地铁车站施工支护技术实例选型运用研讨

地铁车站施工支护技术实例选型运用研讨

文佳

中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610213

摘要：地铁车站建设工程项目施工的过程中，施工支护技术的选择对整个建设工程的施工质量、安全往往起着决定性作用。结合实际情况，常出现的问题主要有：土体出现扰动、围护结构发生偏移、地面及周边建构筑物出现沉降现象等。出现前述系列问题的主要原因是施工现场的基坑土体情况以及施工技术的选择、施工对周边环境的扰动等，因此在地铁车站施工的过程中，必须要合理的选择深基坑支护技术，从而全面确保整个车站的施工安全，降低对周边环境的影响。本次研究结合某工程项目实例对施工支护技术进行选型，总结出地铁车站深基坑支护常见施工技术要点和工法选择。

关键词：地铁车站；深基坑；支护技术

1工程概况

某城市地铁车站设计为双层无立柱式箱体结构，共有6个出入口，为双线换乘车站，经过勘察以后深基坑的深度设计为最低点22.5m，周边环境较复杂，基坑等级为一级，深基坑设计采用明挖法进行施工。在实际施工过程中，需涉及钻孔灌注桩及地下连续墙、预应力锚杆等多种工法。施工现场附近存在大量的建筑物和穿插交通干道，为了确保施工期间对周边环境不造成干扰，结合工程实践经验，须对深基坑支护方案进行优化选型。

2基坑支护施工方案选型

（1）A号线的基坑支护结构开挖深度设计为10.95-16.4m之间。支护结构使用φ800mm@1OOOmm钻孔灌注桩^[1]，向下嵌固的深度设计为6.0m。针对于不同的施工区域，开挖深度也有所不同，为了保证深基坑支护结构的稳定性，需要预埋3道预应力锚杆，锚杆的轴力设计值分别为350KN、500KN、400KN，预加力为200KN。

（2）B号线的基坑支护结构开挖深度设计为19.02m。支护结构的主体部分使用80cm厚的地下连续墙，连续墙的嵌固深度必须要满足基坑稳定性的需求，还必须要保证支护结构不会发生形变。此外，连续墙应该穿透压水层，进入到风化层厚度约为1.5m。

（3）深基坑的内部支撑设计使用为钢筋混凝土，混凝土的强度标号设计为C30，钢筋混凝土的截面尺寸分别为600mm×700mm、600mm×800mm、800mm×700mm和5OOmm×700mm共计4种。钢支撑钢管的规格为φ600（14），钢支撑预加力为200KN，设计值为1300KN。

（4）锚杆使用钢绞线锚杆，锚杆的抗拉强度为1320MPa，锚杆的长度应符合设计图纸的要求，且锚固部分必须要进入到圆砾层至少6m以上。

（5）临时支撑的立柱使用尺寸为5OOmm×5OOmm钢格构柱，基坑下部使用的是φ1200mm钻孔灌注桩，灌注桩底部的标高应该控制在基坑底部向下6m的位置^[2]。

3深基坑支护施工技术

3.1钻孔灌注桩施工

该项目A号线车站的基坑主体支护全部使用的是φ800mm钻孔灌注桩，灌注桩的桩身使用强度标号为C30水下混凝土进行浇筑，相邻的灌注桩之间使用袖阀管注浆止水。支护桩的位置应该设计在蓝图⑨₂圆砾层。该项目的支护桩实际施工采取以下措施：

（1）针对不受上部影响的施工段，应该使用钻机成桩，护壁湿作业法进行施工，钻孔结束以后应该将桩内清理干净，钢筋笼一次成型，集中吊装，浇筑混凝土时应该使用导管法进行浇筑。

（2）针对受上部构筑物影响部位，常规机械设备无法正常作业，拟采用冲击钻进行造孔，钻孔结束以后将桩内清理干净，钢筋笼一次成型，及时吊装，浇筑混凝土时应该使用导管法进行浇筑。

（3）结合施工现场的具体情况，为了提高桩孔定位的作业效率，在钻孔之前可以借助土层的自立性，沿着桩基附近下挖1m左右的沟槽，且在桩外侧砌筑30cm高的挡墙，然后开始钻孔，将孔内的泥浆、渣土清理干净。

（4）实际施工过程中尽量不要影响到相邻桩的质量，钻孔应该使用隔桩跳打，严格遵循相邻桩之间必须要间隔24h以后才能够继续施工。

（5）基坑开挖时灌注桩相互之间应挂网处理，并喷射80mm厚的C20混凝土，钢筋网片与桩体之间的连接必须要紧固。

（6）结合施工现场地下管网布局情况，先对施工区域内受上部影响范围内的支护桩进行施工，当地下管线全部迁改完成后，对剩余范围进行施工，最后对B号线的地下连续墙进行施工，连续墙施工结束以后，应该安装车站南侧的支护桩。

（7）钻孔使用旋挖钻机、冲击钻同时进行作业，结合灌注桩的位置合理布置泥浆循环系统，钢筋笼加工完成以后即可使用吊装设备进行集中吊装。

3.2地下连续墙施工

（1）针对不受上部构筑物影响施工范围内的地下连续墙，可以考虑使用液压抓取装置与冲击钻组合开挖沟槽，液压抓取装置对沟底进行清理，钢筋网一次成型，集中吊装，浇筑混凝土时应该使用导管法进行浇筑。

（2）针对受上部构筑物影响的地下连续墙施工，因液压抓取设备的作业面受限，所以需要使用冲击钻开槽。钢筋笼需要分节段进行制作，制作完成的各节钢筋网放置在工作平台上进行拼接，然后分节进行吊装。钢筋网全部安装完成以后即可浇筑混凝土。

（3）为保证相邻桩基施工过程中不会对成型桩的质量造成影响，同时确保钢筋网之间搭接牢固以防渗漏，所以需要将H型钢与导墙平行搭接，当该阶段施工完成以后，则可以进行土方回填，采用导轨法进行位置精度控制，具体的施工方法如图1中所示。

图1 型钢定位示意图（单位：mm）

（4）为了保证相邻沟槽施工不会对连续墙的施工质量造成影响，所以选择跳挖的方式进行施工，按照规范的顺序浇筑沟槽，先浇筑工字钢部位的混凝土，当先浇筑的混凝土的强度达到70%以后，然后再浇筑剩余部分的沟槽。

（5）地下连续墙施工应该是在南侧区域的地下管线全部迁移完成以后才能进行。但考虑到上部影响的存在，加之施工现场的面积非常小，为保证与其他部位的连续墙施工能够同时进行，缩短施工工期，就必须要将两幅连续墙进行连接，使用冲击钻与液压装置进行作业。

（6）地下连续墙施工使用液压抓斗成槽机与冲击钻配合。结合成槽施工的施工方法合理的设置泥浆循环系统，钢筋网在施工现场进行加工制作，制作完成以后使用吊车进行吊装，钢筋网吊装完成以后即可浇筑混凝土^[3]。

3.3袖阀管注浆止水

该项目内的灌注桩与地下连续墙之间所产生的缝隙可以使用袖阀管注浆来达到止水的目的，实际灌浆时应该着重灌注圆砾层。注浆流动的半径设计在300mm左右。

（1）灌注桩与连续墙之间的缝隙使用灌浆法进行止水，实际施工过程中应该保证注浆的连续性。

（2）袖阀管注浆止水的具体顺序应该严格的按照逐步密集的基本原则，同一个水平方向上的注浆孔应该跳跃式进行注浆，自上而下一次注浆。当注浆作业结束以后，应该对注浆孔进行封堵。

（3）注浆施工使用的是工程钻机成孔，高速搅拌机拌合砂浆，双液注浆机进行注浆。

（4）注浆材料采用水泥水玻璃双液浆，注浆的技术参数可以参照表1，结合实际情况可以适当的进行调整。

表1 注浆参数

参数名称	参数值
浆液扩散半径/mm	≥289
水泥-水玻璃C:XP	1：（0.9-2.0）
水灰比W:C	1.4-1.6
注浆压力/MPa	0.8-1.2
注浆速度/（L·min-1）	35-40
单孔单段注浆量/L	150

3.4预应力锚杆施工

该项目基坑支护的受力体系设计的是混凝土内支撑+预应力锚杆，仅有A号线车站的南侧设置的是3道锚杆，其他部位均设置1道锚杆。锚杆设计为钢绞线制作，抗拉强度为1320Mpa，倾角为25°，锚杆成孔直径150mm。

3.4.1钢套管施工

使用12mm厚的钢板加工制作钢垫板，使用规格为Ф170×3mm的钢管来制作套管，钢垫板与下垫板可以使用钢套管通过焊接的方式进行加固，二者之间的夹角应该为锚杆的角度，当焊接作业完成以后，检查焊接的密封性，然后在钢管套的两侧填补泡沫，而后根据锚杆的倾斜角度来将套管固定在冠梁部位的钢筋上，确保锚孔的水平方向、垂直方向的钻孔间距保持在5cm以内。

3.4.2成孔及清孔

在成孔作业之前，需先清理冠梁表面的杂物，测量放点出锚杆的具体位置，确保锚杆位置的精准度，将套管内的泡沫清理干净，并详细的进行标注，然后搭建施工作业平台，架设钻孔机，加固钻孔机，确保钻孔机运行过程中的稳定性，使用专业设备来测量钻孔机的倾斜角度。实际成孔过程中需要注意以下事项：

（1）成孔过程中不得对附近土体造成扰动；

（2）正式钻孔作业之前，需要结合设计图纸、地质条件来测量放线的出孔位，并做好标记；

（3）钻孔必须要保证钻孔位置的精准度，确保不会出现高低不一的现象，锚孔的水平方向与垂直方向的钻孔间距偏差控制在±50mm以内，钻孔的倾斜角度偏差控制在±5°以内；

（4）锚孔底部轴线的合理偏差控制在锚索长度的3%以内；

（5）锚孔长度可以适当超过设计深度，超出部分的长度保持在0.5—1m之间；

（6）当钻杆钻进至设计深度以后，施工人员需检查孔底的沉渣厚度，保证清孔作业的质量符合现行规范的要求；

（7）成孔作业时，一旦发现漏浆、涌水现象时，立即停止钻进作业，采取合理的措施进行处理，而后继续钻进作业；

（8）遇到坚硬岩层、风化岩层时，需要拾取岩芯，尽量提高岩芯采集率，从而结合实际数据来划分地层，确保锚固长度符合设计要求。

钻杆钻进至设计深度以后，开始进行清孔作业，清孔作业至溢出清水即为合格

3.4.3钢垫板及锚杆制作

必须要严格按照设计图纸选择钢绞线，运输至施工现场的钢绞线必须要经过严格的检查，检查的内容主要是包括产地、生产时间、出厂时间、规格、尺寸、型号等等，且钢绞线进场需附带出厂合格证及力学性指标，施工单位需要对进场的钢绞线原材料进行抽样检测，以保证钢绞线的质量性能满足设计要求。在检测合格以后才可以运用在项目中，对于检测不合格的原材料直接进行清退处理

^[4]。钢绞线加工过程中需要注意以下事项：

（1）将钢绞线表面的油渍、锈迹清理干净，根据设计图纸要求的尺寸进行计算、下料，单根钢绞线的长度误差控制在50mm以内。

（2）钢绞线必须保持笔直排列，沿着轴线方向设置隔离架，隔离架之间的间隔距离确定为1.5m，注浆管、排气管直接加固在杆体表面。

清孔作业完成以后，对下垫板表面进行清理，并将上垫板与下垫板进行焊接加固。

3.4.4杆体安放

（1）锚杆放置在锚孔之前，需要提前检查孔道是否存在堵塞现象，并检查孔道是否清理干净，检查锚杆的质量，清理锚杆表面的杂质。

（2）使用人工推入方式将锚杆放置在锚孔内，实际施工过程中，确保锚杆不会出现折弯、扭压现象，注浆管可以随着锚体一起放置在锚孔内，注浆管距离孔底的距离保持在50-100mm之间，锚杆的入孔角度与钻孔角度必须保持相同，实际入孔过程中，确保对中器的稳定性，保证防腐体系不会受到负面影响。

（3）钻杆埋钻孔内的深度不得低于成孔深度的95%，也不允许出现超深现象。

3.4.5注浆施工

（1）锚杆放置在锚孔内以后，进行二次清孔作业，清孔合格标准为溢出清水即可。

（2）注浆管注浆之前需要检查管道是否存在破裂或是堵塞现象，接口部位必须要保证足够的牢固，避免注浆压力过大而导致漏浆、管道开裂现象；注浆管可以随着锚杆一起放置在锚孔内。

（3）浆液配置必须要严格按照前期确定的水灰比来掺加适量的水，然后启动搅拌设备，依次掺加水泥与砂子，搅拌作业持续3min后掺加早强剂、膨胀剂，而后再次搅拌2min，将拌合完成的浆液泵送管道内，注浆作业应一次完成，中途避免中断。

（4）水泥浆使用压力泵进行灌注，泵压控制在1.2Mpa以内；耐压胶管与孔底之间的距离保持在150mm即可，注浆作业完成以后，则可以将耐压胶管拔出。

（5）止浆使用密封胶圈完成，胶圈直接安装在非锚固段的底端。

（6）注浆作业应一次完成，中途避免中断。实际注浆作业时，应该是边注浆边提管，注浆管的端部埋设在浆液以下的深度保持在50—80cm之间，提管过程中避免出现断杆现象。

（7）注浆材料使用的是水泥浆，首次注浆由孔底进行，直至孔口开始溢浆为止，注浆压力保持在0.4-0.6Mpa之间；二次注浆应该在首次注浆强度达到初凝强度以后进行，二次注浆的压力保持在2.0-3.5Mpa之间，稳压3-5min。

（8）水泥砂浆的流动时间控制在22s以内，可用时间控制在30-60min之间。

（9）浆液必须搅拌均匀，注浆时间控制在4min以内。

（10）浆液的强度达到初凝强度之前，避免杂物落入孔内。

（11）注浆作业中途若出现长时间的中断时，可使用清水来润滑注浆管道。施工人员详细的记录整个注浆过程。

3.4.6锚杆张拉与锁定

张拉设备可以结合杆体材料、锁定力进行确定，当锚固体的强度超过设计强度以后，则可以开始进行张拉，并进行锁定。钢垫板与锚杆轴线必须保持垂直状态。

3.5内支撑施工及开挖

在实际对内支撑进行施工过程中必须要结合挖方的施工进度，基坑分层分段进行开挖，内支撑的垫层使用C15混凝土，将垫层作为底模，侧模使用的是胶合板。钢筋宜在施工现场直接进行加工、绑扎，钢筋及模板安装完成以后即可使用泵车浇筑混凝土^[5]。

土方开挖之前，应该在深基坑四周预先做好排水沟，避免土层内的水流入到基坑中；基坑附近不得设置厕所等有水建筑物；基坑开挖的过程中，应该在基坑内设置集水井与排水沟；当基坑开挖至基底300mm时，应该人工进行开挖，不得出现超挖现象。土方开挖结束以后，应该立即浇筑混凝土垫层，做封闭处理。

3.6监测

在整个基坑施工前，要按照规范及图纸说明进行监测点布置和观测，及时收集数据，发现问题后按照相关方案进行整改处理，确保施工期间安全。

4结语

本工程结合现场实际环境情况，分别采用相应的开挖支护方式，划分不同施工区域同步进行施工，在技术上确保了工程的可实施性和匹配性，在工期上确保了异节奏流水施工，最大限度减少了成本投入。一方面验证了地铁基坑施工中常规支护工法的普遍适用性和灵活性，另一方面也为以后类似工程施工提供了一定的实践经验和提升方向。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院.JGJ 94-2008：建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]王永玮,郑建国,曹雷：深基坑支护方案技术经济评价模型[J].中国海洋大学学报(自然科学版)，2018(12)

[3]王溯：市政地铁工程中地下连续墙施工技术研究[J].建筑技术开发，2019(10)

[4]陈金祥,陈飞仰：市政工程深基坑支护技术及施工要点[J].建筑技术开发，2019(16)

[5]尹钿源：城市市政工程中深基坑支护技术施工分析[J].住宅与房地产，2019(03)

（作者简介：文佳，男，四川成都人，工程师，现主要从事城市轨道交通施工。）