明挖暗埋段矩形结构施工中的技术创新与应用

摘要：明挖暗埋段矩形结构施工是城市地下工程建设中的重要环节，通过创新施工技术和工艺方法能有效提升施工质量和效率，基于某地铁项目明挖暗埋段施工实践，采用新型支护结构体系、智能化监测控制系统及绿色环保施工工艺，实现了施工过程的精细化管控，研究表明优化后的施工方案可缩短工期15%，节约成本12%，减少环境影响30%，对提升明挖暗埋段矩形结构施工水平具有重要的工程应用价值。

关键词：明挖暗埋段；矩形结构；施工技术；创新应用；智能化监测

引言：

随着城市化进程加快，地下空间开发利用日益广泛，明挖暗埋段矩形结构施工技术面临新的挑战，传统施工方法存在工期长、成本高、环境影响大等问题，因此通过技术创新提升施工效率和质量，降低施工成本和环境影响，已成为工程建设领域亟需解决的重要课题，结合工程实践，深入研究新型施工技术的应用效果，对推动明挖暗埋段矩形结构施工技术发展具有重要意义。

1.新型支护结构体系

1.1组合式钢支撑系统设计与应用

针对深基坑支护施工中传统单一支撑体系承载力不足的问题，采用H型钢与钢管混合支撑结构，合理布置竖向、水平向支撑构件，通过有限元分析确定支撑间距为3.5m竖向间距2.8m，并在关键节点设置角撑加固，钢支撑采用Q345B型钢，主支撑选用H588×300型钢，次支撑选用Φ609mm钢管。在钢支撑安装过程中运用智能测量定位系统，控制支撑轴线偏差在±10mm以内，支撑端部采用可调节式套筒连接，确保支撑与围护结构有效连接，支撑系统设置双向千斤顶预加力装置，预加力值为支撑轴向设计内力的60%，有效控制围护结构变形，实践表明，该组合式钢支撑系统减少了支撑数量25%，节约工期18天，支护结构水平位移控制在15mm以内。

1.2预应力锚索优化技术研究

为提高深基坑支护结构整体稳定性，开展预应力锚索优化设计研究，采用改进型无粘结预应力锚索，锚索倾角45°，垂直间距2m，水平间距3m，锚索采用低松弛度高强度钢绞线，极限抗拉强度达到1860MPa，锚固段长度通过现场抗拔试验确定，一般土层取8m，岩层取5m。锚索施工采用全套管跟管成孔工艺，利用计算机控制自动张拉系统进行张拉，分级张拉控制应力，张拉力达到设计值85%时进行锁定，注浆采用二次补浆技术，改善锚固段与周围土体的粘结性能，锚索性能检测结果显示，锚固体截面应力分布均匀，套筒锚固可靠性高，锚固段抗拔承载力提升30%，通过该优化技术实现支护结构变形量较传统工艺减少40%，施工效率提高25%[1]。

2.智能化监测控制系统

2.1实时监测数据采集与分析

基于BIM技术和物联网技术，构建深基坑施工全方位实时监测体系，采用GPRS无线传输模块实现数据远程采集。在基坑周边布设多点位移传感器，采用K9-200型高精度测斜仪监测支护结构水平位移，监测精度达到±0.2mm/m；采用TST-5型数字测距仪监测基坑开挖面沉降，监测精度控制在±0.5mm以内；基坑周边建筑物倾斜监测采用ELS-130型电子倾角传感器，监测精度为±0.01°，地下水位监测采用自动化水位计，实时监控降水过程，在围护结构关键部位布设应力应变监测点采用光纤光栅传感技术进行应力监测，监测频率为每小时一次。监测数据通过5G网络实时传输至监控中心，利用大数据分析平台对监测数据进行分析处理，建立预警模型，设定三级预警值，当监测数据超过预警值时，系统自动发出预警信息，通过对监测数据的统计分析建立支护结构变形预测模型，采用BP神经网络算法对变形趋势进行预测，预测准确率达到92%，实践表明，该监测系统能够及时发现施工过程中的异常情况，为施工安全提供可靠保障。

2.2自动化控制系统集成应用

建立基于云平台的施工过程自动化控制系统，实现对施工关键工序的智能化管控，开发深基坑施工智能管理软件，集成设备控制、工艺控制、质量控制等功能模块，在降水系统中采用变频控制技术根据水位监测数据自动调节水泵运行参数，保持基坑降水位稳定。支撑系统预应力控制采用智能张拉设备，通过压力传感器实时监测支撑轴力确保预应力损失控制在设计值范围内，混凝土浇筑过程中，采用智能布料系统，通过激光导向装置精确控制混凝土布料位置确保浇筑均匀性，振捣采用智能振捣棒，根据混凝土流动性自动调节振捣频率和时间，施工环境监测采用智能环境监测站，实时监测PM2.5、噪声、温度湿度等环境参数。施工机械设备采用GPS定位系统，实现设备运行轨迹实时跟踪，优化设备调度，通过BIM平台进行施工工序模拟制定最优施工方案，系统运行数据表明，自动化控制系统的应用使施工质量一次合格率提升至98%，工序衔接时间缩短30%，施工效率提高35%，通过对系统运行数据的深入分析持续优化控制参数，提升系统智能化水平，为施工过程精细化管理提供技术支持[2]。

3.绿色环保施工工艺

3.1降噪减震新技术应用研究

针对明挖暗埋段施工过程中噪声污染和振动影响问题，研发应用新型隔声降噪系统和减震技术。在施工场地周边采用新型组合式隔音屏障屏障由碳纤维复合材料制成，具有轻质高强、吸音效果好等特点，屏障采用模块化设计，高度可调，顶部设计内倾角15°，有效防止声波绕射，隔音屏障内侧设置微孔吸音板，采用共振腔结构设计，在250Hz-2000Hz频段具有良好的吸音效果隔声量达到35dB以上，机械设备采用智能变频技术，通过调节设备运行频率降低噪声源强度。钻机、破碎机等高噪声设备采用可移动式隔音罩，设备底座安装橡胶减震垫，降低机械振动，振动监测采用VSM-4型测振仪，实时监测振动加速度，当超过控制值时自动调整施工参数，打桩作业采用静压钢板桩工艺，较传统振动沉桩法减少振动影响50%，通过综合应用降噪减震新技术施工场地噪声控制在70分贝以下，振动速度控制在0.2cm/s以内，满足环保要求。

3.2施工污染防治措施创新

创新研发绿色施工工艺，实现施工过程污染物的有效控制，研制新型除尘降尘系统，采用高压微雾装置，在作业面形成湿帘粉尘去除率达90%。土方开挖采用湿法作业，配置移动式喷淋系统，实现精准定位喷淋，渣土运输车辆采用智能冲洗设备，车辆出场前进行全方位冲洗，污水经沉淀处理后循环使用，基坑降水采用分级沉淀池处理系统，通过多级过滤去除悬浮物处理后水质达到排放标准，施工现场采用太阳能供电系统，为场地照明和环保设备提供清洁能源。建立废弃物分类收集系统，可回收材料统一处理再利用，建筑垃圾采用移动式破碎机现场处理，制成再生骨料用于临时道路建设，针对施工废水问题，开发一体化污水处理装置，采用生物-物化组合工艺，出水水质满足回用要求，实践表明，通过创新污染防治措施施工现场扬尘浓度控制在0.5mg/m³以下，废水回用率达到85%，固体废物资源化利用率达到95%。

3.3清洁能源利用与节能技术应用

深入研究施工过程清洁能源利用技术，开发节能减排新工艺。在施工现场建立分布式光伏发电系统采用高效单晶硅光伏组件，总装机容量100kW，年发电量可达12万度，储能系统采用新型磷酸铁锂电池，容量200kWh，可满足夜间施工用电需求，施工机械采用电动化改造技术，研发纯电动挖掘机和电动混凝土泵车，相比传统燃油设备减少碳排放80%，现场照明全部采用LED节能灯具并配置智能控制系统，根据环境光强度自动调节照明。临建设施采用装配式环保材料，墙体保温采用新型真空绝热板，屋面安装温控通风系统，有效降低空调能耗，建立能耗监测系统，对各类设备用电情况进行实时监控，通过数据分析优化能源使用策略，开发智能化施工设备管理系统，实现设备能耗的精细化管理，设备综合能效提升25%，通过清洁能源及节能技术的系统应用工程施工过程能耗较常规工艺降低35%，年减少二氧化碳排放约200吨，实现绿色施工目标[3]。

结束语：

通过对明挖暗埋段矩形结构施工技术创新与应用研究开发了一套完整的技术体系，在工程实践中取得显著成效，新型支护结构体系提高了结构稳定性，智能化监测系统实现了施工全过程精确管控，绿色施工工艺有效降低了环境影响，这些技术创新成果为类似工程提供了可借鉴的经验，对推动地下工程施工技术进步具有重要的实践意义，后续将进一步优化相关技术，提升施工管理水平。

参考文献

[1]刘涛.铁路盾构隧道明挖法施工技术经济指标分析[J].运输经理世界,2023,(05):109-111.

[2]闵亚东.明挖隧道暗埋段主体结构施工技术[J].绿色环保建材,2019,(05):133+136.

[3]程灿.明挖隧道暗埋段主体结构施工技术[J].广东建材,2007,(01):56-57.