地铁深基坑支护和石方开挖施工技术分析

李韵

粤水电轨道交通建设有限公司 广东 广州 510610

引言

就当前的形势而言，地铁站点的深基坑建设与一般的轨道交通建设仍有较大的区别，其主要特征为：①地铁车站需要多条路线相互转换，而且项目庞大，所以，它的构造也非常的复杂，这就加大了深基础的支护工作的难度。②地铁位于城市的市中心，在进行深基坑的建设时，会牵扯到许多的管道，比如电力线路、燃气管道等，需要注意的是，废弃管道极有可能会形成地下水，从而对基坑的建设造成较大的影响。③由于深基坑的建设具有较大的工程规模，所以对施工安全要求非常高，在建设时必须采取对有效的保护措施，因此加增加了建设的困难程度。

1 地铁项目中的深基坑支护技术

1.1 锚杆支护施工技术

地铁施工中一种常见的深基坑支护施工技术就是锚杆支护法，采用这种支护方式可以在地铁物内承受非常大的拉应力，从而显著增加了支撑结构的稳定性，并有效避免了变形等问题的出现，所以，锚杆支护技术已经在地铁项目建设中得以广泛应用。在使用这种支护方法时，还应当关注锚杆底部是否能达到相应的支护范围，使锚杆能够承受相应的压力，并将锚杆挠度控制在合理范围内，具体如下图1所示。

图1 锚杆支护施工技术

1.2 SMW工法桩方式

SMW工法桩方法又称劲性水泥土拌和桩法，是在混凝土未凝固之前插入型钢的一种支护方式。在混凝土未凝固之前插入型材，形成一种具有高强度的地下连续墙体，是一种兼具防载荷、防渗漏功能的一种支护方式。SMW支护框架在建设过程中没有任何噪声，对环境的影响也很少，并且整体结构的强度也很高，只要可以应用于水泥土拌和的场合都可以采用SMW支护，所以它的应用非常广泛，在一些特定的情况下，SMW支护框还可以替代地下连续强。由于SMW支撑结构所使用的断面可以进行循环利用，所以这种支撑方式具有较小的工程造价。

SMW工法桩的生产过程如下：①在地面上开挖导引沟，导引沟的长度要达到0.8m，宽要达到0.9m，其长度要根据现场的工作状况来决定，在开挖过程中要将地下的浅层物质及时清除，以保证施工的顺畅进行；②装设导向器，导向器的作用是“定位”，根据模板尺寸来装设导向器；③在对混合桩基进行加固时，通常使用三轴式混合器；④在混合桩基上加设钢筋。在进行型钢的安装之前，必须首先将它的铁皮除去，在进行的过程中，应该调节它的竖直性，并尽量依靠它自己的重量下沉；⑤对型钢进行加强。通常采用悬挂钢筋对型钢进行加强，混凝土凝固6h后，拆除加强悬挂钢筋。

1.3 地下连续墙支护技术

地下连续墙是指使用适当的开槽设备，利用墙体灌浆保护功能，挖出一定深度和宽度的沟槽。同时浇注相应材料，打造实心墙体，可防止渗漏，具有较高的承载力。一般情况下，地下连续墙结构通常由几个紧密相连的墙段组成，地下连续墙结构组合对环境的影响比较小，这种设计更适合应用于一些复杂的地质环境中。然而，地下连续墙一直没有得到广泛普及与采用，因为它很难开挖坚硬的地面，而且在施工过程中对机械设备提出了更高的要求，增加了工程成本。

1.4 排桩支护施工技术

在地铁项目深基坑支护施工中，主要采用以下三种支护方式：首先是直插桩支护。该方法适用于路堤土质和地下水位质量较好，支撑结构能容纳挖桩的情况。其次，当深基坑施工现场地基不松软时，宜采用连续布置的支撑桩，形成连续的支撑结构，桩间间隙采用水泥桩填充，有效提高防水效果。最后，当深基坑的施工区域为软土地基，且拥有较高的水位时，应选择钻孔桩与混凝土抗渗墙相结合的支护方式。当地铁物基坑施工深度小于6m时，一般选择预制混凝土板桩和钢板桩，但必须选用顶圈梁作基础，当深度在6～10m之间时，应将钻孔控制在0.5～1.0m的范围之内；当超过10m深度时，需要额外的支撑形式来确保支撑功能，并根据实际情况，增设相应的支架[1]。

2 石方开挖技术

在地铁站点的深基坑支护施工中，石方挖掘技术是一个很关键的一步，实际上，工程质量的优劣将直接关系到整体的支护质量。石方开挖作业是指将基坑内的石方进行挖掘和清除[2]，为深基坑支护技术的实施奠定了基础。在挖掘的具体工作中，我们应当关注如下问题：第一，在挖掘的时候，有关工作人员必须要严格遵守有关的作业程序，这样才能更好地保证工人的人身安全，除此之外，还应当制订出相应的紧急情况应急方案，来处理在挖掘时候可能会出现的安全事件；其次，在挖掘的时候也要进行及时清扫工作，将挖掘出来的土块尽量的降低到最小化，避免对周边的环境造成的破坏和对建设用地的占据。

2.1 分层开挖

所谓的“分层开挖”，实际上就是在基坑的开挖过程中，按照深度，分一定的顺序进行挖掘。由于其更好的安全特性，可以有效防止在基坑挖掘中出现的石方倒塌等多种较为危险的安全性事故，因此，其在地铁车站深基坑建设中被大量使用。由于它的安全性能很好，在很多大型的基坑施工上，都会使用它。在具体应用时，也要根据实际的项目特征来决定挖掘层的厚度和层位，这样才能更好地保证了整体工程的安全和合理。通常，一次基坑的深度不会大于2m。

2.2 放坡开挖

在实际应用中，采用这种方法的好处很多，但是也存在着一些缺陷。优点是能够很好地保证项目的建设进程，从而在某种意义上节省了建设费用。其缺点是因为这种挖掘方式的特殊性，在实际的工程中，很易造成石方崩塌，也更易造成滑坡。因此，在使用这种挖掘技术的同时，必须要注意在施工过程中的安全问题，尤其要注意对边坡的防护，尽量防止施工安全事件的发生。

3 地铁项目深基坑支护施工技术及质量管控策略研究

3.1 完善设计方案

在对深基坑支护进行设计的过程中，首先需要对施工现场所处的地质环境开展深入的分析，从而制定出合理的支护方案。在此过程中，应对施工现场的道路状况进行分析，其中包含对周边道路分布及距离等情况的分析[3]。同时，应对施工现场周边管道和线路的铺设情况进行勘测，并对地层中障碍物的实际状况进行深入分析。其次，科学合理的设计方案能够为后期的建设工作提供有效参考及重要支持。因此，设计人员必须结合实际情况选择最佳的设计方案，以确保工程建设的稳固性和安全性。之后，制定一系列合理有效的项目设计方案和具体实施内容。

2.2 控制基坑开挖支护

在基坑施工过程中，必须进行现场监测，应着重把握好两个关键环节。一是监测边坡的变形；二是监测埋地管线的变行。若在施工中这两个方面都有问题，即，实际的施工与设计的要求有了差异，则应暂停施工，并对其进行全面的测定和核查，以避免发生安全事故，造成人员和财产等方面的损失。因此，应严格按照地铁项目深基坑支护的施工标准，制定科学规范的基坑支护施工方案。同时，根据入渗程度、透水性、级配和土壤等因素，分析确定路堤可采取的排水措施的速率。周边开挖要实施严格的荷载管理，规范开挖深度，进行平衡分层开挖，制定开挖设计方案。密切关注开挖过程，及时调整支撑结构，防止基位偏移。当遇到紧急情况时，要及时停工，并落实好相应的现场处理工作，待问题妥善解决后再恢复施工。在开挖到一定程度后，应将基坑底部封闭，做好相应的基础工作，进行后续的回填作业[4]。

2.3 加强深基坑周围水体止水管理

在深基坑施工过程当中，为避免雨水大量进入深基坑，增加基坑的施工效率、稳定性和实用性，施工单位要做好对深基坑周围水体的治理措施，在必要情况下，应采取高压喷射、高压爆破等技术防止深基坑积水[5]。然而，如果深基坑的地下水位过高，将会对深基坑的安全构成严重威胁。所以，在深基坑施工过程中，必须做好对工程的防水管理，以提升混桩效率，并避免在混凝土施工过程中因出现空隙、分叉、蜂窝面等现象而引发的深基坑施工质量问题。

2.4 完善监测管理环节

监督管理的发展与地铁深基坑支护工作息息相关。为达到良好的管理状态，建设单位应不断完善监测管理环节。首先，找出施工建设过程中的相关问题并有效解决。同时，在建设过程中，相关人员还应关注现场情况，做好相应的地质调查工作。在此过程中，应做好相关信息的收集、分析与整理工作，为后期的深基坑建设工作提供有效的依据。另外，在一些施工现场，经常出现施工方案不能满足实际建设需求的情况，不仅延长了施工周期，也增加了工程成本。对此，在正式施工之前，相关人员应加强对深基坑支护方案的验证，并利用先进的信息技术对施工方案进行有效的模拟，以验证方案的适用性与科学性，从而确保深基坑支护作业的质量[3]。

3 结束语

当前，我国城市轨道交通建设多集中在城市人群密集地区，由于该地区建筑物密集，交通饱和，地上地下管线众多，地质条件复杂，对其支护的需求较高，且在开挖过程中极易发生问题。因此需要有关的工作人员和管理人员应该提高他们对地铁深基坑支护工作和石方挖掘施工技术的重视程度。同时许多不稳定的因素也会对工程的安全性产生不利的影响，因此施工过程中，应采取各项安全技术手段，可以在很大程度上加快工程的建设速度和建设质量。为了确保在深基坑的建设过程中不发生任何的意外，我们应该对设计和规范，进行科学的、合理的、有效的、有针对性的建设，确保支护结构的稳定和施工的安全性，对可能存在的问题展开及时的处理，从而确保工程的品质。