■張君

（中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300350）

洞門破除和土方開挖是地鐵工程施工的主要內容，但不同區(qū)域地質條件、水文條件及地面構筑物存在較大差異，無法照搬其他工程施工技術，需要結合工程特性及地質條件，選擇與之相適的支護方法，開挖運輸方式，才能保證施工的安全性及施工效率[1]。就東上澤站而言，通過鋼支撐、擋水墻、C20細石混凝土護面等加固方法，有效保證了洞門破除施工和土方開挖施工的效率及安全性，值得同類工程大力參考和借鑒。

一、工程概述

東上澤站位于正定新區(qū)規(guī)劃新城大道下方，呈南北方向布設，東側規(guī)劃有綜合管廊，平行車站布設。車站大里程端北側有較多市政管線，東西方向有DN900污水管、DN2200雨水管、DN400上水管，南北方向有DN1000、DN3000上水管及DN1000污水管，車站D出入口和1號風道上方有DN300燃氣管，待燃氣管遷改完成才可施工（已遷改）。車站共布設4個出入口、2組風亭、1個安全出口，都采用明挖法施工。車站主體大、對小里程端雙線區(qū)間采用盾構法施工，兩端設置盾構始發(fā)井。東上澤站平面圖如圖1所示。

圖1 東上澤站平面圖

二、洞門破除及土方開挖施工

（一）開挖前的準備工作

在本工程洞門破除及土方開挖施工之前，為保證施工的安全性，促使各道工序順利開展，做了如下準備工作：

第一，保證基坑土體全部加固完成，準確落實挖土和卸土點。

第二，保證施工道路、施工排水系統(tǒng)、擋水墻等設施符合洞門破除及土方開挖施工的條件及要求。

第三，保證臨近建筑物和管線觀測的精度，符合工程施工要求。

第四，洞門破除及土方開挖施工的各種機械設備、相關物料及應急物質準備就緒。

（二）合理布置現(xiàn)場施工平面

洞門破除及土方開挖施工過程比較復雜，并且影響因素眾多，任何一個環(huán)節(jié)控制不當，都會影響總體施工質量及施工的安全性。因此，為保證各道工序能夠安全、有序、高效地開展，就必須合理布置施工現(xiàn)場平面圖[2]。

為避免洞門破除后發(fā)生掌子面失穩(wěn)塌陷問題，當分塊鋼筋切除之后，要及時采用方木支撐，具體如圖2所示：

圖2 支撐位置示意圖（單位：mm）

A區(qū)1、2處支撐穩(wěn)定之后，才能切除B區(qū)鋼筋。B區(qū)鋼筋切除后在3號點位置進行支撐牢固，然后進行C去鋼筋切除，以此類推，進行C區(qū)到I區(qū)鋼筋切除和方木支撐。方木規(guī)格為150×150mm，長2735mm，墊板采用400×400mm的竹膠板。

（三）破除洞門及土方開挖方法分析

第一，在地鐵工程破除門洞施工堵頭樁東北角處增設一個角支持，并在對稱位置設一道鋼支撐。鋼支撐預埋件和前期冠梁植筋連接，同時為保證支撐效果，施加軸力同一期混凝土支持，具體標準為195kN/每延米，確認達到施工設計要求和相關標準之后再進行下一道工序施工[3]。增加鋼支撐與角撐平面圖如圖3所示。

圖3 增加鋼支撐與角撐平面圖

鋼支撐與角撐施工完成之后，保證鋪設木板的平整度、牢固性，嚴禁存在翹板問題，在施工之前，要將洞門降水到洞門1m以下后才能開始洞門破除工作。洞門破除為粉碎性分層分段分塊破除，通過人工高壓風鎬進行破除，在破除之前，應對端頭加固效果進行監(jiān)測,水平探孔效果良好后方可開始洞門鑿除工作，定期觀察洞門滲漏水情況，保證洞門破除工作能夠順利開展。本工程洞門破除示意圖如圖4所示：

圖4 洞門破除示意圖

洞門破除步驟可分兩步進行：第一步，將冠梁下至第二道鋼支撐處堵頭樁進行分段分塊破除；第二步，將堵頭樁鋼筋進行切割。

第二，本工程先進行北側開挖，并合理設計標準段坡道，邊開挖邊網(wǎng)噴，保證網(wǎng)噴和主體圍護結構網(wǎng)噴效果一致，并嚴格控制西側坡度在1∶0.6左右，護坡效果要盡量滿足穩(wěn)定性要求，并于坡頂位置設置一道擋水墻。先開挖破除堵頭樁東側4根，具體破除位置為從冠梁底端算起[4]，向下到第二道鋼支撐中線之下40cm，并破除地面以上預留樁頭鋼筋，嚴格按照第一道混凝土支撐進行邊樁植筋做連系梁。

第三，開挖到第二道鋼支撐位置時，要立即停止開挖，并破除樁頭位置和第二道鋼支撐中心位置下方40cm的位置，施加800mm×800mm支撐連系梁，保證水平筋進入前期冠梁的深度不小于15d，混凝土澆筑完成之后立即開展養(yǎng)護工作，當養(yǎng)護強度達到100%后，上部回填不少于80cm素土，整平壓實之后，鋪設厚度不小于1.2cm的鋼管作為施工坡道。

第四，堵頭樁門洞位置向南開挖到南部端頭基坑上方，分步開挖，第一步開挖4m左右，第二步進行從南向北退挖約50cm，當達到第二道鋼支撐要求后，立即停止開挖，并架設第二道鋼支撐[5]。

第五，當?shù)诙冷撝渭茉O完成之后，從北側開始通過臺階法下挖到第三道鋼支撐施工面，然后從南端開始一直挖到端頭。此后，將開挖設備退回到北側三腳帶，進行第三道鋼支撐架設。

盾構機始發(fā)架吊裝：本工程始發(fā)托架長9.2m，寬6.2m，井口長度為11.5m，寬為7.5m，始發(fā)托架下井完成之后，保證托架中心和洞門中線在相同直線上，并和始發(fā)線路完全符合。托架上鋪設臺車軌道，促使臺車下井之后能夠往車站內部推進。盾構機架設示意圖如圖5所示：

圖5 盾構機架設示意圖

第六，由北側三角帶下挖到設計槽底以上約50cm的位置，然后進行人工清底處理，達到要求后，向南端頭開挖到基坑底部。其余土方在開挖之前，也要架設斜向鋼支撐，并采用長臂挖掘機進行定位開挖。同樣，邊開挖邊網(wǎng)噴和搭設支撐，直到設計槽底以上50cm，其他剩余土方通過人工方式全面清理，清理完成之后進行驗槽，達到地鐵工程施工要求和標準之后，封閉基坑。

第七，在洞門坡道出土結束以后，坡道四周都用擋水墻進行封閉處理，避免雨天滲流到開挖好的基坑中。本工程在東北側設置了擋水墻，在北側設置了積水坑，當積水儲量超過設計要求時及時抽水[6]。基坑開挖各道工序全部完成之后，采用C20細石混凝土做網(wǎng)噴護面處理，鋼筋網(wǎng)為Φ8@150×150mm，為保證網(wǎng)噴護面效果，在施工時要保證混凝土噴射速度和土方開挖的速度相一致，邊開挖邊網(wǎng)噴。

（四）土方運輸和存放

在本工程基坑土方開挖中，需要在第一道混凝土支撐梁上運行，在挖掘機通過的路段上，如果遇到混凝土支撐梁，則可以沿著支撐梁挑溝開挖到第一道混凝土支撐底，然后進行施工支撐。在基坑開挖中，選擇兩臺挖掘機將開挖出的土層運輸?shù)交又?，然后裝車運輸?shù)街付ㄎ恢肹7]。在開挖時嚴禁挖掘機在挖空后的支撐梁上經過及作業(yè)，挖掘機在工作中，嚴禁碰撞支撐。在基坑開挖時，挖掘機、吊車、運土車等需要在基坑邊運行，并按照實際設計要求合理開挖。土方通過反鏟挖土機直接裝車，裝卸車輛選擇自卸式環(huán)保車，土方運輸?shù)街付ǖ拇嫱翀?，為避免影響城市街道的整潔性，土方堆放要盡量在白天進行，夜晚運輸?shù)街付壨翀觥?/p>

三、施工體會

第一，在開挖之前，需要對圍護結構的質量進行全面檢驗和細致分析，便于判斷圍護結構是否完成封閉，避免發(fā)生圍護結構滲漏水問題。合理布置監(jiān)測點，嚴格按照設計頻率進行監(jiān)測，最大限度上保證圍護結構質量，做好基坑降排水處理工作。在具體施工中，一旦發(fā)生圍護結構變形過大問題，要先進行支撐處理，然后再采取相應的加撐措施，避免變形量進一步擴大。并立即停止開挖，撤銷上部所有施工荷載，防止繼續(xù)惡化。

第二，嚴格按照設計標準和要求進行鋼支撐架設和拆除，合理施加鋼支撐預應力，并按照設計要求頻率定期檢測鋼支撐的軸力。架設好的鋼支撐要采取吊護措施，防止鋼支撐發(fā)生墜落問題，并在整個施工過程中，嚴格避免機械碰撞[8]。如果發(fā)現(xiàn)支撐體系失穩(wěn)問題，要立即提醒現(xiàn)場施工人員快速撤離，在施工現(xiàn)場要準備充裕的搶險鋼支撐、吊車等，一旦發(fā)生鋼支撐失穩(wěn)問題，立即增設支撐。

四、結束語

本文結合工程實例，分析了地鐵工程的洞門破除及土方開挖施工。分析結果表明，洞門破除及土方開挖施工是地鐵工程施工的重難點，其施工質量對地鐵工程后續(xù)各道工序能否順利開展有非常重要的作用。因此，具體施工中，必須結合工程特性，合理選擇施工方法和支撐體系，嚴格按照設計標準及規(guī)范開展各道施工工序，才能最大限度上保證施工質量和安全性，創(chuàng)造更大的經濟效益和社會效益。