地鐵車站深基坑工程施工技術

廣東華隧建設股份有限公司 廣東廣州 510000

摘要：深基坑如今已得到工程建設廣泛的應用，保障其施工的質量對工程整體的建設有著重要的作用。本文就地鐵車站深基坑工程施工技術進行了探討，通過結合具體的工程實例，對深基坑施工支護的技術作了詳細闡述，并給出了一系列相應的施工措施。

關鍵詞：地鐵車站；深基坑工程；施工技術

隨著我國交通網的不斷建設以及城市化進程的不斷加快，地鐵車站的建設逐步得到增加。在地鐵車站的建設過程中，深基坑的施工應用是不可缺少的，因此，我們就需要采取相應措施做好深基坑的施工，以保障其施工質量，從而為地鐵車站的整體建設帶來有效幫助。

1 工程概況

某地鐵深基坑工程為地鐵 2號線和4號線的換乘站，2號線為地下1層單柱雙跨側式車站，站臺寬6m，站中心頂板覆土2.7m，主體結構標準段基坑開挖深度10.71m；站中心頂板覆土2.7m，主體結構標準段基坑開挖深度17.02m。4號線為地下 2 層雙柱三跨島式車站，外包總長 95m（含支護結構），寬30m，站中心頂板覆土 2.7m，主體結構標準段基坑開挖深度 17.02m。兩站中部相連，形成“丁”字側島的換乘形式。

2 場地地質條件及周邊環境

2.1 工程地質條件

本場地所在區域地勢略有起伏，場地地貌形態屬沖洪積三級階地。在勘探孔所揭穿范圍內，場地地層自上而下由5個單元層組成，依次為：①單元層人工填土層；③單元層第四系全新統沖積的一般黏性土層；⑦單元層第四系上更新統沖洪積的老黏性土層；⑨單元層第四系上更新統沖洪積的圓礫、礫砂層；⑩瑏瑥單元層白堊～下第三系風化泥巖、砂巖層。

2.2 水文地質條件

擬建場地地下水類型可分為上層滯水和孔隙承壓水兩種類型。

（1）上層滯水主要賦存于①，③，⑦層中，接受大氣降水及周邊湖塘滲透補給，無統一自由水面。

（2）孔隙承壓水主要賦存于⑨單元層圓礫及中粗砂中，⑨單元層中承壓水水量豐富，與珠江有較密切的水力聯系。其水位變化幅度受珠江水位漲落影響，據現場抽水試驗結果，勘察期間實測承壓水水位埋深在4.92～5.10m，相當于標高20.10m左右。

2.3 周邊環境

主體基坑周圍主要建筑物為立交橋，橋樁為端承摩擦樁。在基坑開挖前，采取措施對橋梁樁基進行袖閥管注漿加固，提高樁基摩擦力。在基坑開挖時，通過布設在立交橋內的沉降、傾斜監測點，監測建筑物變形，控制變形在允許范圍內。

根據管線資料和現場調查，施工場地內的地下管線密集，主要有給水、污水、雨水、電力、電信、熱力、燃氣、軍用光纜、高壓、路燈等管線，部分管線位于車站主體、出入口及風道結構上方。為此，對基坑范圍內的管線以及基坑周邊的重要管線實施遷改。對其他距基坑較近的地下管線，施工中應加強監測，并在給水、雨污水等重要管線下方預埋跟蹤注漿管，如發生沉降異常需及時進行填充注漿。

3 工程重點難點分析

（1）本工程規模大，車站主體基坑開挖面積達13500m2；基坑開挖深度變化較大，其中4號線車站基坑開挖深度達17.02m，施工場地狹小，周邊環境復雜，對變形控制要求高。因此，基坑支護結構的設計，是本工程的一個重點和難點問題。

（2）擬建場地水文地質條件復雜，①，③，⑦層中賦存上層滯水；⑨層圓礫及中粗砂中賦存承壓水，且水量豐富，與江水有較密切的水力聯系，其水位變化幅度受河水漲落影響。車站基坑坑底部分區域位于承壓含水層中，另一部分區域基坑坑底雖然位于⑨層之上，但相對隔水層厚度不足以抵抗承壓水壓力，在承壓水頭作用下易于發生坑底突涌，造成基坑失穩、周邊環境破壞。因此地下水的控制是本工程的又一個重點和難點問題。

（3）基坑周圍道路、管線分布較多，作為本地區交通主干道的立交橋橫貫車站主體基坑。施工場地狹小，對環保要求高。因此，如何精心組織施工和技術管理，是保證車站主體結構順利施工及周邊環境特別是立交橋安全的關鍵，也是本基坑工程控制的重點和難點。

4 基坑支護結構設計

按照國家和基坑支護有關技術規范和規定，本車站基坑支護工程安全等級為一級，重要性系數1.1。為確?；颖旧怼⒒又苓叺叵鹿芫€、道路及立交橋的安全，支護結構的設計采用了排樁+預應力錨桿（或內支撐）、地下連續墻+內支撐（或預應力錨桿）的支護形式。具體設計情況如下：

（1）2號線車站支護結構設計基坑開挖深度8.95～14.46m不等。支護結構采用φ800mm@1000mm鉆孔灌注樁，嵌固深度均為6.0m。支護結構的水平受力體系，依據不同區域開挖深度的不同，分別采用3道預應力錨桿（開挖深度14.46m處）、1道預應力錨桿或者1道內支撐（開挖深度8.95～11.0m處）。錨桿軸力設計值350，500，400kN，預加力200kN。

（2）4號線車站支護結構設計基坑開挖深度17.02m。主體支護結構采用800mm厚地下連續墻，嵌固深度除滿足基坑穩定性和變形控制要求外，還要求穿透承壓水層，進入強風化泥巖1.5m。支護結構的水平受力體系采用3道內支撐方案（局部的第1道內支撐換成預應力錨桿）。

（3）內支撐設計支撐采用鋼筋混凝土/鋼支撐。鋼筋混凝土設計強度等級C30，截面尺寸為600mm×700mm，600mm×800mm，800mm×700mm和500mm×700mm。鋼支撐采用φ600×14鋼管支撐，鋼支撐預加力200kN，設計值為1300kN。

（4）錨桿設計錨桿采用抗拉強度設計值為1320MPa鋼絞線制作，錨桿長度除滿足一般設計要求外，還要求錨固段進入圓礫層不小于6m。

（5）臨時支撐立柱設計臨時支撐立柱坑底以上為500mm×500mm鋼格構柱，坑底以下為φ1200mm鉆孔灌注樁，樁底標高以進入基坑底以下6.0m控制，格構柱插入鉆孔灌注樁樁身4.0m。格構柱采用4∟200×20和500×300×12@600鋼板制作，材料為Q235A鋼，焊條為E4300～E4313。鉆孔樁主筋凈保護層為50mm，樁身采用C30混凝土。整個基坑共設置臨時鋼立柱39根。

5 地下水控制

（1）由于基坑開挖區域地下賦存承壓水，且承壓水頭較高，因此為確?；蛹爸苓叚h境的安全，本工程采用深井降水法進行地下水控制?？紤]地下水位與珠江水位的密切相關性，降水能力按豐水期最高水位設計，保證降水后承壓水頭高度在開挖面以下≥1m，以達到地基加固、疏干坑底土層和降低承壓水頭高度的目的，防止基坑突涌及流砂變形，消除承壓水對基坑穩定的危害。

（2）根據主體基坑設計方案可知，該區域開挖深度不一，2號線與4號線換乘節點及過軌通道、過軌風道、過軌管道處基底均已揭穿或局部揭穿含水層，降水設計按疏干考慮；其他未揭穿含水層區域降水設計按減壓考慮。由于換乘節點處采用落底式地下連續墻支護結構，該支護結構的存在理論上可將地下水的補給源切斷，因此該處降水方案是針對支護結構漏水的情況而設計。

（3）整個車站場區共布設了降水井27口。結合場區實際地質條件，降水井采用完整井，井深控制至基巖面（基巖面埋深>30m區域井深控制至30m）。經驗算能夠滿足基坑施工降水要求。

（4）降水與土方開挖密切配合，降水施工遵循：支護結構施工先行完成后再降水，降水隨開挖區域安排分區進行，降深隨開挖深度分段到位。結合本地區深基坑降水經驗，基坑開挖前及開挖過程中采取對基坑內進行動態降水，以提高土體的抗剪強度，基坑開挖至坑底時，確保承壓水水位在開挖面以下1.0m，并通過觀測井對降深進行觀測驗證，確?？拥撞话l生突涌。

（5）構建完備高效的降水供配電系統。備好應急發電機，同時做好應急演練，做到在停電情況下10min內恢復供電，確保施工期間降水系統的有效工作。

（6）對于①，③，⑦層中的上層滯水，施工中采用明溝排水方法積極疏干，排水溝與集水井隨基坑開挖下降，保持溝底、井底與基坑底面的深度差。排水溝、井采取一定的抗滲措施。

（7）樁間/墻隙采用袖閥管注漿止水，擴散半徑300mm，與灌注樁/地下連續墻咬合150mm。

6 關鍵施工技術

6.1 鉆孔灌注樁施工

本工程2號線車站主體基坑支護均采用800mm鉆孔灌注樁，樁身采用C30水下混凝土澆筑，樁間采用袖閥管注漿止水。支護樁樁底基本位于⑨號圓礫層，該層內富含承壓水，同時由于車站場地位于某立交下方，部分樁位施工作業空間受到限制。針對上述特點，本工程支護樁施工采取如下施工方案：

（1）對于不受立交橋影響區域的支護樁，采用旋挖鉆機成孔，泥漿護壁濕法鉆進，泵吸反循環二次清孔，鋼筋籠采取一次成型、整體吊裝，導管法灌注水下混凝土工藝。

（2）立交橋下的支護樁，由于旋挖鉆機作業受限，故采用沖擊鉆機成孔，泥漿護壁，泵吸反循環二次清孔，鋼筋籠分段成型、分段吊裝、孔口對接，導管法灌注水下混凝土工藝。

（3）根據現場條件，為便于樁孔定位、泥漿管理和文明施工，鉆孔樁施工前利用地表土自立性，沿設計樁位挖設深約1.0m溝槽，并在樁外側1.5～2m施作高約30cm擋墻，而后施作鉆孔灌注樁，以將鉆孔樁施工中渣土、泥漿等擋在擋墻以內。

（4）立交橋下現狀地面高程24.300～26.000m，橋下凈空6.5～8.0m，不能滿足沖擊鉆機和鋼筋籠吊裝作業的最小凈空要求，為此對橋下局部場地降低現狀地面高程，使橋下凈空≥10.0m，以利于支護樁施工。

（5）為避免相鄰支護樁施工對成樁質量的影響，鉆孔樁施工時采取隔樁跳打，相鄰樁施工間隔時間不得小于24h。

（6）樁間土護壁采用掛網噴射80mm厚C20混凝土，鋼筋網片采用φ8@200×200。要求鋼筋網應與樁體鋼筋連接牢固。

（7）根據場地內地下管線的分布以及管線遷改的進展，首先安排施工場地中部立交主橋和匝道橋合圍區域內的支護樁，待管線遷改完畢后再施工匝道橋外車站北側支護樁，最后在4號線車站地下連續墻施工完成后施工主橋外車站南端支護樁。其間按就近調度的原則穿插進行格構立柱樁的施工。

（8）鉆孔灌注樁施工采用1臺德國寶峨BG25C型旋挖鉆機和2臺沖擊鉆機同步作業，根據樁位布置分段設置泥漿循環系統，鋼筋籠在現場鋼筋加工區集中制作，混凝土采用合格廠家供應的商品混凝土。

6.2 地下連續墻施工

車站主體支護結構采用800mm厚地下連續墻，共50幅，其中有13幅地下連續墻處于立交橋下。按所處部位的不同分單層墻和雙層墻。地下連續墻標準槽段幅寬有5.0m和6.0m兩種，接頭采用H型鋼剛性接頭，嵌固深度除滿足設計要求外還要求穿透承壓水層，進入強風化泥巖1.5m。本工程地下連續墻施工采取下述施工方案。

（1）對于不受立交橋影響區域的地下連續墻，采取液壓抓斗和沖擊鉆配合成槽，液壓抓斗撩抓法清底，正循環二次清孔，鋼筋籠現場整體制作、整體吊裝入槽，導管灌注水下混凝土的方法施工。

（2）對于立交橋下的地下連續墻，由于液壓抓斗作業受限，故采用沖擊鉆機樁排成槽施工工藝。鋼筋籠分節制作，各節鋼筋籠在同一鋼筋平臺上整體預接成型，分節吊裝入槽，槽口拼接。混凝土采用導管澆筑水下混凝土的方法。

（3）單層地下連續墻由于墻頂標高為-8.0m，為避免已施工槽段上部空槽對相鄰槽段施工的影響，采取將已施工槽段接頭H型鋼加長至與導墻頂平齊，待該槽段施工完畢后回填土至導墻頂的方法施工。

（4）由于立交橋下現狀地面高程24.300～26.000m，橋下凈空6.5～8.0m，不能滿足沖擊鉆機和鋼筋籠吊裝作業的最小凈空要求，為此需對局部場地降低現狀地面高程，使橋下凈空達到10.0m，以利于橋下地下連續墻的施工。

（5）為避免相鄰槽段施工對地下連續墻質量的影響，采取跳挖施工，分先澆槽段與后澆槽段施工，先澆槽段設工字鋼接頭，后澆槽段于先澆槽段強度達70%以上再開始挖槽施工。

（6）地下連續墻施工在主橋外車站南側場地的地下管線遷改完畢后進場。由于立交橋阻隔使得施工場地狹小，為實現橋下區域的地下連續墻與不受立交橋影響區域的地下連續墻同步實施，以保證工期，首先實施與橋下區域相接的兩幅地下連續墻，然后沖擊鉆機進場與液壓抓斗平行作業，全面展開地下連續墻的施工。

（7）地下連續墻的施工采用1臺德國寶峨GB35型液壓抓斗成槽機以及4臺沖擊鉆機。其中2臺沖擊鉆機和液壓抓斗成槽機配合用于不受立交橋影響區域的地下連續墻施工，另外2臺沖擊鉆機用于立交橋下作業空間受限制區域的地下連續墻施工。根據成槽方法的不同分別設置泥漿循環系統，鋼筋籠在現場鋼筋加工區集中制作，混凝土采用合格廠家供應的商品混凝土。

6.3 袖閥管注漿止水

本工程鉆孔樁樁間和地下連續墻墻隙均采用袖閥管注漿止水，主要對圓礫層進行注漿。注漿擴散半徑300mm，與鉆孔灌注樁、地下連續墻咬合150mm。

（1）樁間/墻隙袖閥管注漿止水施工在鉆孔樁和地下連續墻施工形成注漿止水的連續作業面后穿插進行。

（2）袖閥管注漿止水施工順序按逐步加密的原則，同一排上的注漿孔采用間隔跳躍式注漿順序，注漿方法采用一次鉆孔由下而上后退式注漿法。注漿完畢后，應對注漿孔用不透水材料及時封堵。

（3）注漿施工采用XY-100型工程鉆機成孔，400L高速攪拌機進行漿液拌制，KBY-50/70型雙液注漿機進行注漿。

（4）注漿漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿參數依據經驗及地質情況可按表1選取，并應根據現場注漿試驗及施工具體情況加以調整。

表1 注漿參數

6.4 預應力錨桿施工

本工程基坑支護結構的水平受力體系采用混凝土內支撐+預應力錨桿方案，除車站南側過軌通道處設置3道錨桿外，其他部位均為1道錨桿。錨桿采用抗拉強度設計值為1320MPa的φ15.2鋼絞線制作，傾角為25°，錨具采用OVM15錨具，錨桿成孔直徑150mm。錨桿長度除滿足一般設計要求外還要求進入圓礫層≥36m。

（1）預應力錨桿根據基坑分層開挖的進展從上往下依次逐層施工。當土方開挖到每層錨桿位置以下500mm時，安裝該層錨桿及腰梁。當預應力錨桿錨固體強度達到15MPa或設計強度的75%后，可按設計要求對錨桿進行張拉鎖定。為避免相鄰錨桿張拉的相互影響，采用“跳張法”進行張拉。當該層錨桿全部完成張拉鎖定后，方可繼續往下開挖。

（2）針對本工程地質特點和錨桿較長，采用三翼鉆頭配備高壓泥漿泵水循環鉆進工藝。錨桿成孔采用YTM-87型專用土錨鉆機，專用配套千斤頂張拉。

（3）預應力錨桿采用二次注漿法。一次注漿采用灰砂比為0.5～1，水灰比為0.4～0.45的水泥砂漿，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，注漿壓力控制在0.5～1.5MPa。一次注漿待漿液從孔口流出后停止注漿，待一次注漿初凝后且漿液強度達到5.0MPa可進行二次注漿。二次注漿為劈裂注漿，漿液采用水灰比為0.45～0.5純水泥漿，注漿壓力控制在2.0～3.0MPa，要穩壓2min。為了使二次注漿達到設計的效果，在一次注漿時必須將錨固段完全注滿漿。

6.5 內支撐施工

本工程主體基坑均采用了鋼筋混凝土支撐，截面尺寸為600mm×700mm，600mm×800mm，800mm×700mm，500mm×700mm；人行過軌通道基坑第2，3道支撐為鋼支撐。鋼筋混凝土支撐采用C30現澆混凝土，鋼筋保護層厚度50mm；鋼支撐采用φ600mm×14mm鋼管支撐，鋼支撐預加力200kN，設計軸力值1300kN。

（1）內支撐的施工根據土方開挖的進展，在基坑土方分層開挖至支撐底面時及時施作。

（2）鋼筋混凝土支撐利用施作的C15混凝土墊層作底模，側模采用12～15mm膠合板制作的定型模板拼裝。鋼筋在現場加工制作，采用商品混凝土，混凝土攪拌車運至施工現場，泵送入模澆筑。

（3）鋼支撐采用定型產品，現場預拼后采用塔式起重機吊裝就位，2×200t組合千斤頂進行預加軸力的施加。

（4）內支撐體系拆除時，應避免瞬間預加應力釋放過大而導致結構局部變形、開裂。利用主體結構換撐時，主體結構的混凝土強度應達到設計強度75%后，方可拆掉對應的上一道支撐或錨桿。

6.6 土方開挖

（1）土方開挖前，基坑周邊地面應做好排水溝，避免地面水流入基坑內；同時地面需作硬化處理，防止地表水滲入基坑；不得在基坑周邊設置如廁所、沖涼房等易漏水設施?；娱_挖過程中，基坑內需設置排水溝和集水井；雨季施工需加強排水設施，防止地基土被水浸泡。

（2）在基坑開挖過程中，充分利用時空效應原理，掌握好“分層、分塊、對稱、平衡、限時”5個要點，遵循“分層開挖、先撐后挖、嚴禁超挖”的施工原則，及時設置內支撐或錨桿，按設計要求施加預加軸力，維護基坑穩定，限制基坑周邊土體的位移，進而保證周邊建筑物的穩定與安全。

（3）基坑開挖分區進行，每個開挖區內分塊、分層均勻開挖。根據車站主體基坑功能區、開挖深度的不同，將基坑劃分為5個開挖區域，逐次開挖。

（4）由于基坑正處立交橋下方，主橋車流量相對較大。為確保主橋安全，在開挖主橋兩側基坑時，需對稱開挖，嚴格控制兩側基坑的開挖高差。

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