黄云华
中国铁路成都局集团有限公司客站建设指挥部 四川成都 610081
摘要：新建大型站房受环境制约需要分阶段施工时，如何在节点工期内顺利完成基坑开挖，同时施工对行车无干扰，质量和安全符合要求，采用土石方切割开挖方法较好的解决了这一难题。
关键词：土石方切割开挖站房工程
新建重庆北站总建筑面积为8万米，包括轨道交通十号线在站房投影面积内的结构施工。受既有站场运营影响，工程遵循由北往南、分期分段施工原则，总体按二阶段、四步组织实施。当一阶段一步1-5站台1-11线范围内站房工程施工至主体阶段时，根据运输、建设安排调整后续建设工期：一阶段二步6、7站台12-15线范围内站房工程需在10个月内完成；二阶段一步8、9站台16-19线范围内站房工程在15个月内完成。在较短时间内合格完成站房修建工作，同时保证施工不对紧邻的营业线造成影响，对重庆北站建设是个严峻挑战，其中之一较大的困难就是后一阶段的土石方开挖问题：重庆北站房工程基础土质多为岩石，一阶段二步站房基坑处于一阶段一步五站台与原有并在使用的渝怀场13线之间，二阶段一步时处于一阶段二步七站台与在使用的渝怀场9线之间，基础开挖的工作面为长50米宽200米狭小场地，开挖深度约为-21.407m～-21.917m，深基坑作业且南北侧施工邻近铁路运营线，西侧80米为在运营的地铁轻轨3号线，在节点工期内完成岩石基坑开挖又保证行车安全存在比较大的难度，对施工组织提出较高的要求。
一、施工方案选定
工程勘察报告表明重庆北站房工程基础地质多为砂岩、泥岩等，部分区域的土石强度可达到30-50Mpa,根据工程节点、施工安全、质量和成本控制等要求，对采取何种施工方案进行优选比较：
1、使用爆破施工方法，从工期保证、成本控制上符合要求，但会对北端相邻才建成的站房基础造成扰动，爆破后基坑侧壁较为松散，对边坡支护的安全性有一定影响，且西侧紧邻地方投用的地铁轻轨3号线，南端紧邻渝怀场在铁路控爆区域内禁止爆破。
2、采用常规的机械剔凿（破碎机），每台每天实际剔凿量在10立方左右，为保证节点工期需采取增加设备数量和作业时间的措施，施工成本大为增加，且机械破碎过程中噪音及粉尘污染较为严重，剔凿后的基坑侧壁的较为粗糙，防水层施工前需砌筑砖胎膜，砌筑砖胎膜施工进度较慢且安全隐患较大。
3、采用液压劈裂机结合凿石机开挖方法，预计每台每天剔凿量在50-100立方左右，但进入坚硬岩石时凿石机打孔困难，凿孔时间延长使施工进度缓慢，打孔过程中噪音及粉尘污染较大，破碎后的基坑侧壁在防水层施工前也需砌筑砖胎膜，工期节点不能保证按时完成。
4、岩石矿山切割机开挖，采用岩石矿山切割机投资较少，可根据被切割岩石的硬度不同调整设备，施工进度较快，效率比机械剔凿提高一倍以上，节点工期完全可控；切割过程产生粉尘较少，产生的泥浆可用集水坑收集，满足环保要求；基坑按照结构外形尺寸进行切割，减少基坑开挖面积，切割后基坑侧壁较为平整可直接作为防水模板使用，减少相应施工成本；只在基坑范围内作业，对周边环境和行车无扰动，安全管控压力较小。
经各方面综合考虑，对后续阶段施工基坑土石方开挖采用岩石矿山切割机开挖方案。
二、施工方法及流程
1、矿山开采机主要技术参数（HKSQ2）
装配锯片直径Ф2200－Ф3000mm，最大加工深度850－1300mm，主机功率30*2KW，外形尺寸1920*1750*2900mm，重量8000KG。
2、土石方切割开挖工艺原理
施工先按照切割的尺寸对基础总体进行分段排版，排版完成后按照定位进行铺轨，岩石矿山切割机在轨道上行进对石方进行切割分离，分离后采用破碎机进行破碎，最后将石块进行外运。
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3、施工工艺流程及操作要点
3.1施工工艺流程
开挖淤泥井→场地平整→测量放线→表层土方开挖→铺轨→沿轨道进行土石方切割→切割一层后开始挖除→渣土运输→下道土石方铺轨→沿轨道进行土石方切割→土石方开挖完成→修边和清底→验槽。
3.2施工操作要点
机械开挖次序：根据基坑开挖尺寸采取先上后下、横向分段、纵向分层、分端同步、阶梯推进的开挖方式，由1台矿山开采机将岩石按照提前埋设好的轨道进行切割，由带液压破碎锤的挖掘机进一步分离装车外运。第一步开挖至轻轨结构顶板部位，第二步由轻轨结构顶板分别两侧进行开挖至轻轨结构底板标高。具体工艺为：按照1m间距安装轨道进行岩石切割（每切割一层后待土石方转运后再进行下一层切割）→带斗杆的挖掘机进一步分离→带液压破碎锤的挖掘机破碎分解，分解粒径不大于0.5m→装车运输。
机械开挖应由深而浅，基底及边坡应预留一层150-300mm厚土层用人工清底、修坡、找平，以保证基底标高和边坡坡度正确，避免超挖和土层遭受扰动。
4.切割尺寸控制
基坑外墙采用单侧支模的方式施工，因此基坑土石方开挖无需考虑侧墙外侧的操作空间，由于切割后基坑侧壁的完整性及平整度较好，无需砌筑砖胎膜进行防水施工，可直接将防水铺设与基坑侧壁。因此基坑切割尺寸可按照外墙外轮廓线进行方向切割，很大程度节约了基坑土石方开挖量。由于切割为分层切割，切割机切割深度最大为1.5m，且每次切割均需安装切割机，因此基坑侧壁切割后为台阶状，在放线排版时要将其考虑，每层的操作空间为50mm，根据最底层的尺寸和每层开挖深度进行排版。
五、安全管控重点
土方开挖过程中，密切进行沉降或位移观测，基坑观测注意已建成站房构筑物、工务线路、管线等有无发生下沉和变形，必要时采取防护措施。
每阶段施工前，再次对施工区域及其周边的地理、地形地貌,线路走向,工程分布情况,重点及难点工程,沿线水文、气象及地质情况,现场施工干扰等情况进行了详细调查，做好危险源辨识。施工过程中矿山开采机走行轨铺设须牢固和平整，每天作业前检查轨道固定情况，同时安排专职安全员对基坑内有害气体进行监测。
六、实施成效
1.工期节点
岩石土石方工程按照常规的机械破除加后期砌筑砖胎膜、搭设脚手架等施工时间需6-8个月左右时间，采取切割分离破碎的施工方案，将基坑土石方切割分离并采用机械破除并运渣，一阶段二步、二阶段一步均在3个月内完成。基坑土石方开挖阶段工期即缩短了2个月时间，为项目后期主体及装修争取了足够的工期时间。
2.成本核算
采取切割分离破碎的施工方案，基坑土石方开挖量和基坑回填量有所减少，以一阶段二步工程为例，设计开挖量30500立方，实际减少1070m3；基坑C20素混凝土回填减少430m3，防水施工砖胎膜取消645m，施工工期缩短同时项目管理成本随之降低。
3.安全质量环保
采用切割分离破碎的施工方案，避免施工机械全天破除土石方施工造成的扬尘污染、噪音污染等环境污染，整个施工期间没有对营业线、站房和地方地铁轻轨3号线造成任何扰动。且切割后基坑侧壁作为防水模板直接铺设防水卷材，采用外防内贴的施工方案后期防水质量效果较好，基本外墙无渗漏点，施工安全及质量取得了很好的成效。
综上所述，切割分离破碎的施工方案操作简单方便开采成本低、效率高。避免使用爆破性的传统开采方法，开采的坯料平整，保障安全生产，防止噪音及灰尘的污染，适合地质较硬的岩石区域的建筑基坑施工。
论文作者:黄云华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/19
标签：基坑论文; 土石方论文; 工期论文; 侧壁论文; 阶段论文; 岩石论文; 胎膜论文; 《防护工程》2018年第10期论文;