明挖车站超深基坑开挖支护施工工艺探讨

杨长江

新疆交通建设集团股份有限公司 新疆 乌鲁木齐 830000

1 基坑开挖施工方法概述

对于基坑的尺寸、支护形式、开挖深度等基础条件的信息进行有效的分析和研究，遵循的基本原则是分段、分块、对称、均匀。在保证科学合理性的前提下进行开挖施工技术工序的合理规划和落实，保证在每一步施工中能够与标准体系相符[1]。第二，在对中间的部分进行开挖的过程中，要随即进行支撑装置的设置，保证稳固程度的提升。在对开挖工作以及支撑工作循环交替进行的前提下，要让整体的开挖质量有保证，同时构成结构完整、受力稳定可靠的支撑体系。在开挖过程中，进行分步施工的时候要保证建设施工的时间以及支撑技术的条件，促进方案的可行性实施，而且还要保证品质。在不同基坑施工过程中，要有效的避免土体自身的流量过多导致变形的问题出现，在一定程度上可以采取有效的降水方式来提升土质自身的性能，增强其稳定性。

2 工程概述

乌鲁木齐轨道交通2号线一期工程平川路站，车站主体采用箱形框架结构，长248m,车站标准段宽为20.9m，最宽处为25m，车站覆土埋深变化不大，约为3.4m。车站高度标准段为14.14m，最深处为15.73m。车站采用明挖顺筑法施工，基坑围护采用钻孔桩+内支撑体系。基坑围护桩采用Φ1000mm间距1400mm钢筋混凝土钻孔灌注桩，嵌固深度为5.5-8.5m，基坑埋深18.43-19.97m，地面超载标准段按20KPa计算，小里程盾构井段按30KPa计算，基坑整体稳定性系数，抗倾覆安全系数均大于1.3，满足设计要求。本站围护桩兼做抗拔桩，冠梁兼做抗浮梁。车站主体围护结构内支撑除大小里程端第一道斜撑外，均采用中Φ609×16钢管支撑，可根据进料长度和施工工艺要求选定分节长度，根据基坑宽度在现场进行组装，支撑组装后中心线偏差不大于20mm。

3 基坑开挖施工方法的选择思路

1）对于基坑的尺寸、支护形式以及开挖深度等基础条件进行综合考虑，遵循的基本原则是：分段、分块、对称、均匀。经过分析后确定具有可行性的开挖施工工艺流程及在各阶段涉及到的具体作业参数，作为施工的基本指导，例如总体开挖层数、各层的深度、基坑挡墙开挖后的允许暴露时间（尽可能在开挖后随即采取支撑措施，以免因暴露时间过长而影响结构的稳定性）。并基于现场施工条件制定动态管理机制，加大对现场施工条件的监测力度，及时采集数据并予以反馈，据此判断施工情况，利用数据指导后续的工作，针对不足之处做出调整，在循序渐进的模式下，顺利完成开挖作业。

2）通过在施工准备过程中的开挖施工工序以及相关的标准体系为主要的参考条件，让有丰富工作经验的施工人员对此项工作进行有效的落实，在落实的过程中要对建设施工中的不同影响因素进行综合的考虑，在管控过程中要切实保证安全性和高效性[2]。假如基坑自身的尺寸是比较大的，而且影响因素也是比较多的，那么就需要进行分层盆式开挖，并且对开挖的部分进行各个层次的有效划分。在进行中间位置的开挖过程中，要随即进行支撑装置的设置，使稳定性得以提高，循环交替进行开挖和支撑作业，最终让整体的开挖得以顺利完成，同时构成结构完整、受力稳定可靠的支撑体系。分步开挖时，要同时兼顾施工时间、支撑形式等基础要素，确定具有可行性的控制值，予以有效的控制。而在各类形式的基坑施工中，为最大限度的让土的流变变形量减小，条件允许时应优先考虑井点降水的方法，让土性得以优化，使土体的稳定性增强。

4 地铁明挖施工特点

4.1 特点

其优点：（1）其施工操作流程比较简单，自下而上的明挖施工顺序使得整个施工流程具有便携性。（2）施工所耗费的周期比较短，能够进一步的节约成本。（3）此项施工可以有效的保证结构体系自身的受力程度，提升结构的稳固程度。其缺点是自身对于场地的范围要求是比较大的，而且会对道路产生一定的破坏，导致人们生产和生活受到一定的影响。

4.2 方法

悬臂支护、放坡开挖以及围护结构加支撑均是在地铁车站中经常应用的明挖施工方法[3]，由于车站的特殊性使得其需求的基坑深度较大，土体侧应力在此种情况下也将会同时增长。为避免出现结构塌陷问题，应保证支护结构设置的合理性，并应深入分析结构强度与分布层数等内容，联系施工实况与科学算法后即可获得计算结果用以推进开挖进度。另外还应对所建设的支撑体系做不定期的检查，以所获得的监测数据为基础才能够保证结构加固的针对性。联合水平支撑结构后，结构的整体安全性与最终车站的建设质量均会有明显提升。

5 明挖车站基坑开挖施工技术应用要点

5.1 准备工作

1）加强在施工前期的准备工作，在进行开挖施工前的2周，应把对应的施工人员进行组织，提前将建设施工需要的机械设备以及材料运至施工现场，对于相对比较大型的设备来说，要将其提前安置在施工的作业区域。除此之外，还要对沉降的监督检测位置以及变形的监督检测位置提前进行设置，保证检测数据的精准程度，为以后的工作方案提供有效的依据。

2）要进行有关标准体系的建设和完善，尤其是工艺以及设备还要有安全的管控措施等等，都要按照标准体系的要求来进行落实。

3）对于技术来说，要对图纸以及标准体系进行有效的落实，除此之外还要对即将施工的位置进行勘察，对于特殊的结构体系要做好预埋工作，保证结构体系的可靠程度。

4）对于现场的用电以及用水问题要提前解决好，且要保证各个部门之间的有效沟通协作。

5.2 对基坑的开挖顺序进行确定

第一步要进行放线的测量，以设计图纸规划为主要的依据，将进行重点标记的地方落实到实际的工作中去，而且还要对管控的标记点进行编号[4]。按照建设施工的实况对层次结构进行划分，并要与标准体系的条件相符，主要划分为三层结构来进行，从而让开挖速度得以提升，保证建设施工工序的有效性，且对相应责任进行有效的落实。

5.3 基坑开挖

首先，在开挖的过程中，要将斜坡的倾斜度有效地控制在10%以内，保证其在标准体系的范围内，并且按照实际的建设现状为主要条件来对其进行合理的调整。对于工程施工的第一层，进行土方开挖采用的主要设备是反铲挖掘机，而且还要利用自卸设备来对土方进行有效的处理。第一次开挖的时候，深度会相对较深，通常会到冠梁底部位置，要想对其稳定程度进行保证就要对其自身结构体系的强度予以加强。

其次，需要管控标准10%放坡量的内容，该环节的开挖距离一般为第一道钢支撑结构底部向上50cm左右。推进后续环节则应以坡降的具体情况为基础观察结构基坑状态，并在第二层土方开挖时到达车站端墙位置即可停止。

第三，需要将端墙位置作为起点推进第三层土方的挖掘进度，并应做好钢支撑结构的架设工作。整个开挖环节均应以反铲挖掘机作为土方挖掘的主要工具，并由自卸车将其带离现场。另外需要做好基坑周边环境变化的位移量监测工作，以所获取到的监测数据为基础即可帮助对挖掘机之间的距离进行适当调整。这样一来既能够满足对挖掘机掘进速度的需求，也能够为结构施工质量的提升奠定基础。

第四，在掘进至距离端墙结构9m左右距离时，即可继续推进第三层结构的挖掘进度，同样应将其管控数据设置为标准的10%，经过反铲挖掘机所挖掘出的土方应配合自卸车将其带离现场。在对周边环境进行位移量监测的同时，以位移量在其中的变化状况为基础确定挖掘机之间的合理距离。由于此时开挖深度较大，需要配合使用支护结构才能够提高基坑结构稳定性。

5.4 支护技术

第一，对不同的资料以及数据进行有效的分析和研究，并且对其桩体进行合理的安置，保证其位置的合理性，而且还要对其进行有效的号码标记，为以后的施工提供完备的条件。

第二，对钻机的设备进行有效的应用，对于车站来说，地下工程的建设结构体系稳定程度比较差，所以就要在建设施工的前期工作保证基础结构体系的稳定程度，保证钻孔的位置和中心线的位置在统一点位，且在结构安装完成后还要科学化的调整钻机垂直度。

第三，钻孔环节应对钻进速度予以掌控，且需要控制钻杆偏移量。一旦发现有钻杆偏差值超出了预定范围，应保证调整的及时性，随后才可顺利推进后续的操作进程。

第四，做好成孔质量检查工作，并同时完成清孔任务以达到注浆管预埋目的。预埋任务展开前应做好泥浆拌和工作，且需要将水灰比控制在0.7至1.2范围内。

第五，必须严格遵循注浆规章制度推进施工进度，确保注浆管端口底部距离基坑底部小于50cm的情况下才可执行注浆任务。注浆量满足9m3的注入要求后，需要暂停施工流程，自然沉降完毕后才可继续进行注浆。

5.5 基坑结构防降水施工

首先，要对每一项施工的工序进行有效的管控，保证其安全体系的监管落实，还要对其落实定期或者抽查的检测工作，进一步保证对降水的预防工作加以落实，避免更大的损失产生[5]。其次，就是要按照不同的工序来对其自身的结构体系做好自防水工作，对于缝隙要进行有效的封闭处理，保证其预防降水的功能性发挥。再次，还要对建设施工的周围影响因素进行分析和研究，并且对建设施工的方案进行合理的规划，保证其方案的有效性。最后，利用水泵相关设备来进行抽水处理，避免水体的污染问题出现，让防降水施工井的应用效果达到最大化。

6 地铁明挖基坑施工管控措施

6.1 保证风险的有效评估

对于风险评估的工作过程来说，地铁建设的风险识别大部分都是利用LEC工艺来对施工风险进行有效的预估和评价，对风险可能引发的后果以及损失还有相应的危险因素进行有效的评估，并对风险进行等级的划分。除此之外，对于地铁车站建设来说，由于其自身的施工时间相对较长，且施工的复杂性比较高，会有不同程度的变化出现在施工过程中。因此，前期编制的风险清单中很难做到对全部的风险隐患进行涵盖。所以，在工程施工的过程中也要进行风险的评估以及识别工作的落实，不断的对变化的因素进行掌控，通过最新的数据信息来替代历史信息，保证能够对风险进行有效的掌控。

6.2 机械设备的安全管控

对于地铁车站工程建设来说，其工序是比较复杂的，而且标准体系也是比较严格的，为了保证建设施工的安全程度提升，首先就要对设备来进行安全的管控。由于现场会存在很多的专业机械化设备，对于这些设备，假如没有按照相关的操控规则来进行使用，就会导致安全问题的产生。所以，安全管控的首要工作就是要对设备进行管控，在工程项目的内部对设备安全管控工作的工作经验进行不断的总结和分析，并且建立和完善其安全管控的标准体系以及监管体系，以此为工作的依据。在设备投入使用的前期，要通过专业工作者来对设备进行有效的监督和检测工作落实，在其安全性能通过检测后才可以进行使用。除此之外还要对设备进行定期的维修和养护，并且制定相关维修保养制度。

6.3 做好支撑体系的建设和管控工作

对于支撑体系来说，在深基坑建设施工的过程中，围护的支撑体系建设能够保证其自身建设施工的结构稳固程度，防止安全隐患的产生。深基坑施工过程中，其施工范围是相对较小的，而且施工过程中的作业范围也是比较窄小的，通常会利用内支撑和围护桩的方式来进行施工。所以对于支撑体系来说，与基坑自身的安全程度有着紧密的联系。要重点检查：支撑体系架设过程中的顺直状态；支撑体系中连接中的接头数量和质量；焊接质量等等。与此同时，为了使每根钢支撑的安全质量保证其可追溯性，对于每根钢支撑安装质量要单独进行验收，而且还要对其进行标记和管理。

6.4 对建设现场的监督和管控

对于地下车站的建设来说，其自身的施工环境是很复杂的，因此，就会出现更多的影响因素且具有持续变动的特点。所以基坑在开挖的过程中就要对其支护体系以及周围的环境进行有效的监测，通过此种措施来对现场的状况以及问题进行有效的识别和发现，按照问题产生的原因有针对性的采取措施，保证支护体系的稳固程度，并要创设安全的施工环境。基坑监控量测贯穿于基坑施工的整个过程，应由专员参与对于各部分完成监测和控制工作。首先是对支护结构体系的管控；其次是对基坑周围的环境影响因素进行管控，无论是地下水还有地下管线等等都要进行有效的管控。监控测量的过程中，还要对不同区域的情况进行不同施工技术的选择，按照支护体系的稳定程度需求以及现场的环境影响因素对监控的项目进行最终施工技术的确定，随后对监控检测的方式方法以及计划方案进行规划和落实。大部分情况下，基坑的建设监测工作都比较繁琐，因此，要对每一项条件和影响因素都进行综合的考虑，对多个方面的监测数据进行把控，进而保证基坑施工的合理有效性。

7 结语

综上所述，在地铁车站建设施工过程中，基坑开挖技术使用的范围是比较广的，所以对于建设施工部门来说就要对现场的施工环境以及施工条件等等进行有效的研究和分析。并且根据主要的条件来进行科学合理选择开挖方式，让结构体系的稳定性得以提升，进而让工程的使用寿命得以延长。