轨道交通地下车站深基坑工程施工技术要点.pdf

交通世界TRANSPOWORLD0 引言市域铁路地下车站属于地下结构工程，由于地下结构施工有很多不可控性，导致车站施工基坑开挖风险较大，在施工过程中要严格控制各工序，确保施工安全。明挖法是指先施工支护结构，待支护结构达到设计要求和降水完成后，再在支护结构范围内由上向下开挖土方，开挖至设计标高后再施工主体结构的一种工艺工法。千秋广场站位于德清县中心，车站主体长191.8 m，宽20.3 m（盾构段宽25 m），基坑开挖深度19.721 m。开挖地层由上至下为碎石填土、素填土、淤泥层、圆砾层、强风化凝灰岩、中风化凝灰岩。圆砾层为含承压水层，水头埋深约2 m。采用地下连续墙+钢支撑作为支护结构，采用坑内疏干井降水和坑外观测兼应急井。1 围护结构（地连墙）施工地连墙施工技术要点包括导墙施工、泥浆制备与循环、地连墙成槽施工、钢筋笼吊装及混凝土浇筑、地连墙接头处理等重要工序。1.1 导墙施工导墙的作用包含设备成槽导向、存储泥浆稳定浆液标高、保证槽顶土体稳定避免坍孔1。导墙混凝土要对称浇筑，强度达到2.5 MPa，棱角不被破坏时方可拆模。模板拆除后应及时设置内支撑，并及时向导墙沟内回填土方，以免导墙产生位移。异形槽段导墙拐角处应向外超挖不少于50 cm，保证成槽设备顺利下放成槽断面满足设计要求，避免成墙侵限。1.2 护壁泥浆制备与循环地下连续墙槽段开挖过程中，泥浆液面要稳定在导墙顶面以下约20 cm。新配置的泥浆必须存放24 h后才能使用，使膨润土充分水化，保证护壁效果。泥浆循环过程中应经常监测槽壁的情况变化，并及时调整泥浆性能指标，确保土壁稳定。泥浆控制指标如表1所示。表1 泥浆参数表浆液类型新浆循环浆项目比重黏度pH值比重黏度pH值含砂率黏性土砂土黏性土砂土黏性土砂土性能指标1.031.101925s3035s891.051.251930s2540s894%7%检验方法泥浆比重称漏斗法pH试纸泥浆比重称漏斗法pH试纸洗砂瓶1.3 地连墙成槽成槽是地下连续墙施工中的关键工序。成槽施工应根据设计图纸将地下连续墙分幅，局部位置可根据施工情况及成槽机使用情况进行优化分幅。在导墙上标出地下连续墙分幅线及幅号。地连墙成槽可分为一抓到底和抓铣结合工艺成槽。千秋广场站成槽范围地层包含流塑状的淤泥层、圆砾层及中风化凝灰岩，采用抓铣结合工艺施工。抓斗出入导墙口时应放慢速度，保证泥浆液面稳定。圆砾石层中地下墙成槽施工槽壁极易坍塌造成无法成槽，需要提高泥浆的黏度和比重（1.151.20）确保护壁效果。成槽垂直度是地连墙成槽重要的控制指标，成槽过程中要随时观察设备显示的垂直度并及时纠偏。成槽后采用泵吸反循环法清底，确保清槽质量。清底后槽底泥浆比重小于1.20，含砂率收稿日期：2022-12-23作者简介：周枫（1981），男，浙江德清人，硕士，高级工程师，从事公路设计、公路建设管理与轨道交通建设管理工作。轨道交通地下车站深基坑工程施工技术要点周枫（德清县轨道交通集团有限公司，浙江 湖州 313200）摘要：为降低轨道交通地下车站基坑开挖风险，以杭州至德清市域铁路千秋广场站基坑开挖为例，阐述了淤泥+富水圆砾+硬岩复合地层明挖法的技术要点，主要包括地连墙施工、基坑降水、基坑开挖、钢支撑架设、地墙接缝渗漏水处理等关键措施，最终保证了基坑开挖安全。关键词：轨道交通地下车站；基坑开挖；复合地层中图分类号：U455.45 文献标识码：B7总654期2023年第24期（8月 下）小于7%，槽底的沉渣厚度不大于100 mm。清槽结束后1 h，测定槽底沉淀物淤积厚度不大于100 mm，槽底0.51.0 m处泥浆密度不大于1.20为合格。在清底换浆全过程中，控制好吸浆量和补浆量的平衡，不能使泥浆溢出槽外或浆面落滴到导墙顶面以下30 cm。严禁采用故意超挖的方法减少槽底沉渣厚度。1.4 钢筋笼吊装钢筋笼吊装采用双机抬吊。钢筋笼吊装前必须检查钢筋笼内是否有散落的钢筋等物件，防止吊装时坠落。钢筋笼吊放采用大小两台吊车配合作业，吊车吨位应进行验算，吊装时应保证钢筋笼稳定不发生变形。钢筋笼下放时位置应与槽段位置对准，且钢筋笼必须保持垂直下放，如有倾斜，必须及时调整，然后慢慢下降。1.5 混凝土浇筑地连墙混凝土必须连续浇筑。钢筋笼吊放到位至混凝土浇筑间隔不宜大于4 h。应按设计深度匹配导管长度，保证导管底口距槽底距离约为30 cm，导管上口连接料斗后高度适合混凝土灌注作业。首灌混凝土应按照设计墙厚和墙宽进行计算，确保首批混凝土入孔后，导管埋深不小于1 m。地连墙浇筑采用双导管浇筑，两根导管必须同时打开料斗口进行浇筑，确保浇筑质量；混凝土浇筑过程中要及时采用测绳测量并计算导管埋深。槽内混凝土面上升速度不宜小于 3 m/h，同时不宜大于5m/h，导管埋入混凝土深度应为 24 m，相邻两导管内混凝土高差应小于0.5 m2。当混凝土埋入导管的深度大于4 m时应及时拆管，保证后续混凝土顺利浇筑。浇筑中应使导管做30 cm上下运动，保证混凝土密实。详细记录混凝土浇筑过程。确保混凝土浇筑的连续性，不能长时间中断，中断最多不超过1 h。1.6 地连墙接头处理墙体接头处理是控制连续墙质量的重要工序，是保证连续墙防水效果的关键。目前地铁施工中比较普遍使用的是工字钢接头和十字钢板。工字钢接头严禁采用锁口管进行阻挡，圆形锁口管无法贴合工字钢内侧，在粉砂地层槽壁稳定性较差的情况下，混凝土容易“绕流”至锁口管和工字钢之间，为刷壁及下一幅施工造成困难，为接头留下质量和安全隐患3。地下连续墙型钢接头的超挖区，可采用插入接头箱或土（砂）袋回填等反压措施。土袋回填时需控制回填速度、回填高度应高于混凝土浇筑顶面、实时压实，谨防钢笼倾斜或位移。防绕流铁皮安装措施：钢筋笼自下而上依次叠压，叠压长度不小于1 m，并采用铁丝绑扎。铁皮因故必须开孔时，需补强覆盖孔洞。地连墙成槽后要及时采用钢刷头进行刷壁，将先行幅接头上的浮土、泥皮刷干净，避免混凝土浇筑过程中夹泥夹渣造成后期渗漏水，接头刷壁如图1所示。图1 刷壁示意图2 基坑降水地铁基坑降水常用管井降水。管井降水是通过埋置深于基底的井管，通过设置在基底的潜水泵将地下水抽出。适用于含水层颗粒较粗的粗砂、卵石地层，渗透系数较大、水量较大且降水较深的潜水或承压水地区4。管井降水成孔的钻进方法根据地层条件可选用冲击钻、螺旋钻、旋挖钻、回转钻或者反循环钻进成孔。孔径应比管径大200300 mm。孔径应垂直，上下一致，孔底比管底深0.51 m。成孔采用泥浆护壁，钻进过程中泥浆密度控制在1.101.15，以防止孔壁坍塌。成孔至设计标高后，及时下井管并回填滤料。下管时严禁井管强行插入，过滤管顶端应始终低于设计动水位埋深；井管顶端应高出地面0.30.5 m。滤料投放前应清孔稀释泥浆，沿井管周围均匀投放，投放量不得小于计算量的95%；滤料填至井口下约1 m时应用黏土填实夯平。单井完成后应及时进行洗井，洗井后应安装水泵进行单井试抽。抽水时应做好工作压力、水位、抽水量的记录，当抽水量及水位降值与设计不符时，应及时调整降水方案5。3 基坑开挖土方开挖必须在冠梁和混凝土支撑达到设计要求强度、降水完成后方可进行。土方开挖严格按照时空效应理论，掌握好“分段、分区、分层、对称、平衡、限时”六个要点。并遵循“纵向分段、竖向分层、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖、先中间后两侧、主体结构紧跟”的施工原则，形成流水作业，在确保工程安全质量前提下快速施工。土方开挖应严格保证支撑及时跟进。基坑开挖时，坑内纵横向边坡放坡应根据开挖土层地质情况和环境条件采取安全坡度。开挖深度应控制在2.53.5 m内，严禁在一个工况条件下一次开挖到底，应严格控制坑内纵坡坡率并及时做好坡面防护，防止纵向滑坡事故。基坑开挖至基底以上30 cm后停止开挖，由人工开挖至设计标高，确定基底承载力达到设计要求，并经有关各方验收后施作接地系统。接地系统经验收合格后及时浇筑混凝土垫层封闭基底。千秋广场站大里程端部分开挖深度范围位于中风化凝灰岩中，平均单轴饱和抗压强度为61.4 MPa，属较8交通世界TRANSPOWORLD硬岩，岩土施工工程分级为级。石方开挖选用高频破碎机对岩层进行分层、分段破碎，每层厚度不超过1m，纵向间隔10 m破除一条宽高为1 m1 m的横向沟槽为下一台破碎锤提供临空面，岩石破除逐层往下，边角处由小挖机进行修整。4 钢支撑架设基坑随开挖随安装钢支撑，并及时施加支撑轴力。钢支撑两端下部钢支托与地连墙预埋钢板满焊，上部采用防坠绳拉紧，确保钢支撑安装固定牢固。为最大限度减少基坑变形，每一组钢支撑作业面开挖完成后应及时测量放线确定钢支撑位置，并将预埋钢板凿出，按照设计要求安装钢系梁和架设钢支撑，并施加预应力。如果预埋钢板偏位，应按照设计尺寸植筋重新焊接安装钢板。轴力施加过程中采用分级加力，第一次加力到预加轴力的30%，稳压35 min后加力到预加轴力的70%，再稳压35 min后加力到预加轴力的110%，持荷2 min后在活动端打设钢楔限位，完成支撑预应力的施加。当昼夜温差过大时，应在低温时段施加预应力，避免温度降低导致预应力损失。5 地墙接缝渗漏水处理富水圆砾地层基坑开挖过程中，由于前期地连墙接缝处理不到位，难免会出现地连墙接缝渗漏水的情况。接缝探挖排除地墙渗漏水的一种有效预处理措施，为及时发现渗漏点并采取措施封堵，基坑开挖过程中要严格执行掏槽验缝制度。渗漏水处置包括坑内和坑外堵水措施。坑内措施包括：坑内渗漏点注浆封堵、坑内回填土反压、基坑回灌水等措施。坑外措施包括：基坑外打设降水井降压抽水、坑外地面注聚氨酯或双液浆封堵。5.1 基坑内封堵若非圆砾层及以上2 m范围发现地连墙轻微渗水，以漏水点为中心人工钻孔打针注聚氨酯堵水。若圆砾层及以上2 m范围有渗点、出现接缝夹泥夹渣或涌水，涌水具有较明显的水压力时，立即采用封堵钢板+坑内反压+注浆止水处理。封堵钢板要设置镀锌水管（预安装2寸球阀）作引流管进行引流，并用钢筋进行横向加强，然后钢板四周用快凝水泥嵌固，钢板封堵如图2所示。钢板封堵后从引流管反向注浆止水。渗漏水较大时，应先在坑内进行土体反压，反压体采用袋装碎石或者黏土等，降低渗漏流水速度，为注浆堵漏提供条件。5.2 基坑外封堵当基坑围护结构发生涌水涌砂，基坑内无法进行封堵时，采取措施如下：1）有条件区域基坑外侧补打降水井抽水降低水压，要求确保井的质量、深度、直径。2）用钻机在地面打孔，打孔深度低于渗漏点位不少于1 m，下注浆管在渗漏位置注油性聚氨酯或双液浆进行封堵。双液浆采用42.5早强硅酸盐水泥作灌注主料。单液浆为水水泥=110.61，先稀浆后稠浆。双液浆为水泥浆与水玻璃体积比 CS=1（0.51）。其中水玻璃浓度为3035Be，模数n=2.42.8。当漏点被彻底封堵、不再涌砂后，再在坑外压注双液注浆加固地基。外部堵漏时一定要确保坑内反压到位，避免浆液再次冲出导致复漏。6 结束语综上所述，本文通过对杭州至德清市域铁路千秋广场站基坑开挖施工中明挖法技术要点的探讨，解决了在淤泥+富水圆砾+硬岩复合地层进行基坑开挖风险大的问题，说明了在轨道交通地下车站进行明挖法施工时，要因地制宜，针对不同的地质条件采取针对性的技术措施，才能确保基坑开挖安全。在实际施工过程中要特别注意控制地连墙施工质量和后期开挖过程中对缺陷的处治，以更好地降低施工风险。参考文献：1 方继涛.城市地铁车站的施工技术管理D.成都：西南交通大学，2007.2 上海市城乡建设和交通委员会.建筑地基基础工程施工规范：GB510042015S.北京：中国计划出版社，2015.3 王振莹.地铁工程地下连续墙施工质量控制J.江西建材，2022（8）：54-56.4 张伟坤.某地铁工程深基坑的安全风险预控防火墙体系应用研究D.成都：西南交通大学，2016.5 建设综勘察研究设计院有限公司.建筑与市政工程地下水控制技术规范：JGJ 1112016S.北京：中国建筑工业出版社，2016.单位：mm图2 接缝渗漏封钢板示意图9