試論地鐵車站基坑開挖與支護方案

劉 豹

(中鐵七局集團鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450000)

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試論地鐵車站基坑開挖與支護方案

劉 豹

(中鐵七局集團鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450000)

介紹了地鐵車站基坑開挖前的準備工作及具體的開挖工序，對基坑開挖及支護方案進行了詳細的分析，提出了在基坑開挖和鋼支撐施工中的注意事項，以確保施工的順利進行，保證施工安全。

地鐵車站，基坑開挖，支護方案

0 引言

基坑開挖是指在地底下開挖一個地下空間，基坑支護是為了保證基坑開挖順利進行，結構施工更加牢固，基坑周邊環境更加安全的一項保護措施，是一個臨時的支撐結構，安全性能較小，風險較大。基坑開挖過程不僅要保證基坑自身的安全性，還要保證基坑周圍環境不受影響，以及基坑周圍地層不被移動，是一項復雜的工程。

1 基坑開挖前的準備工作

1)需要清除在基坑范圍之內的垃圾物品，為基坑開挖準備充足的空間，做好施工地段的供水，供電，排水系統，將需要調整的管線重新鋪設，并盡可能平整施工場地內的運輸便道，確保交通運輸安全。

2)選擇適合的郊外棄工場作為排渣區，使得挖出來的渣土可以通過車輛及時運送到郊區；然后，對開挖步驟進行合理的規劃，制定施工方案，使施工有目的性，讓接下來的工作能順利有序的進行。

3)按照工程監測要求，對場地進行精確的測量，最大限度地合理利用土地資源；接下來，對開挖區域內的土體進行預降水，從而加快土體干燥，加快開挖過程中施工人員操作速度，加快土方挖運。

4)通過軸力和預應力的計算，選擇合適的加工設備，對支撐進行合理設計，對所需要的儀器工具進行購置或租賃等。

2 地鐵車站基坑開挖工序

第一步：基坑圍護結構施工。修建地下圍護樁或連續墻和臨時立柱樁。

第二步：基坑開挖及支護施工。采用明挖法進行基坑的開挖，開挖至第一道鋼筋混凝土支撐底標高時架設第一道支撐，依次向下開挖，并及時架設各道支撐，直至開挖至基坑底面。基坑支護方案有自然放坡、土釘墻、冠梁加排樁，樁錨支護、地下連續墻等形式。

第三步：底板施工。依次施加接地網、墊層、底板防水層和底板，待底板混凝土強度達到70%以上時，拆除第四道支撐。支撐體系的拆除其實就是支撐的“倒換”過程，也就是把鋼管橫撐所承受的側土壓力轉化為臨時支護結構或是永久支護結構。鋼支撐的拆除流程為：吊車就位、鋼絲繩支撐→活絡節安放千斤頂施加頂力→將鋼楔撤掉→將頂力解除。

第四步：中板和頂板施工。依自下而上順序進行施工側墻防水層、側墻、中柱、結構板，直至頂板結構，待地下二層中混凝土強度達到70%以上時，拆除第三道支撐，待地下一層中板混凝土強度達到70%以上時，拆除第二道施工。

第五步：基坑回填及道路恢復。等到頂板混凝土強度達到70%以上時，拆除第一道支撐，及時施作頂板保護層以及防水層，然后進行基坑土方回填，當回填至原路面底基層標高時，施作路面結構，恢復路面交通，結束施工。

3 基坑開挖及支護方案

3.1 基坑排水和降水方案

基坑排水是為了保證土方開挖的順利進行，提高開挖過程的安全性。基坑開挖前應保證每段基坑封閉，采用三軸止水帷幕的形式，然后進行坑內降水，等到地下水位降到開挖面下1 m左右，接著再進行土方開挖。每一階段都得等到水位降到設計水位后，而且沉降趨于穩定后才可以進行下一階段的降水。基坑開挖到底部時，在四個頂角以及中間每隔20 m～30 m設置一個積水坑，用來儲存少量的地下水，最后再用水泵將地下水排出基坑外。

3.2 基坑開挖

采用“豎向分層，縱向分段”對基坑進行開挖，縱向是由東向西進行推進，豎向由上向下分層開挖。開挖的順序為：先挖中間再挖兩邊，采用挖掘機進行開挖，用龍門吊進行安裝鋼支撐結構。基坑開挖允許偏差與檢驗方法見表1。

3.4.4 秋季降水量各地出現異常的年份有所不同，茶卡、天峻1967年出現了異常偏多，剛察、天峻、茶卡1971年出現了異常偏多現象，天峻、共和1989年出現異常偏多現象。秋季降水量出現異常偏少的年份較少，僅海晏1991年和共和1984年出現。

表1 基坑開挖允許偏差與檢驗方法

3.3 基坑支護

基坑開挖好以后，對基坑的支護是一項非常重要的環節，一般采用鋼支撐，鋼支撐的安裝和預應力的施加一般在16 h以內，當開挖到距離鋼管支撐底部0.5 m高度時，應該及時安裝鋼圍檁與鋼管內支撐。根據有關計算，將管節進行預拼接，并且要檢查支撐的平整度。經檢查合格的支撐按照部位進行編號，以免用錯，支撐采用龍門吊整體一次性吊裝到位，人工進行安裝。

4 基坑開挖的注意事項

1)基坑開挖階段應采取分段、分層對稱開挖，盡量減少圍護結構的變形。開挖后應及時進行基坑支護，施加一定的預應力，并且安排好支撐拆除和主體結構建筑的施工前后順序，使得挖土方法和支撐順序與設計工況相符合,要保證主體結構混凝土達到強度要求后再拆除前一道工序的支撐結構。

2)控制好相鄰土方開挖區的土體高度差，粘性土層一般采用1∶1.5(垂直∶水平)，如果基坑開挖很深時，應該挖土稍慢些，邊坡盡量平緩，避免卸載速度太快而造成土體失去穩定性，基坑底部涌土，樁身傾斜等的嚴重后果。機械挖土至距離坑底20 cm左右時應該采用人工修土，為了確保原狀土的完好無損，基坑開挖達到設計的標準高度時應該清除浮土，經驗槽合格后，就可以展開下一道工序。

3)在支護設計允許范圍之外，機械設備和車輛不得在支護結構上直接行走進行操作，而且挖土機器等不得碰撞支護結構，工程樁，支架，圍護墻，立柱等，以免損壞結構，使得工程操作出現問題。基坑開挖過程中應該特別注意圍護結構的受力變形情況，進行有效的控制。對面積較大的基坑，應特別重視基坑變形，盡量加快施工進程，及時進行支護結構的支撐，減少基坑在無支撐情況下的暴露時間。

4)基坑開挖應該特別注意水的排放，認真做好基坑排水工作，施工進程要快速，使坑內保持干燥，坑內周圍要設有排水溝，使水可以及時流出，坑內要設有明溝，暗溝或集水井對水進行隨時排放，并且要特別注意地面雨水倒流進坑內，造成基坑遭水災現象。

5 鋼支撐施工中注意事項

1)鋼支撐所需材料設備應認真檢查之后再進場，杜絕不合格的材料在工程中利用，而且鋼支撐材料要符合設計使用要求，管段外觀要光滑且沒有嚴重的腐蝕現象，也沒有扭曲情況，法蘭邊沿平整，活絡端要完好無損，管壁的焊接處要保證完整結實。

2)根據工程當地的實際情況合理選擇鋼支撐的吊裝設備，對設備的進場，調試，安裝應提前安排好。工程中一般采用先撐后挖，先中間再兩邊的原則，采用對稱的方法對鋼支撐進行安裝，每根支撐在挖土后8 h～24 h內進行安裝，從而減少維護墻體的變形。

3)如果需要焊接，必須嚴格按照操作規范執行，焊接過程中必須要滿焊，高度和寬度應該嚴格遵循設計要求，焊縫表面要光滑平整，不準有氣孔出現，中間不能有雜質或裂縫等。基坑內操作需要多種工種同時進行，所以各工種間要密切合作，互相配合，使得工程操作天衣無縫，沒有漏洞，同時確保生產安全。

4)鋼支撐中最主要的部分是對應力的施加，應力的施加是有效控制基坑變形的手段之一，應力的施加過程應該保證絕對精確，對油泵，千斤頂，壓力表要進行嚴格檢查。在施加應力的過程中還要考慮氣候環境對鋼支撐應力造成的影響，盡可能選擇溫度比較低的時間段對鋼支撐施加應力。

6 結語

地鐵車站的基坑開挖與支護是一項復雜的施工過程，我們應該在開挖前期，開挖過程中以及開挖的支護措施還有支撐結構的拆除等環節都進行嚴格操作。確保施工的順利進行，保證施工安全，使得開挖項目完美竣工。

[1]黃躍翔,地鐵深基坑交叉施工支護方案設計優化與實踐.地下工程與隧道,2010(7)：39-40.

[2]王 場,肖昭然,蔣敏敏.地鐵車站深基坑支撐系統優化研究.土木基礎,2011(6)：71-72.

[3]莘守剛,田廣林.某地鐵車站深基坑降水設計.包鋼科技，2010(6)：55-57.

Discussion on subway station foundation excavation and support scheme

Liu Bao

(ChinaRailway7thBureauGroupZhengzhouEngineeringCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

The paper introduces subway station foundation excavation preparation and specific excavation procedures, specifically analyzes excavation and support scheme, and points out matters needing attention in foundation excavation and steel support construction, with a view to guarantee construction successful and construction safe.

subway station, foundation excavation, support scheme

1009-6825(2015)18-0072-02

2015-04-19

劉 豹(1982- )，男，工程師

TU463

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