和棒棒
中铁二十局第五工程有限公司 云南昆明 650200
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㎡，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“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
3.1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2～4mm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。
3.2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0.4～0.9MPa。
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Φ25～Φ28钢筋，土钉长度为6～11.5m。土钉水平间距1.5m，垂直间距1.5m，呈梅花形布置。坡面挂φ6.5＠200mm钢筋网，网外设水平、斜向加强拉筋采用Φ18从土钉尾部穿过并焊接，网格为1.5m×1.5m。（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，沿管壁呈螺旋线型布孔，出浆孔一般取φ8～10mm，间距约300mm，靠锚管端部1.0～3.0m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1.50m，超挖深度不得大于0.5m。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：
①孔距允许偏差为±100mm；
②孔径允许偏差为±5mm；
③孔深允许偏差为±30mm；
④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（0.4～0.6MPa），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3～5min。重力注浆以满孔为止，但在浆体初凝前需补浆1～2次。
注浆导管底端应插至距孔底250～500mm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1:1～1:2（重量比），水灰比宜为0.38～0.45。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70mm×70mm×70mm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8～10mm，尺寸为200mm×200mm～300mm×300mm。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。
4.7 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0.5～1m，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。
4.8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
5.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1～2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。
应特别加强雨天和雨后的监测，以及对各种可能危及支护安全的水害来源（如场地周围生产、生活排水，上下水道、贮水池罐、化粪池渗漏水，人工井点降水的排水，因开挖后土体变形造成管道漏水等）进行仔细观察。
6.结语
该地铁车站主体基坑放坡开挖按审批方案进行，土钉严格按照设计参数进行，经过过程及主体结构施工期间监测，基坑边坡稳定、安全，在以后的施工过程中，对于类似的地质条件及放坡开挖施工，有一定推广意义。
论文作者:和棒棒
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/28
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