地鐵明挖車站基坑開挖施工技術分析

向薪云

【摘要】地鐵車站施工中，基坑開挖及土方外運均受時間、天氣、棄土場地、外運道路等條件制約，如何在保證基坑施工安全的同時，快速、經濟地完成基坑土石方開挖及外運是地鐵車站施工的一個重要方面。本文就地鐵明挖車站基坑開挖施工技術進行了簡單的分析。

【關鍵詞】地鐵；明挖；車站；開挖；施工技術

1、開挖施工對策

施工期間做好各種地下管線的懸吊防護、確保各種地下管線在施工期間的安全和穩定。車站土方開挖及支撐過程中根據土體變形的時空效應原則，縮短開挖與支撐的間隔時間，減小因圍護樁過量位移而引起的周邊上體下沉量，以保護周圍建筑物和行車安全。在明挖基坑中更要注意石方爆破施工的安全，要保證石方爆破施工的安全，就要合理的選用爆破方法和爆破參數，將爆破振動控制在允許范圍內。采用信息化施工，及時量測各項數據，通過理論計算分析指導施工，確保施工方法的科學可靠。

2、基坑變形控制與復雜施工環境的應對措施

在目前的車站基坑開挖施工過程中，通常地質環境、施工環境都很復雜，因此，在施工過程中，要確保圍護結構的質量。圍護結構的抗側壓能力、抗滲能力、插入比是基坑穩定的關鍵，施工過程中對人工挖孔樁、機械鉆孔樁進行嚴格的控制。嚴格貫徹“時空效應”原則組織信息化施工，處理好開挖和支撐的關系，嚴格按照“時空效應”原理組織施工，在開挖過程中掌握好“分層、分段、分塊、對稱、平衡、限時”六個要點，遵循“豎向分層、縱向分區分段、橫向先中間后兩側、隨挖隨撐、快速封底”的原則，處理好開挖和支撐的關系，快速安裝鋼支撐，及時對鋼支撐施加預應力，并根據監測情況及圍護結構變形情況及時復加預應力，保證支護體系的穩定，防止地表水滲入土中軟化土體。及時施作墊層和底板混凝土，控制底板隆起。基坑開挖到底后及時施作墊層混凝土封底，不允許長時間暴露，并適量降低承壓水。根據監測結果的分析，必要時將墊層加厚或在底板上增加一道臨時鋼支撐。在最短的時間內將結構底板施作完畢，以確保基坑安全，不發生變形。結構鋼筋混凝土按照底板→下三層側墻、柱及中板→下二層側墻、柱及頂板→下一層側墻、柱的順序從下至上逐層施工，支撐嚴格按設計順序拆除，此時應處理好拆支撐和結構混凝土施工的關系。每段結構混凝土強度必須達到設計要求強度后才能拆除該段支撐。

3、基坑土方開挖

3.1車站基坑開挖方案

地鐵車站工程的基坑開挖計劃一般是按照特定的方向從上而下分層次進行，通常采用的是機械分層開挖，開挖初期，采用挖掘機挖掘最上層的土層；其余土層采用小型挖掘機基坑內倒運，長臂挖掘機出土。控制周邊地面沉降，保護周邊建筑、管線及基坑的安全，一方面控制沉降總量，另一方面控制沉降速率。施工過程中要嚴格控制無支撐暴露時間在24 h之內，對基坑開挖實行動態管理，將監測結果及時反饋到施工現場，指導施工，運用信息化施工，把基坑變形量始終控制在合格指標之內。開挖前將分層位置、深度作圖示意，使施工人員做到心中有數，以控制挖土深度。

3.2車站基坑開挖施工工藝

基坑開挖分臺階施工，自上而下分多個臺階，每個臺階安排一臺挖掘機負責向上倒運土方，最上一個臺階的挖掘機可用大型反鏟挖掘機，連挖土帶裝運。 1）第一層開挖。分層厚度應按照設計要求，開挖方向按照設計方向倒退開挖，挖掘機停在地面上，開挖時利用反鏟倒退挖土后直接裝車，橫向先挖中間部分，然后再挖兩側土方。開挖斷面每超過一根橫撐位置后及時安設第一道鋼支撐。 2）第二層開挖挖掘機從基坑南端鋼橫撐與角部斜撐圍成的空間處開始開挖，并在第一道鋼支撐安裝前先在基坑中間沿縱向開挖出一條5.0 m寬的坡道，坡度小于30°，用于第二層土方運輸，第二層土方沿橫向先挖中間部分，為運輸車輛提供裝車位置，運輸車輛由地面沿運輸坡道倒至裝車點，由挖掘機裝車，運輸至臨時集土場。第二層土方控制在第二道鋼支撐以下1.0 m以內，工作面每超過一根鋼支撐位置，及時安裝鋼支撐。 3）第三層開挖。挖掘機按照設計方向倒退開挖，開挖順序為先在基坑中部挖，沿縱向開挖出5.0 m寬的坡道和第二層坡道連接，運土車可進入基坑裝運第3層土方。工作面每超過一根鋼支撐位置，及時安裝鋼支撐。4）第四層開挖。利用長臂挖掘機停在第3層土體上挖第4層土方，先挖橫向的中間部分再挖兩側，運輸車停在第3層土體上裝土并運出基坑。

3.3土方外運方案

為保證市內的清潔，防止車輛漏、掉泥土，基坑開挖土方外運由業主統一協調負責，根據施工進度及時安排土方開挖，在現場修建土方運輸車輛的沖洗設施，并安排專人對土方外運的車輛進行沖洗。

4、技術控制點

4.1 基坑土方開挖

（1）在施工過程中，應嚴格遵循“隨挖隨撐”的原則，合理安排施工周期，保證施工的安全，土方開挖沿縱向長度每段不超過6 m，挖出工作面后迅速安裝鋼支撐，并施加軸力。開挖前準備好合格的支撐及施加支撐預應力的各項裝置、儀表，對施加預應力的油泵裝置要經常檢查，使之運行正常。

（2）在開挖每一層的每小段的過程中，當開挖出一道支撐的位置時，即按設計要求在地下墻兩側墻面上放出該道支撐兩端與地下墻的接觸點，以保證支撐與墻面垂直且位置準確，對這些接觸點要整平表面、畫出標志、并量出兩個相對應的接觸點間的支撐長度，方便以后施工。

（3）復加支撐預應力：鋼支撐必須有復加預應力的裝置，當第三、四、五道支撐加設后均應對以上各道支撐按設計復加預應力。當墻體水平位移超過警戒值時，可適當增加預應力以控制變形。

（4）在挖土過程中，機械臂嚴禁碰撞深井管及支撐立柱，且挖土機械不能直接安放在支撐上作業。

4.2 基坑支撐施工工藝

（1）直撐安裝

支撐安裝前先在地面進行預拼接以檢查支撐的平直度，受到損傷和變形的支撐不得用于工程。其兩端中心連線的偏差度控制在20mm以內，經檢查合格的支撐按部位進行編號以免錯用，支撐采用整體一次性吊裝到位。

（2）斜撐安裝

端頭井、臨時封堵墻等拐角處設計采用斜撐。因斜撐與圍護結構有一定的夾角，不易直接安裝支撐并施加預應力，斜撐安裝前先將斜撐支座與預埋在地下連續墻的鋼板進行焊接，將斜撐支座連成整體，然后進行支撐安裝作業。斜撐牛腿應與支撐相密貼、垂直，其安裝方法與直撐相同。

（3）預應力施加

預應力施加前，必須對油泵及千斤頂進行標定，使用中要經常校驗使之運行正常，確保量測的預應力值準確，每根支撐施加的預應力要記錄備查。每小塊土體開挖及支撐完成后，應及時按設計要求施加支撐軸向力的預應力。對施加預應力的油泵裝置要經常檢查，以使之運行正常、所量出預應力值準確。每根正常施加的預應力值要記錄備查。

（4）預應力復加

支撐軸力損失與開挖進程、圍護結構位移及其后土體位移、溫度變化、施工過程中的振動、突發事件影響等有關。支撐預應力損失所引起的圍護結構位移通常是幾乎不可逆的。及時有效地復加預應力對控制圍護結構位移是一項非常關鍵而有效的措施。軸力復加控制標準：按照設計標準或當軸力變化大時，即按要求復加支撐軸力。

結束語

根據工程所處的地理環境及工程地質情況，制定與之相應的施工開挖技術方案，確保施工過程中技術可靠，相關措施得當，各項工作按部就班，管理到位，保證每道工序順利進行。

參考文獻：

[1] GB 50299-1999，鐵路隧道施工技術安全規范[S].

[2] GB 50299-1999，建筑基坑支護技術規程[S].