地铁明挖车站基坑开挖施工技术研究

地铁明挖车站基坑开挖施工技术研究

刘辉

广东华隧建设集团股份有限公司 , 广东 广州 510220

摘要：在城市地铁施工中，由于基坑开挖周围环境复杂，易引起土体扰动，可能对建筑物和地下管线造成破坏，甚至引起基坑失稳。深基坑开挖作为地铁车站施工过程中的重要环节，建设单位应从实际情况出发，采取与之相适应的开挖施工技术，并按照规范将各环节施工落实到位，确保工程质量。以工程实例为背景，根据地铁车站深基坑的基本施工条件，探讨相适应的开挖施工技术，以供参考。

关键词：复杂地质下；地铁车站；深基坑开挖；施工技术

1工程概况

1.1工程介绍

某地铁线路全长约47.481km，全部为地下线，共设车站23座，内设一段（盈中车辆段）、一场（江东三路停车场）。该工程项目车站基坑开挖主要施工内容有土方开挖工程、基坑支护工程、基坑有关排水设施方面的修建工程等。

1.2工程地质和水文地质

根据本车站的勘察资料得知，拟建场地存在的特殊性岩土主要包括填土、软土和液化土；不良地质作用主要是浅层沼气作用。场地地下水类型主要是孔隙潜水和孔隙承压水，分述如下。（1）孔隙潜水：拟建场地浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于表层填土、3层砂质粉土、粉砂中，由大气降水径流补给及地表水的侧向补给，潜水与地表水水力联系较好，潜水水量较大，地下水位随季节变化。

2基坑开挖施工

2.1基坑开挖土方施工方案

基坑开挖施工是地铁车站施工中十分重要的环节，施工时须按照施工规范、设计要求操作，在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”5个要点，遵循“竖向分层、纵向分区分段、先支后挖”的施工方法。

2.2基坑开挖部署

由于车站主体土方量大，施工工期短，所以将基坑土方沿纵向划分为10个流水段，分5层开挖。每段长度21m左右，开挖时分2个工作面，由两端向中间开挖，分层分段开挖施工。

2.3开挖基坑与支撑安装施工方法及技术措施

2.3.1基坑开挖方法概述

本工程基坑为条形基坑，在基坑两侧分别设置施工机械进行开挖。根据不同的开挖深度，使用不同的设备进行挖土，主要分为下面3种。第一，基坑开挖深度在5m以内，选用4台PC320液压挖掘机同时进行挖土工作，极大地提高了挖土速度，缩短施工周期，为提早安装支撑提供了有利条件。第二，基坑开挖深度大于5m，选用小型液压挖掘机，水平挖土及液压抓斗挖掘机，选用垂直输送相结合的开挖方式。第三，因施工场地有限，土方需及时运送出场地。拟定

采用翻斗车直接装车出土，且保证场地随时停留翻斗车4台，不间断出土。

2.3.2基坑开挖原则

本工程基坑开挖采用明挖的方式。在开挖过程中遵循分层、分段、平衡、随挖随撑的原则，以减少不受支撑的暴露时间和变形时间，以保证将基坑变形量控制在合格的指标范围内。

2.3.3基坑开挖分层放坡

基坑开挖第一层土时，每小段长度控制在21m左右，约可制作2根混凝土支撑；在第二道及以下各道支撑的土层开挖中，每小段长度为7~10m。分层、分块开挖过程中临时放坡坡度为1∶1.5，且在任何工况前提下，基底至坡顶的总坡度不大于1∶2.5。在各段基坑收底阶段，每段基坑收底时若需设置阶段性坡度，总坡度须控制在1∶3。

2.3.4基坑支撑体系布置

本工程基坑宽度大且深度较深，周边环境保护要求较高，为此，段基坑支撑体系采用钢筋混凝土支撑与钢管支撑相结合。

2.3.5开挖施工

（1）基坑开挖施工须遵循“先中间、后端部”的总体方法，小型液压挖掘机须配合出土，均匀、对称开挖，严禁出现一次开挖暴露过多支撑或单侧取土造成支撑无法安装及不根据支撑竖向间距过度超挖等违规现象。（2）挖每一层土，土层底面都要大致平整，抓斗要有规律地单向进行挖土。（3）开挖最后一层土层时，应特别注意。在基坑底部标高3m范围内进行机械开挖时，应对基坑底部进行人工修整，并及时排水保证底板垫层能铺在原状土上。

2.3.6钢筋混凝土支撑施工

第一道钢筋混凝土支撑同冠梁一起施工，支撑底模采用200mm厚C30快硬混凝土垫层。混凝土支撑施工适当提高级配并添加早强剂，提高早期强度，有利于控制基坑变形。

2.3.7钢支撑安装

针对基坑开挖过程中的失稳情况，增加钢筋混凝土支护，营造安全的施工环境。土方开挖段提前配齐该开挖段所需的支撑，在地面上将钢管装配到设计长度，等待工作面挖出后进行吊装，将钢支撑两端吊装置于地墙牛腿上，保持两端水平，保持整根支撑平直后施加预应力。

2.3.8支撑拆除

所有浇筑工程完成后，进行强度测试。当设计强度达到100%时，可拆除预先设置的钢筋混凝土支撑。用人工持风镐取下并切割钢支架。每段长度控制在2~4m，取出的物品由起重机吊到场地上部，再用振动锤处理成小块进行装载和外运。

2.3.9弃土处理

弃土处理须严格按照省、市建筑垃圾和工程渣土处置管理的相关文件执行。

（1）土方运输和调配应服从业主统一管理，弃土工作由承包商负责。（2）按照弃土、排浆的有关规定办理相关手续，及时外运至卸土点。（3）土方运输采用载重8t以上、成色较新的自卸车，并加盖，防止出现抛、洒、滴、漏土造成环境污染。

3车站深基坑开挖控制措施

3.1开挖支撑技术措施

（1）基坑开挖前进行必要的基坑土体加固。（2）根据与基坑围护结构平行的地下管道管材、接头类型和埋深具体情况，在开挖前设计并敷设好围护结构外侧管道地基土不均匀沉降观测点和调整管道地基沉降量的跟踪注浆管注浆装置，按照开挖的进程及现场情况进行监测注浆。（3）在基坑周边建（构）筑物上布置监测点，根据基坑开挖进程进行监测，施工过程中建（构）筑物监测出现异常情况应立即采取相应的加固措施，确保周边建（构）筑物的沉降、倾斜和裂缝大小在安全控制范围之内。

3.2基坑内安装钢支撑质量控制措施

（1）在钢支撑安装之前须对刚度、维护结构强度等进行验算，须满足钢支撑维护结构刚度、强度要求。（2）在施工过程中，尤其是在挖土及吊下钢支撑施工中，严禁撞击到安装好的支撑以防变形或者位移。（3）设置专业人员加强对围护结构变形、位移的监控，及时发现问题并采取有效措施，以确保结构的稳固安全。（4）加强对围护结构周围土体的监测，防止周围土体发生位移或者沉降现象，如发现问题及时解决。（5）加强对施工材料的把控，所有使用的钢支撑等材料必须符合国家质量要求，保证各证齐全，经过专业人员检测符合设计要求以后方可投入使用。（6）选用地面预拼、分体吊装并加临时竖撑的方法进行支撑安装工作，同时，用专用的预应力千斤顶及配套动力箱施加预应力。（7）加强对支撑座的焊接质量控制，防止支撑座因受力而出现变形问题。（8）土方开挖须分层开挖至支撑标高时暂停开挖，待安装好支撑以后在进行下一层的开挖。（9）在预应力施加过程中须考虑到预应力施加损失问题，因此实际施加预应力时预应力需要提高10%左右。

4结束语

总而言之，随着我国城市地铁建设规模的不断发展扩大，受到既有构筑物、地质条件及地面交通等多方面因素的影响，地铁建设施工难度越来越大，尤其是在地铁车站深基坑施工中施工难度更为明显。所以，在深基坑开挖过程中须以实际情况为立足点，遵循分段、分层、对称、平衡开挖的原则，合理安排开挖顺序。同时应采取相应的加固措施，为基坑开挖创造安全稳定的施工环境，以促进地铁车站深基坑施工的顺利开展。

参考文献:

[1]李文华.超大超深基坑施工安全控制技术研究与应用[J].建筑施工，2019（8）：1404–1406.

[2]杜毅，凌涛，付旻，等.地铁深基坑开挖施工技术优化[J].工程建设，2019（3）：56–59，78.

[3]李生德.地铁站深基坑开挖安全技术与管理[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2018（S2）：32–34.

[4]马赞.地铁车站深基坑开挖施工技术分析[J].成都工业学院学报，2019（4）：36–40.