地铁明挖车站施工技术要点探析

李东明

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 100000）

引言

在我国城市的现代化发展过程中，城市规模和人口数量都在快速增加，对公共交通的需求不断扩大。与其他地面公共交通方式相比，地铁不仅具有较大的运力，而且由于受其他因素的影响相对较小，其时效性十分突出，能够为城市居民提供高效便捷的出行方式，因此我国很多城市都将地铁作为了重要的发展方向。明挖法是地铁车站施工中的常用技术方法，可以适应地铁车站复杂结构和大规模建设的要求。施工单位应充分了解地铁车站工程的特点，准确把握明挖车站施工技术工艺和操作要点，提高施工操作的规范性，为保证地铁车站的质量安全奠定良好的基础。明挖是修建地铁工程的常用施工技术，该技术又叫“挖填法”，就是从地面破土开槽，在槽中构筑地铁隧道，然后回填土方。明挖施工技术的基本工艺流程是先开挖，然后加撑，再回筑，最后拆撑。目前，最常用的明挖施工技术方法有三种，即放坡开挖法、围护结构加支撑法和悬臂支护开挖法。

一、地铁明挖车站施工方法

（一）悬臂支护法开挖

悬臂支护法就是在施工时，将基坑围护结构插入基坑底部，然后再挖掘基坑内的土体的方法。在利用这个方法进行土方开挖的过程中，开挖的结构要处于悬臂状态，土体它本身产生的压力要依靠开挖面和其本身的刚度来保持压力平衡。只有开挖深度达到设计要求的时候，才可以对主体结构进行施工。在施工过程中，还需要严格控制施工结构的整体质量，这主要是由于在悬臂支护开挖时，围护结构相对复杂，工程造价比较高，而且存在较大的施工难度。

（二）放坡开挖法

放坡开挖法主要适用于隧道埋深较浅的地铁工程施工，这种方法在地铁明挖车站施工中经常是首选的施工方法。放坡开挖法在施工工程中对周围的影响是比较小，所以，在施工时只要合理控制放坡率，就能够有效地控制施工的成本及土体结构的稳定性。

（三）围护结构加支撑明挖法

当基坑深度较大时，就会受到较大的土体侧压力。这时就需要采用地下连续墙结构进行围护，进而可以保证土体的稳定性，然后再通过加强支撑围护来提高它的稳定性。同时还需要重视施工的工艺，深入的分析支撑结构的强度、刚度以及间距，还要随时检查支撑状态是否良好，要及时发现其中存在的问题，然后对出现的问题进行修补，进而保证施工的质量。

二、地铁车站明挖施工技术的控制要点

（一）基坑开挖

基坑开挖是地铁车站明挖施工中的首要步骤。从时空效应原理出发，地铁车站明挖施工中的基坑可分为多种情况，具体包括纵向分段开挖、竖向分层开挖、对称开挖、平衡开挖以及限时开挖等。若分块进行基坑开挖操作时，技术人员必须严格依照由上到下的顺序，同时严格控制放坡的坡度，通常情况下，该坡度可设置为1:1.5左右。当明挖施工达到设计标高后，应适当缩减放坡的坡度，并每隔一层设置一个台阶。与此同时，施工单位还需严格根据明挖施工速度，提前备好基坑土体的支撑材料或垫块等。待完成上述一系列步骤后，需妥善装备好钢管。

（二）地铁车站围护结构施工技术要点

某地铁车站工程采用了型钢结构作为其围护支撑结构，同时采用了地下连续墙作为其横向围护结构，其墙体厚度应控制在800mm 左右，而槽段标幅的宽度则为6m。此外还采用了支撑墙体作为竖向围护结构，并将钢支撑结构设置在了换乘节点位置，以提高地铁车站基坑结构的稳定性以及安全性。在该地铁车站基坑工程的跨度施工中需要设置H 型钢梁作为临时支撑结构，并将150c 热轧横向固定在其钢中立柱上。在围护结构的施工中，施工人员可以根据施工现场的实际情况通过回转钻机进行钻进成孔作业，并利用汽车吊来完成钢筋笼的吊装施工，同时还选择水下混凝土来作为灌注成桩的施工材料。在进出口的敞口段施工中则主要采用的是旋喷桩作为其围护结构。在对钢管内支撑进行吊装施工时可以采用汽车吊，而在开挖施工时则主要采用的是后退开挖方式来利用挖掘机开展土方的开挖施工。在车站主体结构的施工中，施工单位综合应用了木模板以及碗扣式脚手架，并通过泵送方式进行混凝土的浇注施工。施工单位利用钢便桥将施工面划分为4 个单元，以提高施工的效率，其中围护结构的施工应从北至南依次推进。在该地铁车站工程的施工过程中，其地下空间存在电力、燃气、通信以及排水等管线设施，施工人员要根据实际情况采取悬吊保护以及改迁等措施，以避免施工时对管线造成破坏。

（三）旋喷桩施工

地铁车站的旋喷桩施工步骤主要包括钻机就位、钻孔、插管、喷射注浆、提升注浆管与冲洗。第一，钻机就位。钻机是旋喷桩施工中的主要设备，必须严格依照原有的工程设计方案并将其装置在相应的孔位上，确保钻杆头与孔位的中心位置一致。钻机初步安装后继续进行水平方向的位置矫正，以促使钻孔具备符合规范的垂直度。第二，钻孔。钻孔施工通常采用地质钻机，应在最大程度上减少钻孔位置的偏移度，确保位置误差维持在0.5cm 以内。第三，插管。这一工序发生在钻孔之后，技术人员应尤其注意按照分段式与竖向原则将岩芯管抽出，后准确插入二重喷射注浆管。为确保插管施工的质量，施工人员应将插管与射水同时进行，将水压调整至1MPa 以下。若超出该极限值，则易导致钻孔四壁发生塌陷现象。第四，喷射注浆。在完成插管操作且确保注浆管已到达设计深度后，施工人员即可开展喷射注浆，通常情况下，喷射注浆的顺序应由下至上。当喷射至桩底位置时，为确保注浆品质，应选择边旋转边喷射的方法，维持这一操作达到1min，然后逐步向上提升，同样采用边喷射边旋转的方法。与此同时，施工人员还需实时监督相关注浆喷射指标，如注浆流量、浆液初凝时间、压力、旋转提升速度和风量等，从而形成科学合理的施工曲线图。第五，提升注浆管。当组织开展深层喷射施工时，应随之进行注浆管的旋转与提升，这能够在较大程度上避免注浆管被扭断。需要特别强调的是，钻杆的提升与旋转必须要保持连续性，不可随意暂停甚至中断。

（四）旋挖钻钻孔围护桩施工技术

1.施工放样：钻孔桩施工前应对桩位进行准确放样，桩位放样后进行自检，自检并报监理工程师复核无误后方可进行下道工序。在施工中，考虑施工、测量、结构变形等各种误差因素，保证结构净空，将钻孔桩轴线按设计外放10cm 或按基坑深度的1/150 外放。

2.护筒埋设：护筒采用钢护筒，根据不同的钻孔桩直径用4mm 钢板制成内径比钻孔桩直径大0.1-0.2m 的钢护筒，护筒埋设一般要高出地下水位1.0-2.0m，并高出施工地面至少0.3m，护筒有足够的埋置深度，并且坚固、不漏水。桩位经测设确定后，先人工进行管线挖探工作，探坑挖至原状土，经确认无管线后方可埋设护筒。护筒外围用粘土填实，其埋深不小于2.0m。

3.钻孔施工：钻旋挖钻机采用全断面取芯钻进工艺，即采用特别的“筒式”钻具，将土一次性全部抓入筒中，成孔速度可达10-15m/h。钻进过程中及时注入泥浆进行护壁，防止塌孔。在钻进过程中，随时检查钻孔直径和竖直度，同时观察取芯样品，查明土质类型，做好记录，以便与设计资料核对。

4.清孔：当钻孔达到设计标高后，用探孔器检查钻孔桩的成孔情况（桩径、垂直度），检查合格后进行钢筋笼安装，钢筋笼安放好后，如沉渣厚度超标（＞10cm）需要进行清孔，清孔时注意保持孔内浆面稳定，以防坍孔。清孔后保证泥浆指标及孔深符合规范要求。

5.钢筋笼制作与吊装：（1）钻孔桩钢筋笼制作按照设计图纸在钢筋加工棚制作，根据设计图纸先进行下料。主筋接头采用机械连接（直螺纹套筒）或焊接均可。钢筋笼在现场地面平卧组装，先将加强箍筋排列整齐，再将主筋依次放在箍筋上，点焊固定。要求钢筋笼表面平整度误差不得大于5cm，再将螺旋筋同主筋绑扎。主筋连接在同一断面的接头率不大于50%。钢筋笼下端0.2m 范围内主筋应稍向内侧弯曲呈倾斜状。（2）钢筋笼的吊装采用25t 吊车吊放。起吊时，须用双吊点，吊点位置要恰当，一般设在加强箍筋处（吊点处应加焊）。钢筋笼入孔后，要牢固定位。入孔定位标高应准确，允许误差为±5cm，并使其下部悬空；钢筋笼上口应和桩中心对中并固定，允许误差为±3cm。

6.灌注水下混凝土：混凝土施工坍落度控制在18-21cm。灌注水下混凝土采用导管法，导管直径250mm，管节连接应严密、牢固，使用前均调直、试拼装、试压编号，并进行隔水打压试验。导管底端距孔底应保持300-500mm，漏斗和储料斗需有足够的容量，保证首批灌注的混凝土足以封住孔底，并且导管埋入混凝土的深度不小于1.0m，通过下料漏斗，导管随浇注随提升，保证导管埋深在2-6 米，避免提升过快，造成混凝土脱空现象，或提升过晚而造成埋管太深拔不出的现象。每根桩的水下混凝土灌注均应工作紧凑、连续地进行，严禁中途停工。钻孔桩灌注标高应高出桩顶设计标高0.5m，下道工序施工时将浮浆剔凿，保证钻孔桩成桩质量。

（五）防降水施工

防降水措施对地铁工程整体的安全性有着非常重要的作用。因为防水工作在明挖车站的建设过程中有着非常重要的作用。防降水施工还需要遵守以防为主、刚柔结合、多道防线、因地治理的原则，在此基础上，采取有效措施，在保证工程质量的同时，尽量减小对周边环境的影响。首先，要加强对施工安全的管理工作，只有这样才可以防止降水对施工和基坑开挖不好的影响。想要保证防水施工技术和施工缝防水具备良好的防水效果，必须以刚性结构自防水为主，并配合一定的柔性防水施工技术。其次，还要与当地的季节和气候等各因素相结合，制定科学合理的防降水施工方案。再次，还要严格按照地下水资源保护的相关资源解决降水施工中存在的抽水问题。这样一来，不仅可以减少降水量对周边环境的破坏，同时还可以保证工程的质量。

结束语

随着城市的快速发展，交通业也得到了快速发展，尤其是推动了地铁行业的建设和发展。在修建地铁的过程中，基坑开挖技术不仅可以减少常规降水施工作业的工作量，还能减少对周边建筑和地下水的影响。为了确保地铁施工的整体质量，还需要对施工工艺进行严格控制，只有这样，才能够更好地推动城市化发展，并为人们的出行提供安全保障。