市政地铁明挖区间基坑围护结构关键施工技术研究

李永强

摘要：为控制围护结构施工后的地表沉降，维护基坑围护结构的安全，针对市政地铁明挖区间基坑围护结构施工技术展开研究。根据市政地铁明挖区间钻孔允许误差，设计地铁明挖区间钻孔与清孔。规范基坑围护结构中钢管桩焊接方式，进行基坑围护结构中钢管桩的制作，完成安装后对钢管桩进行质量检查，通过修剪或切割对桩顶进行处理。按照设计的方法进行市政地铁明挖区间基坑围护结构施工，10个监测点的地表沉降值均＜10mm，有效降低了施工后围护结构的沉降，有助于维护基坑围护结构的稳定性和安全性。

关键词：地铁工程；注浆；施工技术；围护结构；基坑；明挖区间

0   引言

地铁系统的建设和运营，对城市的可持续发展和提高居民生活质量起到重要的推动作用[1]。在地铁线路的明挖区间施工过程中，需要进行大规模的土方开挖工作。为了保证周围土体的稳定及地下设施的安全，开挖工作往往需要进行基坑围护结构的施作。科学合理的基坑围护结构，有利于防止土体塌方，维持施工现场的整体稳定，并为后续地铁结构建设提供有力支撑。

随着科技的进步，基坑围护结构的施工技术也在不断创新和发展，其中包括新型基坑围护结构设计、新材料应用以及施工工艺优化等方面。这些创新和发展旨在提升工程质量、减少对环境的影响[2]。

相比于地面和地下开工区间，明挖区间的基坑在地表上施工，不需占用大量地面土地。明挖区间施工相对较为直接，省去了掘进隧道的工序，施工速度较快，有利于大大缩短工期。不同地区地质条件的复杂性对基坑围护结构施工提出了挑战，但明挖区间相对灵活，可以通过钢管桩进行有效的支护，以满足不同地质条件下的安全要求。为控制围护结构施工后的地表沉降，维护基坑围护结构的安全，本文针对市政地铁明挖区间基坑围护结构施工技术展开研究。

1   工程概况

1.1   工程基本情况

本文以某地区市政地铁工程项目基本情况如表1所示。为确保施工的规范性，施工前，对工程基本情况进行分析。

1.2   地质条件分析

掌握工程项目基本情况后，为排除施工中相关因素的影响，提高工程施工规范性，对项目所在地的地质条件进行分析。

根据技术人员的现场勘查与实地调研发现，地铁工程所处位置为海洋冲积平原和台地，地势有些低洼，上半部为人造堆积体，下半部为黏土层和砾质黏性土层，部分区段为黏土和粉质黏性土夹层。将基坑桩地面线和基坑围护都设在砂砾黏土地层中，基坑围护顶面上覆盖的土层厚度为10～17m。

1.3   土层物理学指标分析

在此基礎上，对市政地铁工程项目所在地的主要土层物理学指标进行分析，相关内容如表2所示。

1.4   施工流程

施工过程中，先进行市政地铁明挖区间钻孔与清孔，同时，设计基坑围护结构中钢管桩的制作安装与注浆，在此基础上，结合挡墙施工与混凝土喷射施工，完成本文此工程项目的施工。

2   市政地铁明挖区间钻孔与清孔

在进行地铁明挖区间施工之前，需要进行钻孔与清孔的工作。

2.1   施工前准备

在钻孔前，需要根据施工要求合理确定钻孔直径。如果钻孔直径过小，会增加施工难度，甚至对基坑围护结构的性能产生影响。而如果直径太大，又会导致工程施工中的资源浪费[3]。

2.2   钻孔与清孔要点

进行向下倾斜的钻孔时，不可避免地会有一些残渣堆积在孔底。这些残渣会占据一定的深度。因此在进行钻孔时，需要适当延长钻孔深度，以弥补残渣的占用空间。但需要注意，延长的钻孔长度需在1m以内。

在施工、围护结构安装和注浆等阶段，必须确保钻孔稳定性。在钻孔过程中，应该使用清水，不可使用膨润土悬浮剂或泥浆。对于向下倾斜的井眼，在井眼清理完成后，需要对其进行临时封闭，以防止碎屑和杂物进入井眼[4]。

在进行钻探作业期间，需要采集和记录钻探速度、返回介质的组成、含水量等数据，如果发现异常情况，应及时与设计单位联系。

2.3   确定钻孔允许误差

根据工程需求选择对应的钻具，将钻机就位后调整钻机，按照表3所示的内容，设计市政地铁明挖区间钻孔允许误差。

在确保钻孔相关参数误差在允许范围内的基础上，对钻进深度进行控制。当钻进深度达到设计深度后，在该深度位置稳定钻进1～2min，以防止孔底“尖灭”。

3   基坑围护结构中钢管桩制作与安放

3.1   钢管桩的制作

将无缝钢管作为基材进行钢管桩的制作，将钢管桩底部的两端都制作成“V”型切口，以便于泥浆顺利地流入管道的外部，从而对管道和侧壁土进行充填，并保持管道的稳定[5]。钢管焊接方式如图1所示。

3.2   钢管桩的安放

将钢管桩在垂直方向上按顺序排列，以地质条件为依据，对出浆孔布设间距进行合理控制。对应区段的钢管桩围护结构，呈梅花状相互交叉排列。钢管成形后，用起重设备将其吊装进孔洞中，配合振动锤打桩，使其顺利达到规定标高处。

在钢管桩打桩作业过程中，对其推进深度进行测量，当其深度达到1～2m时，需要用全站仪对其垂直度进行检验。如果垂直度符合要求，可以继续施打。

在钢管桩的安放过程中，由于各种因素的影响，可能会出现一定的偏差，为此采用恰当的施工设备和工艺，确保偏差在规定范围内。

施工过程中，需要使用测斜仪、水平仪等工具，对其进行实时监测和测量，以便及时发现和纠正钢管桩的偏差。

3.3   钢管桩质量检查及桩顶处理

对已经安装好的钢管桩进行质量检查，包括检查钢管桩的垂直度、平整度和各个连接部位的牢固性等方面，以确保钢管桩符合设计要求和规范标准。根据设计要求，对钢管桩的顶部进行相应处理。修剪或切割桩顶，以使其与所要连接的结构对齐，并确保与基坑支撑结构的效果协调。

4   施工效果分析

完成工程项目的施工后，为了验证本文施工技术的应用效果，对施工后基坑围护结构进行监测，将基坑围护结构的地表沉降，作为检验基坑围护结构施工效果的关键指标。

4.1   地表沉降值的计算

基坑围护结构的地表沉降值的计算公式如下：

式中：x表示基坑围护结构的地表沉降值；H表示基坑开挖深度；D表示基坑开挖面以下支护结构的设计长度；φ表示围护结构穿越土层时对应的内摩擦角。

4.2   地表沉降允许值设定

根据设计标准，对基坑围护结构的地表沉降允许值进行设定。根据要求，基坑围护结构地表沉降的最大值不应大于10mm，如监测点对应的地表沉降值在10mm以内，说明施工后围护结构符合标准，反之不符合标准。

4.3   地表沉降比对

按照上述公式，进行监测点基坑围护结构的地表沉降值的计算，将其与地表沉降标准进行比对，以此为依据，检验工程项目施工成果，相关内容如表4所示。

从上述表4所示的实验结果可以看出，本次实验共选择了10个基坑围护结构监测点，对10个监测点的地表沉降值进行统计，统计后发现10个监测点的地表沉降值均＜10mm。说明按照本文设计的方法，进行市政地铁明挖区间基坑围护结构施工，可有效降低施工后围护结构的沉降情况，有助于维护基坑围护结构的稳定性和安全性。

5   结束语

为控制围护结构施工后的地表沉降，维护基坑围护结构的安全，本文针对市政地铁明挖区间基坑围护结构施工技术展开研究。

按照设计的方法进行市政地铁明挖区间基坑围护结构施工，完工后对基坑围护结构的地表沉降进行实验，以此评估施工技术应用效果。

本次实验共选择10个基坑围护结构监测点，对10个监测点的地表沉降值进行统计后发现，10个监测点的地表沉降值均＜10mm。

由此表明，按照本文中设计的方法进行施工，可以避免基坑围护结构施工后发生沉降，从而全面提升基坑围护结构施工质量。

参考文献

[1] 郭景琢，裴昊田，周强，等.相邻深大基坑同期施工相互影响及对邻近既有地铁结构影响研究[J].建筑结构，2023，53（S1）：2802-2808.

[2] 蒋真皓，陆世超.窄长基坑开挖围护结构选型对土体变形规律影响研究及施工措施要求分析[J].建筑結构，2023，53（S1）：2842-2846.

[3] 罗贤民，黄勇，蒙强，等. 桩锚支护坑中坑开挖稳定性及围护结构受力变形特性研究[J].工程质量，2023，41（6）：21-28.

[4] 杨树毅.软土地区六管盾构隧道穿越区深基坑交叉施工的结构安全控制技术[J].施工技术（中英文），2023，52（7）：95-100.

[5] 刘小良，秘金卫，陈佑童，等.土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析：以青岛海天中心深基坑为例[J].科学技术与工程，2023，23（6）：2549-2557.