地铁明挖施工

第三章地铁明挖施工
一、概述
城市地铁车站、区间及相关配套的风道、出入口、行车线等工程，只要条件许可，应优先考虑采用明挖施工。

因为不论从施工的难易程度、工程造价、工期、风险等考虑，明挖法都有明显优势。

明挖法是在以桩锚体系、桩撑体系及土钉墙作为围护结构，进行土方开挖和主体结构施作。

其主体结构多为两层或多层框架式结构型式。

图1 明挖车站框架式结构图
二、前期准备工作
明挖基坑在实施前应对环境作详细调查，包括管线及地下障碍物核查，地面建筑物及周边交通状况调查，取得产权单位配合，采用超声波与开探槽相结合方式，务必弄清管网详情，包括直径、管材、连接方式、修建年代、管内水流量流、流速与结构关系等。

在此基础上确定保护办法，或悬挂或架设钢架承托，或注浆加固地层保护，最好能够改
移。

对地下建筑物和周边建筑物，安排专项方案审批。

三、围护结构
（一）钻孔灌注桩
1、钻孔灌注桩施工流程
2、钻孔常见故障
坍孔、钻孔偏斜、孔径扩大或缩小、钻孔漏浆、糊钻、埋钻、卡钻、掉钻落物等都是钻孔常见问题，应由专业人员根据现场实地判断进行处理和防治。

但切记严禁施工人员进入没有护筒的钻孔中处理任何故障。

3、钻孔桩水下混凝土灌注常见故障
导管进水、卡管、灌注过程发生坍孔、埋管、浇短桩头、断桩、夹泥等是水下浇注混凝土常见故障。

钻孔桩水下浇注应确保其质量标准，因此应事先考虑应急措施防止以上故障出现。

（二）人工挖孔桩
因人工挖孔桩全部人工操作，施工环境恶劣，危险性大，因此明文禁止。

但是极个别情况（因其可以若干桩同时施工，节省工期）经审批，仍有使用可能。

挖孔桩实施过程中，应注意低压用电，配备软梯，设上下联络信号，备齐抽水设备，监测有害气体，周边认真防护防止落石伤人，严格按支护步序操作。

（三）土钉墙
土钉分为钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉。

四、土方开挖原则
基坑土方开挖应按“时空效应”的理论，在时间上控制定量土方开挖和支撑架设的作业时间，不应拖延，在空间上控制一次开挖的土方量和支撑架设量，不得超挖。

分层、分段、分块开挖，纵向放坡，应根据支撑设置情况进行分层，每层开挖至支撑底面标高以下0.5m。

桩间网喷护面，因两层支撑标高差约4~6m。

为便于网喷，每个土方分层内细分为按每1.5~2m一个亚层，随挖随喷，沿车站纵向根据支撑面位置
分段，每段完成2根支撑范围内的土方开挖工作量，开挖时应控制在12小时内。

每层每小段又分块作业，根据工程围护结构和基坑支护系统特点，按照亚层划分，依次进行两侧及中部分块的开挖。

基坑开挖至支撑底面标高以下0.5m时，及时进行支撑和围檩的标高放样工作，安装围檩系统并在其上准确放出支撑定位十字线。

围檩和支撑架设时间应在12小时以内。

沿基坑开挖方向纵向进行放坡，根据地质条件，坡顶至坡脚总放坡度一般在1：2.5左右，分层之间局部放坡不能陡于1：1，并在坡脚和沿围护结构侧边设置排水沟、集水井，抽排基坑明水。

严禁反坡开挖及“大锅底”开挖。

五、支撑体系
（一）锚杆
（二）钢围檩及钢支撑
Ⅰ、支撑预验收
1、支撑使用前应试装配支撑，以保证支撑长度适当，整体性完好。

每根支撑弯曲不超过15mm，并保证支撑、接头的承载能力符合设计要求的安全度。

2、高强度螺栓接拼钢支撑，必须穿向一致，两次旋紧，螺栓外露不得少于二牙。

3、焊缝满焊，焊缝表面要求焊波均匀，焊缝不得小于8mm，不准有气孔、夹渣、裂纹、肉瘤等缺陷。

现场加工的焊缝应严格执行焊接质量记录验收制度，每道工序完成后，必须清渣自检。

4、支撑就位精度满足相关规范要求，支撑轴线水平定位偏差在±30mm以内，
支撑两端定位差异标高不大于20mm，且不大于支撑长度的1/600，支撑挠曲度不大于1/1000。

Ⅱ、围檩及支撑架设
围檩安设根据开挖参数分段进行，缩短基坑的无支撑暴露时间。

支撑架设的位置应考虑便于主体结构施工缝留设并避开车站立柱。

围檩可采用三角架承托，三角托架顶面标高定位精度满足规范要求。

围檩就位后，按钢结构拼接规范要求，将后期架设的围檩与前期架设的围檩焊接成整体共同作用，围檩拼接接头位置避开支撑中心。

围檩安设完成后，在两侧围檩上放出支撑中心位置，并采用十字弹线法准确定位。

支撑架设前根据车站断面宽度提前拼装，并经检验合格，无焊伤、开裂等质量缺陷，拼装完成的钢支撑轴线偏差和挠曲度变形在规范允许范围之内，同时预拼装出不少于8根备用支撑应付可能出现的紧急情况。

支撑架设完成后，检查围檩与围护结构桩身的密贴情况，对围檩与围护桩及网喷混凝土之间的空隙加设钢楔打紧并灌注细石混凝土充填，保证支护体系的整体支撑效果。

不得随意让支撑承担附加荷载，不得私自在支撑上架设步梯或搭建作业平台，不得将支撑杆件作为受力体，兼顾承托、悬吊功能。

Ⅲ、预应力加设
1、预应力加设
钢支撑预应力采用千斤顶加设，施加预应力的钢支撑一端应设计为活络头形式。

千斤顶应配备压力表并经实验室标定。

支撑施加预应力时应考虑到操作时应力损失，故施加预应力值应比设计轴力增加10%，并对预应力值作好记录备查。

在支撑预应力加设前后的各12h之内，加密监测频率，发现预应力损失或围护结构变形速率无明显收敛时，复加预应力至设计值。

2、预应力复加
支撑应力复加以环境监测数据检查为主，以人工检查为辅。

环境监测主要是测量支撑轴力变化，假若轴力值减少，应及时复加预应力。

人工检查的目的是控制支撑每一单位控制范围内单根松动的支撑轴力（以榔头敲击无控制点的支撑活络头塞铁，视其松动与否决定是否复加）。

复加位置应主要针对正在施加预应力的支撑之上的一道支撑及暴露时间过长的支撑，监测数据支撑轴力低于预应力值的支撑应复加预应力。

根据支撑轴力监测数据检查须复加预应力的，复加应力的值应控制在预加应力值的110%之内。

Ⅳ、围檩及支撑拆除
1、钢支撑拆除方法
钢支撑的拆除流程为：吊车就位、钢丝绳扣扎支撑→活络节内安放千斤顶施加顶力→撤除钢楔→解除顶力，同时卸下千斤顶→支撑杆体下放（拆除高强连接螺栓）→钢支撑吊出→钢围檩分段吊出。

钢支撑拆除宜采用千斤顶，作业面较高时应先搭设临时支架，托住钢支撑，然后千斤顶卸力，抽掉钢楔块，解开法兰连接，用吊车吊走钢管即可。

支撑拆除时应随时观察围护结构的变形，必须作好钢支撑拆除阶段周围施工监测点的量测和量测记录，切不可草率施工。

给管撑卸荷及拆卸管撑要结合结构施工按照规定程序进行，以免发生安全事故。

钢支撑按设计要求的顺序进行拆除，在卸掉钢管支撑之前，操作工人与吊机的吊点分别位于钢管的两侧，以免钢管起吊后摆动，伤及工人。

2、钢支撑系统拆除技术要点
(1)为防止车站结构开裂，在对应板结构混凝土达到设计强度后才能拆除支撑。

(2)钢支撑拆除时，在活动端设千斤顶，施加轴力至钢楔块松动，取出钢楔块，逐级卸载至取完钢楔，再吊下支撑。

避免预加应力瞬间释放而导致结构局部变形、开裂。

钢支撑、钢围檩拆除后转运至指定场地堆放。

(3)在钢支撑拆除过程中，需对维护结构进行严密的监控量测，出现异常情况，应及时上报并采取应急措施恢复支撑。

六、主体结构
（一）结构单元划分原则
根据设计及相关规范要求划分施工单元，设置纵向施工缝，施工缝设置原则为：
1、在满足规范、方便施工的前提下，尽量少留或不留施工缝。

2、施工缝位置避开出入口及风井，以保证施工缝的整体性。

3、每个施工单元长度在16m左右，即两个轴跨长度。

4、在多跨结构段设于结构柱间受力较小部位，即梁跨的1/3~1/4处。

（二）车站主体结构施工程序
以双层三跨车站结构为例：
参考文献：
1.北京市政建设集团、北京交通大学《北京地铁车站盖挖逆作法施工关键技术研究》
2.北京市轨道交通建设有限公司、中铁十六局集团有限公司《北京地铁土建工程安全施工技术控制要点》
3.中铁四局奥林匹克公园地下通道项目经理部《北京奥林匹克公园中心区中一路暗挖段施工方案》
4.刘昌用、蒋中庸《试论城市地下工程浅埋暗挖技术》。