地铁深基坑端头土方开挖提升施工技术

作者:尚春阳;马超; 刊名:石家庄铁道大学学报(自然科学版) 上传者:杨静

【摘要】文章介绍了呼市地铁1号线01标孔家营站、西二环路站(原名"金海工业园区站")车站端头土方开挖施工工艺。两个车站基坑开挖整体采用拉槽马道+台阶法开挖,在挖至车站端头时,马道变陡,车辆无法直达基坑内部,采用履带式伸缩臂提升抓斗机进行垂直提升,该设备结合挖掘机和吊车臂两者的优势,在伸缩臂下端安装抓斗,通过液压系统控制抓斗开闭和提升,从而实现土方开挖效果。本施工工艺较好地解决了开挖效率低、工期较长,机械投入高、场地占用大、装运时间长、不能及时运走土方等问题,大大提高了施工速度,节约了施工成本。

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作者简介: 尚春阳(1984—)男,工程师,研究方向为轨道交通建设。 目前地铁车站深基坑土方开挖多采用台阶法和拉槽法,而在基坑土方开挖至端头时,两种方法均无法以正常速度开挖。针对端头土的开挖方法,国内大多采用长臂挖掘机取土。这种方法虽然解决了端头土的开挖问题,但是土方开挖的效率极低,每天最多只能挖土300 m3,工期较长,严重影响后续结构施工进度,且场地占用大,装运时间过长,需要投入一台挖掘机和一台装载机配合。为解决端头土方开挖效率问题,引进了一台汽车起重抓斗,抓斗斗容量1.7 m3,提升速度为1.7 m3/min。经过多次验证,每天出土量能达到1 000~1 200 m3,土方开挖效率得到了很大的提升。但该设备为钢丝绳提升,遇到呼市这种大风天气安全风险较高。同时抓斗不能直接装车运出,需堆放着地面后由装载机再次装运,场地占用大,机械投入大,较难达到文明施工要求。本工程又引进了一台履带式伸缩臂抓斗,斗容量1.7 m3,提升速度1.7 m3/min,采用液压伸缩臂提升。通过验证,成功解决了汽车起重抓斗开挖土方存在的机械投入大,场地占用大,安全风险高和文明施工难以保证的问题,研发了地铁深基坑端头土方履带式伸缩臂抓斗提升技术,成功解决了端头土方开挖速度慢的难题。 1 工程概况 孔家营站沿新华西街东西向布置,采用地下两层单柱双跨的结构形式,车站主体长度191 m,标准段宽度19.70 m,结构底板埋深约16.56 m,盾构端头宽度24.5 m,底板埋深17.79 m,中心里程处顶板覆土厚约3.05 m。基坑围护结构采用地下连续墙,墙厚800 mm,标准幅宽6 m,基坑内设砼/钢管支撑,竖向设置3道支撑。 西二环路站(原名“金海工业园区站”)处于园林局修建的西二环与新华西街交叉处的公园内,为地下二层岛式站台车站,中心里程顶板覆土约3.25 m,标准段基坑宽度约为19.8 m,采用明挖顺筑法施工。车站主体基坑采用厚度为0.8 m、标准幅宽6 m地连墙加内支撑支护结构型式,地连墙底嵌入基坑底部8~8.5 m。基坑开挖深度约16.89 m,竖向设置3道支撑。 2 施工工艺 2.1 工艺方法特点 (1)本施工工艺和方法与传统的长臂挖掘机进行端头土方开挖方法相比,减少了机械投入,基坑内只需要一台PC90挖掘机配合抓斗取土,由抓斗直接提升至地面直接装车运走,且伸缩臂可以根据需要在基坑边随时移动位置,而长臂挖掘机需要一台PC90挖掘机和一台装载机在基坑内配合倒运。该工艺从根本上降低了机械投入。 (2)采用履带式伸缩臂抓斗进行深基坑端头土方开挖减少了场地占用,长臂挖掘机开挖端头土方转弯半径较大,场地占用大,该工法有效降低了施工场地的占用。 (3)采用履带式伸缩臂抓斗进行深基坑端头土方开挖大大提高了土方开挖效率,根据实验验证,该方法土方提升速度为1.7 m3/min,每天开挖量为1 000~1 500 m3,开挖效率较高,同时装运一车土方时间约9 min,车辆随装随走,减少等待时间,而长臂挖掘机的开挖效率约300 m3/天,装运一车土方时间约30 min,等待时间较长,所以该工法提高了开挖和装运效率。 (4)采用履带式伸缩臂抓斗适应性强,在进行深基坑端头土方开挖时开挖深度能够达到25 m左右(可根据深度调整伸缩臂长度),而长臂挖掘机一般开挖深度约18 m,对于较深基坑不适用。 (5)采用履带式伸缩臂抓斗进行深基坑端头土方开挖节约工期约15 d(端头土方按照6 000 m3计算),长臂挖掘机和履带式伸缩臂抓斗租赁费用基本相仿,该工艺既提高了生产效率,节约

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