地铁车站明挖基坑放坡开挖施工技术

1、地铁车站明挖基坑放坡开挖施工技术摘要：结合某地铁车站工程实例，针对湿陷性黄土地区的地质条件，详细介绍 放坡开挖及边坡支护施工工艺，并针对施工中存在的问题进行采取有效措施，保 证施工质量及工期，为类似工程提供参考。关键词：湿陷性黄土；地铁车站；放坡开挖；支护1. 工程概况 地铁车站根据线路敷设及道路高差条件，车站设计为半地下站。车站主体结 构为明挖二层车站，采用侧式单柱双跨箱形框架结构。车站总长213.70m，标准段 宽23.40m，标准段高13.85m，线间距为5.00m，车站总建筑面积为11374.12 m?, 顶板顶覆土 0.5m，底板底埋深14.35m。该地铁车站拟建场地地基土自上而下依

2、次由第四系全新统人工填土，冲积黄 土状土、砂类土、碎石类土，中更新统冲积粉质黏土、砂类土及碎石类土等地层 构成。地基湿陷等级为II级（中等）。该地铁车站水位较深，基坑深度较浅，周边场地开阔，采用土钉墙+挂网喷混 凝土的支护形式施工。结构底板以下为二级湿陷性黄土，故采用 2:8 的灰土进行 基底换填。该地铁车站边坡支护采用土钉支护，支护参数见图 1。图 1 土钉墙支护图2. 施工方案 地铁车站采用明挖法施工。根据结构分段和施工围挡场地条件，主体基坑土 方由西向东顺序开挖。在开挖过程中，掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时” 五个要点，遵循“纵向分区分段、竖向分层、先支后挖”的施工原则，每层土方按

3、 “先中间成槽后向两边扩展”的顺序开挖。地铁车站基坑土方开挖方案见图 2。车站基坑土方纵向开挖方案见图 3；车站基 坑土方横向开挖方案见图 4。3.施工资源配置原材料土钉钢筋土钉钢筋做强度检验；优先选用 42.5 以上标号普通硅酸盐水泥； 选用的中、粗砂应干净，含水量不宜大于 5%；选用的豆石，其粒径宜在24mm之间，应干净无杂质；注浆体拌合用水，其有害杂质含量应控制在规定的范围之内，且水灰比严格 控制在 0.5 以下。施工机具 成孔机具：根据施工现场土质情况及环境条件，选择适宜的成孔钻具。本工程可选用洛阳铲或螺旋钻。注浆泵：其输浆压力和输浆量应符合设计要求；一般将注浆压力控制在 0.4 0

4、.9MPa 。喷射机：要求密封性能良好，输料顺畅，连续均匀。 空压机：应充分满足喷射同风压的要求。输料管：管壁应能承受 1.2MPa 以上的压力，并且有良好的耐磨性。 供水设备：就保证混凝土喷枪之头部有足够的水压力，要求水压应大于空压。4. 施工工艺土钉为灌浆锚杆，孔径80mm，锚筋为2528钢筋，土钉长度为611.5m。土钉水平间距1.5m，垂直间距1.5m，呈梅花形布置。坡面挂彷6.5 200mm钢筋网，网外设水平、斜向加强拉筋采用18从土钉尾部穿过并焊接， 网格为1.5mx1.5mo （杂填土或卵石层无法成孔，应用锚管代替土钉。锚管选用 外径 89mm 的钢花管，头部做成锥形放大头，沿管

5、壁呈螺旋线型布孔，出浆孔一 般取椀10mm，间距约300mm，靠锚管端部1.03.0m处不设孔眼）喷射混凝 土面层，厚度100mm，混凝土强度为C20。土钉采用常压灌注水泥浆，水泥为 42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.50，强度M20。土方工程应与土钉施工相配合， 每步开挖 1 . 5 0 m ，超挖深度不得大于0 . 5 m 。土钉支护施工工艺流程见图 5。4.1 基坑开挖 基坑要按设计要求严格分层分段开挖，在完成上一层作业面土钉与喷射混凝 土面层达到设计强度的 70%以前，不得进行下一层土层的开挖。坡面经机械开挖 后采用小型机械或铲锹进行切削清坡，以使坡度及坡面平整度达到设计要求。4.2喷

6、射第一道面层 每步开挖后应尽快做好面层，即对修整后的边壁立即喷上一层薄混凝土或砂 浆。若土层地质条件好的话，可省去该道面层。4.3 钻孔钻孔前，应根据设计要求定出孔位并作出标记及编号。当成孔过程中遇到障 碍物需调整孔位时，不得损害支护结构设计原定的安全程度。钻孔中应当注意坑 外降水井管的位置，适当调整避开。土钉钻孔的质量应符合下列规定：孔距允许偏差为100mm；孔径允许偏差为5mm；孔深允许偏差为30mm ；倾角允许偏差为1。4.4插入土钉钢筋 插入土钉钢筋前要进行清孔检查，若孔中出现局部渗水、塌孔或掉落松土应 立即处理。土钉钢筋置入孔中前，要先在钢筋上安装对中定位支架，以保证钢筋 处于孔位中

7、心且注浆后其保护层厚度不小于25mm。支架沿钉长的间距可为2 3m 左右，支架可为金属或塑料件，以不妨碍浆体自由流动为宜。4.5 注浆注浆前要验收土钉钢筋安设质量是否达到设计要求。一般采用重力、低压（0.40.6MPa），压力注浆时应在孔口或规定位置设置 止浆塞，注满后保持压力35min。重力注浆以满孔为止，但在浆体初凝前需补 浆 12 次。注浆导管底端应插至距孔底250500mm处，在注浆同时将导管匀速缓慢地 撤出。注浆过程中注浆导管口始终埋在浆体表面以下，以保证孔中气体能全部逸 出。注浆时要采取必要的排气措施。注浆材料宜用水泥浆或水泥砂浆。水泥浆的水灰比宜为0.5；水泥砂浆的配合 比宜为

8、1:11:2（重量比），水灰比宜为 0.380.45。需要时可加入适量速凝剂 以促进早凝和控制泌水。水泥浆、水泥砂浆应拌合均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆、水泥砂浆应 在初凝前用完。注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净。注浆开始或中途停止超过30min 时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路。用于注浆的砂浆强度用70mmx70mmx70mm立方体试块经标准养护后测定。每批至少留取3组（每组3 块）试件，给出3 天和28 天强度。为提高土钉抗拔能力，还可采用二次注浆工艺。4.6 喷第二道面层在喷混凝土之前，先按设计要求绑扎、固定钢筋网。面层内的钢筋网片应牢 固固定在边壁上并符合设计规定的保护层

9、厚度要求。钢筋网片可用插入土中的钢 筋固定，但在喷射混凝土时不应出现振动。钢筋网片可焊接或绑扎而成，网格允许偏差为10mm。铺设钢筋网时每边的 搭接长度应不小于一个网格边长或200mm，如为搭焊则焊接长度不小于网片钢筋 直径的10倍。网片与坡面间隙不小于20mm。土钉与面层钢筋网的连接通过垫板、螺帽及土钉端部螺纹杆固定。垫板钢板 厚810mm，尺寸为200mmx200mm300mmx300mm。垫板下空隙需先用高强 水泥砂浆填实，待砂浆达一定强度后方可旋紧螺帽以固定土钉。土钉钢筋也可通 过井字加强钢筋直接焊接在钢筋网上，焊接强度要满足设计要求。喷射混凝土的配合比应通过试验确定，粗骨料最大粒径不

10、宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45，并应通过外加剂来调节所需工作度和早强时间。当采用干法 施工时，应事先对操作手进行技术考核，以保证喷射混凝土的水灰比和质量达到 设计要求。喷射混凝土前，应对机械设备、风、水管路和电路进行全面检查和试运转。为保证喷射混凝土厚度达到均匀的设计值，在边壁上隔一定距离打入垂直短 钢筋段作为厚度标志。排水设施的设置水是土钉支护结构最为敏感的问题，要在施工前做好截排水工作，还要充分 考虑土钉支护结构工作期间地表水及地下水的处理，设置排水构造措施。基坑四周地表应加以修整并构筑明沟排水，严防地表水再向下渗流。可将喷 射混凝土面层延伸到基坑周围地表构成喷射混凝土护顶并在土钉

11、墙平面范围内地 表做防水地面，可防止地表水渗入土钉加固范围的土体中。为了排除积聚在基坑 内的渗水和雨水，应在坑底设置排水沟和集水井。排水沟应离开坡脚 0.51m， 严防冲刷坡脚。排水沟和集水井宜用砖衬砌并用砂浆抹内表面以防止渗漏。坑中 积水应及时排除。土钉质量检验土钉支护设计与施工必须进行土钉现场抗拔试验，包括基本试验和验收试验。通过基本试验可取得设计所需的有关参数，如土钉与各层土体之间的界面粘 结强度等，以保证设计的正确、合理性，或反馈信息以修改初步设计方案；验收 试验是检验土钉支护工程质量的有效手段。土钉支护工程的设计、施工宜建立在 有一定现场试验的基础上。根据建筑地基基础工程施工质量验收

12、规范 GB50202-2002 土钉墙工程质量检验标准应符合表 1 的要求。表1锚杆及土钉墙支护工程质量检验标准施工监测 土钉支护的施工监测至少应包括下列内容（1）支护位移的量测；（2）地表开裂状态（位置、裂宽）的观察；（3）基坑渗、漏水和基坑内外的地下水位变化。在支护施工阶段，每天监测不少于12次；在完成基坑开挖、变形趋于稳定的情况下可 适当减少监测次数。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束、支护退出工作为止。对支护位移的量测至少应有基坑边壁顶部的水平位移与垂直沉降，测点位置应选在变形 最大或局部地质条件最为不利的地段，测点总数不宜小于3个，测点间距不宜大于30m。当 基坑附近有重要建筑物等设施时，也应在相应位置设置测点。宜用精密水准仪和精密经纬仪。 必要时还可用测斜仪量测支护土体的水平位移，用收敛计监测位移的稳定过程等。在可能的情况下，宜同时测定基坑边壁不同深度位置处的水平位移，以及地表离基坑边 壁不同距离处的沉降，给出地表沉降曲线。应特别