城市軌道交通地下車站深基坑施工技術

李曉明

中鐵十七局集團有限公司 山西太原 030000

1 工程概況

廈門軌道交通1號線一標一工區為“兩站兩區”，線路長2．36km。鎮海路站位于思明區鎮海路上，沿鎮海路呈西南-東北方向布置，車站兩端地勢高差較大，南北兩端相差9．1m。車站起點里程YDK0+729．247，終點里程YDK1+140．077，有效站臺中心里程YDK1+062．947，車站總長410．82m。

本站為地下兩層(局部地下三層)側式車站，底板埋深14．2m-23．5m；1-18軸為車站配線段，為地下二層閉合框架結構，覆土2．5-5．5m；18-33軸為地下二層（局部三層）三柱四跨閉合框架結構，覆土2．5-6．5m。基坑采用鉆(沖)孔灌注樁+內支撐+鎖腳錨索體系。車站土石方量共有挖方12．84萬m3，其中石方量約 9．4 萬 m3。

2 施工要點

2.1 明挖基坑施工順序

基坑施工順序如下：交通疏解、管線遷改-→三通一平-→施做蓋挖范圍內圍護結構、基坑中部臨時立柱樁-→施做冠梁、聯系梁、第一道鋼筋砼支撐、臨時路面鋪蓋系統-→施做剩余圍護樁、冠梁、第一道砼支撐，布設降水井-→分段開挖基坑，依次架設第二、三、四道鋼管支撐或錨索-→澆筑砼墊層、鋪設防水層、澆筑底縱梁、底板及邊墻-→待底板和側墻(梁)混凝土達到設計強度后，拆除第四道鋼管支撐-→拆除第三道鋼管支撐，施做余下邊墻防水層，澆筑邊墻、中柱及中板(梁)。-→待中板達到設計強度后拆除第二道鋼管支撐，施做頂板結構及壓頂梁-→拆除第一道支撐，回填車站覆土，恢復路面交通-→拆除臨時路面、聯系梁、砼支撐、鑿除臨時立柱-→回填覆土、恢復路面，施工內部結構。

2.2 圍護樁施工

（1）沖擊鉆施工工藝。折返段樁徑800mm的樁采用沖擊鉆成孔工藝施工。

（2）制作和埋設護筒。護筒采用板厚為6-1mm鋼護筒，其內徑應大于鉆頭直徑40cm，埋設護筒時應使護筒頂高出施工水位或地下水位1．5-2．0m，并高出施工地面0．3m，盡可能將護筒埋置在較堅硬密實的土層中至少0．5m，在岸灘上埋設護筒時應在護筒底口下及四周圍填粘土，并分層夯實，可用錘擊、加壓、震動等方法下沉護筒。

（3）主要機具設備。

①鉆架。鉆架除應有足夠的結構強度外，還應考慮承受反復沖擊荷載的結構剛度，如不能滿足上述要求時，應采用纜風或撐桿等加固，鉆架底座應抄平、墊實，使之平穩牢固，不產生位移和沉陷。

②鉆頭。鉆頭采用十字型沖擊鉆頭。鉆頭由錐身、刃腳和轉向裝置三部分組成。錐身提供鉆頭所必須的重量和沖擊動能，錐身重量愈大，沖擊破碎能量愈大，鉆進效率相應提高，但應考慮卷揚機的起重能力。刃腳位于鉆頭的底部，是直接沖擊、破碎土巖石的部件。其下口應用優質焊條堆焊耐磨層1mm厚，刃口角度應視地層種類而變化，底刃中心宜略高，形成∮角。鉆巖時，其參考尺寸為：刃中角°α=90°，β=60°，∮=170°。弧形刃外壁傾角γ=15°。

③泥漿。泥漿在沖擊鉆孔中起護壁和懸浮鉆碴的作用。應備用足夠的造漿優質粘土。泥漿的比重是泥漿與4攝氏度時同體積水的重量比。入孔泥漿的比重為1．1-1．3，孔底泥漿比重不宜大于：砂粘土 1．3 園礫土 1．4，巖石 1．2。

（4）鉆孔。①開鉆時鉆頭中心與樁位中心的偏差不得大于5cm。孔內應先灌注泥漿，如孔中有水，可直接投放粘土，用鉆頭以小沖程反復沖擊造漿，使護筒底口以下2-3范圍內的孔壁堅實、不漏，并豎直園順，能起導向作用。④在圓礫土等松散層開孔或鉆進時，可按1:1投入粘土和小片石（粒徑不大于15cm），用小沖程反復沖擊，使泥膏，片石擠入孔壁。③鉆進過程中，必須勤松繩，少量松繩，防止打空錘，避免鋼絲繩承受過大的意外荷載而遭受破壞。勤取碴，使鉆頭能經常沖擊新鮮地層。取碴后應及時補入新鮮泥漿以保護護筒內水頭。④起落鉆頭時，速度宜均勻，不可過猛或驟然變速以免碰撞孔壁。⑤鉆進時，應經常檢查鉆頭的轉向裝置，使鉆頭在鉆進中能自由轉動。發現鋼絲繩磨損嚴重時，應及時更換。鋼絲繩聯接不牢固時及時加固，以防掉鉆。

（5）檢孔。鉆孔達到設計標高后，應對孔位、孔徑、孔深和孔形等進行檢查，孔位偏差不應大于10cm，斜度不可大于1%，設計圖上未注明時，孔深允許偏差不可超過設計深度的-1%。

（6）清孔。清孔的目的是清除鉆碴和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過厚沉碴而降低樁的承載力，清孔時先用取碴筒初清，盡量讓大顆粒沉碴取干凈，然后用空氣吸泥機清孔。

2.3 車站基坑土石方開挖

（1）施工順序。基礎土石方開挖遵循“縱向分段、豎向分層、由上至下、先支后挖”的施工原則，豎向從上至下分層進行，縱向形成臺階，橫向先挖北側土體，再挖南側土體。開掘時根據工程規定，進行基坑排水作業，進行極限防護作業。根據工程設計圖，基坑的曝光時間不允許超過24h。實際的工程考慮剖面的變化，變形，跨度等要素，根據實際的狀況分成兩段，與支持位置調整各段開掘長。

挖孔的底到20厘米以上的部分是機械停止挖的，其厚度的泥土層采用的是人工挖掘，設計的基礎坑最后是馬上基礎坑的底部平坦，有關人員有必要驗證后，基礎坑施工墊，防水層，底板。

（2）土方開挖。土石方開挖按“分層臺階法”(如圖1所示)采用反鏟挖掘機直接開挖，深層土方開挖采用臺階反鏟接力的方法將土方轉至地面自卸汽車裝車外運。每臺階每層計劃配備2臺斗容量為2m3的反鏟挖掘機挖土轉運。

每個臺階每層土石方按“先中間成槽后向兩邊擴展”的順序進行開挖，每層開挖至設計鋼支撐底下0．5m時停止開挖，嚴禁超挖，及時按設計架立鋼管支撐，并對鋼管支撐預加軸力，減少支護前圍護樁體的變形。在該層支撐完成后方可進行下層土方開挖。

根據基坑監測設計方案，基坑開挖前要作好各種類型的測點布置并測得各測點的初始數據。開挖過程中，加強觀察和監控量測工作，以便發現安全隱患，通過監測反饋及時調整施工方案，確保基坑安全。

（3）石方爆破。爆破工程師根據爆破方案設計及現場環境情況布置孔位，用油漆作標記。測量、記錄后交由鉆孔班鉆孔。布孔注意藥量在空間的均勻分布，因此孔應交錯布置，深淺相宜，以加強破碎效果。

鉆孔質量直接關系到爆破作業的成敗安危，必須嚴格按設計要求施工。

按設計要求鉆孔，保證孔深和方向，吹凈余灰，及時驗收，注意保護，并注明廢孔。驗收完畢后應在孔口堵塞稻草或廢紙，防止沙粒入孔。布孔需標明孔深、藥量及段別，并校核最小抵抗線。

3 施工質量控制

3.1 采用先進施工技術和機械

在許多先進的工程技術和設備使用中，深坑工程基本實現了自動化工程。深基坑工程由于施工現場小，挖掘深度大，在施工過程中向機械工人提出了更高的要求。在施工階段，要合理采用施工設備，以保證施工效率的提高。作為填埋工程的一環，根據軌道交通的地質特征，選擇適當的機械，控制作業時間。

3.2 提升深基坑施工管理水平

為了保證工程中機械能充分發揮作用，應做好工程中的管理水平，提高工程的進度和安全系數。在深基坑工程中，能夠有效地降低在施工中發生的風險。為了提高管理人員的能力，企業必須定期組織管理人員學習。嚴格制定管理職的招聘流程，具備適當的資質。

3.3 基坑降水及開挖控制

基坑進行挖掘的過程中，基坑施工順序的主要車站，主體的分裂結構特征也總施工進度的部署情況來了，土方挖掘的過程中，必須遵守“圖表、分裂、對稱、日落”等的點是，必須遵守“豎個別，縱向，分裂，先挖支后”等一系列原則。冠梁的制作強度由施工公司挑洞支撐，土方則為防止墻壁屋頂的變位，防止面團產生裂痕而進行支援。

4 結語

城市軌道交通地下車站通常建設在市區交通干線、在其路面以下或是在道路一邊區域，在附近建筑較密集、地下管道錯綜復雜的條件之下，基坑安全職責相對較大。杭州城市軌道交通地下安全事故為城市軌道交通地下作業、監理機構敲響了警鐘，因此，需規定現場安全作業人員熟知并了解該項目安全監理作業的側重點以及其難點，給出了預控的手段，預控安全問題的出現。尤其是在深基坑挖掘的環節，很容易出現有對應的問題，廣大監理人員也應當充分注重這樣的一個問題，并強化對其的控制力度。