2 m/min，桩身垂直偏差≥0.4%.由

此可见，与三轴搅拌桩相比，钢围堰的施工工艺具有简单、操作容易的特点，避免了因工艺复杂而出现的质量问题。

6.2 施工机械投入少

三轴搅拌桩施工采用的机械设备有ZKD850-3三轴搅拌桩机、空压机、BZ-20L自动拌浆系统、BW-200压浆泵等。而钢围堰施工采用的机械设备只有吊车、挖掘机。由此可见，钢围堰施工投入的机械设备明显少于三轴搅拌桩施工，从而降低了工程成本。

6.3 施工使用的材料较少

按照施工设计要求，在3个集水坑做三轴搅拌桩重力式挡墙需要约428 t水泥，且在开挖过程中因部分搅拌桩强度过高，需要采用机械与人工混合开挖的方式，因此，需要大量的资金支持。而钢围堰施工只需1.5 cm厚的45 m×1.5 m（长×宽）的Q235-B钢板及少量辅料。

6.4 工期较短

正常情况下，在3个集水坑做三轴搅拌桩重力式挡墙需要10 d的工期，且布置机械设备、人工凿除搅拌桩也需要10 d的工期，总计工期为20 d。而钢围堰的施工工期只需要3 d，最快36 h即可完成。

7 结束语

随着我国地铁施工的全面开展，应将地铁集水坑的支护方式由三轴搅拌桩重力式挡墙支护改为钢板支护，这样不仅能缩短集水坑的开挖时间，加快施工进度，还能降低工程成本。

参考文献

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[2]雷立.超长三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工技术[J].建筑工程，2015（10）.

[3]赵同新，高霈生.深基坑支护工程的设计与实践[M].北京：地震出版社，2010.

〔编辑：张思楠〕