【摘要】地铁隧道深基坑开挖工程是地铁建设中一个重要课题，开展深基坑开挖施工研究具有重要的工程应用价值。本文主要介绍了地铁隧道深基坑开挖施工技术。
【关键词】深基坑；非饱和土；支护；开挖
1 绪论
尽管大多数基坑支护结构属于临时设施，但其建设费用却很高。基坑工程具有明显的地域性，比如同样深度的基坑，如果采用同样的基坑设计在北京是安全的，但是在上海就可能是不安全的。一方面，每年都会有一些深基坑出现事故；另一方面，很多基坑支护的内力的实测值却又远远小于计算值，存在着巨大的浪费。地区不同、土质不同、支护结构体系不同、施工程序不同、设计方法不同等诸多方面因素的差异影响着基坑工程理论和实践的探索。因此，设计出简单而有效地深基坑施工方法，具有重要的经济和社会意义。本文首先介绍了支护结构的设计方法，接着详细分析了深基坑开挖及支护的施工技术方法。
2 支护结构设计方法
2.1 支护结构的计算内容
支护结构的计算应包括以下内容：
（1）支护结构入土深度；（2）支护结构的内力；（3）拉杆拉力。
2.2 支护结构的设计方法
按照《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）把基坑支护结构计算分为极限平衡法，土抗力法和平面有限元法。
2.2.1 极限平衡法该法属于古典的钢板桩理论，假定主、被动土压力已知，不考虑墙体和支撑（或锚杆）的变形，把超静定问题转化为静定问题求解。属于这类方法如等值梁法、静力平衡法、太沙基法和二分之一分割法等。极限平衡法的假定过于理想，与实际情况出入较大。但它的计算简捷，因此规范仍推荐使用。
2.2.2 土抗力法土抗力法又称地基反力法，竖向弹性地基梁的基床系数法。在计算较为复杂的围护结构时，假定墙体两侧的土压力随开挖过程面的土压力随墙体向基坑一侧的变形增大而减小，但始终不得小于主动土压力，土抗力法能够反映基坑开挖和回填过程中的各种基本因素和复杂条件对围护结构受力的影响，如基坑开挖，锚杆设置，锚杆的失效与拆除，能够反映施工过程及施工完成以后的使用阶段墙体受力变化的连续性。土抗力法己经接近与基坑工程的实际受力情况，但是其计算精度要由计算参数的精确度来决定，如基床系数，锚杆的松弛系数等，所以这种方法的计算要通过工程的实践予以调整。
2.2.3 平面有限元法目前在基坑工程支护中，仅仅将其作为辅助设计的手段。在城市深基坑的四周会有一些重要的建筑物或构筑物，例如地铁，为了保证深基坑附近的地铁的正常运行，必须严格监控因基坑开挖引起的周围地面的沉降，此时无论极限平衡法还是土抗力法都难以估算基坑周边地层的位移，宜采用平面有限元法。
3 施工方法及施工工艺
3. 1 钻孔灌注桩施工
钻孔灌注桩采用小800mm、间距1.4m，施工采用常规的施工方法，具体施工过程不做详细叙述。只介绍施工顺序和工艺流程。
3.1.1 施工顺序
为防止钻孔桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成塌孔，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按隔孔施作。
3.1.2 工艺流程
施工准备――桩位放线――埋设护筒（事先做好）――钻机就位――制备泥浆――钻进、掏碴――清孔――成孔检查――钻机移位――安放筋骨钢架――下导管――灌注桩前准备――灌注水下桩――拆拔护筒――孔口回填――桩头剔凿清理――桩体检测――冠梁施工
3.2 土层锚杆
3.2.1 施工工艺流程
土方开挖―测量、放线定位―钻机就位―接钻杆―校正孔位―调整角度一一打开水源一一钻孔一一提出内钻杆冲洗一一钻至设计深度一一反复提内钻一一插内钻杆、插钢筋―压力灌浆―养护―裸露主筋防锈―上横梁（或预应力锚件）焊锚具―焊钢围擦―张拉（仅用于预应力锚杆）―锚头（锚具）锁定
3.2.2 施工工艺要点
（1）锚杆杆体制作
①按设计要求制作承载体、其弯曲强度大于50Mpa，冲击强度大于20KJ/mZ，压缩强度大于100Mpa。
②采用自制弯曲机，按设计要求将无粘结钢绞线绕承载体弯曲成“U’型，并安放注浆管，用钢带绑扎牢固。
③严格按设计要求安放承载体和隔离环。
④与锚固段不同部位处的承载体相捆绑的无粘结钢绞线的外露端要作出不同的标记。
⑤锚杆的无粘结通过在钢绞线外涂油及外包塑料管来完成。
（2）钻孔:
①钻孔采用带有护壁套管的钻孔工艺，钻孔直径150mm。
②严格掌握钻孔的方位，钻孔的偏斜率不大于钻孔长度的3%。
③钻孔深度应大于锚杆设计长度200mm。
④当钻孔达到设计要求深度后，用清水冲洗套管内壁，使泥砂不残留。
（3）杆体运输及插入孔内
①杆体在运输过程中，不得扭曲、碰撞，严格保护杆体不受损伤。
②插入钻孔内的杆体应达到设计要求深度，如插入时杆体不能达到要求深度，则拔出杆体查明原因并处理后再行插入。
（4）灌浆
①灌浆材料采用Po42.5普通硅酸盐水泥、控制水灰比在0.4一0.5左右的M10水泥浆。其流动度要适合泵送，为防止泌水、干缩和降低水灰比，可掺加0.3%的木质素磺酸钙。如需早强可掺加水泥用量0.3%的食盐和0.03%的三乙醇胺。
②选用优质的灌浆管，灌浆管出口处位于杆体底端约20cm处。
③灌浆时从孔底注满钻孔，拔出全部套管后从孔口补满浆液，需要时，亦可通过护壁套管来高压灌浆。
（5）张拉、锁定
可拆芯锚杆待浆体强度大于30Mpa后进行张拉。先对锚杆进行预张拉，使锚杆各部位的接触紧密、杆体完全平直，消除杆体的隐蔽变形量。预张拉进行两次，张拉力取0.2倍的设计承载力。拉直后再进行正式张拉时，其变形量起点以此状态为零记起。锚杆张拉控制应力不超过锚杆杆体强度标准值的0.75倍，锁定荷载取设计荷载。锚杆张拉荷载分级逐步施加。
3.2.3 施工注意事项
（1）钻机要保证位置正确，要随时准备调整好锚杆位置（上下左右和角度），防止高低参差不齐和相互交错。
（2）钻进后要反复提插扎内钻杆，并用水冲洗直至出清水、再接下节钻杆；遇有粗砂，砂卵石土层，在钻杆钻至最后一节时。应比要求深度多10一20cm，以防粗砂、碎卵石堵塞管子。
（3）钢筋、钢胶线使用前要检查各项性能，检查有无油污、锈蚀、缺股断丝等情况；如有不合格的，应进行更换或处理。
（4）作业钻机拔出钻杆后，外套留在孔内不会坍孔，但亦不宜间隔时间过长，以防流沙涌入管内，造成堵塞。
（5）灌浆压力不得低于0.4Mpa，亦不宜大于2Mpa，宜用封闭式压力灌浆和二次压力灌浆，可有效提高锚杆抗拔力。灌浆材料可根据气温和土质情况与使用要求，适量掺加早强剂、防冻剂或减水剂。
（6）注浆前用水引路、湿润、检查输浆管道；注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备及灌浆管等。注浆后自然养护不少于7d，待强度达到设计强度等级的70%以上，始可进行张拉工艺。在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。
（7）张拉时要校核千斤项，检验锚具硬度，清擦孔内油污、泥沙。张拉力要根据实际所需的有效拉力的可能松弛程度而定，一般要求设计轴向力的75%一85%进行控制。
（8）由于基坑平面不规则，钢围擦需在平面内焊成封闭框架。
4 结论
锚杆支护技术是近年来兴起的一项新型基坑支护技术，本文以深基坑开挖为研究对象，分析选择了支护方案，进行了排桩、锚杆设计计算，同时对锚杆支护施工过程进行了分析研究。在此基础上，通过搜集、分析大量工程技术资料和总结工程实践经验，总结了深基坑开挖的施工方法。
参考文献：
[1]余志成、施文华．深基坑支护设计与施工[M]，北京：中国建筑工业出版社，1997，118-129.
[2]黄强、惠永宁．深基坑支护工程实例集[M]，北京：建筑工业出版社，1997，76-147.