地鐵深基坑開挖邊坡穩定性控制措施

任偉

摘 ?要：深基坑是一項綜合系統工程，深基坑開挖施工階段具有很多的不穩定性因素，文章介紹了深基坑開挖階段邊坡穩定性影響因素;介紹了奧體中心站車站主體深基坑的土方開挖方式、支護形式及施工工藝以及采取的截排水措施，確保基坑開挖過程中安全、質量、進度受控，為以后類似工程的施工提供指導作用。

關鍵詞：地鐵深基坑;邊坡穩定性;影響因素;控制措施

中圖分類號：TU753 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）28-0129-02

Abstract： The deep foundation pit is a comprehensive system engineering. There are many unstable factors in the construction stage of deep foundation pit excavation. This paper introduces the influencing factors of slope stability in the stage of deep foundation pit excavation. This paper introduces the earthwork excavation mode， support form and construction technology of the main deep foundation pit of Olympic Sports Center Station， as well as the intercepting and drainage measures taken to ensure the safety， quality and progress of foundation pit excavation. It provides guidance for the construction of similar projects in the future.

Keywords： subway deep foundation pit; slope stability; influencing factors; control measures

1 概述

基坑變形主要分為以下三類：基底隆起、支護結構失穩、基坑周邊地層移動。在基坑土方開挖期間，基坑周邊地層移動將會直接影響基坑邊坡的整體穩定性。大量實例表明，基坑失穩的主要原因是邊坡失穩，因此在基坑開挖階段，維持基坑邊坡的整體穩定性是深基坑安全文明施工的重中之重。

2 深基坑施工階段邊坡穩定因素分析

在深基坑施工過程中存在各種影響邊坡穩定的因素，主要影響因素如下：

（1）基坑的開挖深度和寬度的影響。

（2）地質、氣候、水文及地下水位的影響。

（3）支護結構、設計入土深度、剛度及施工工藝。

（4）基坑周邊環境復雜程度。

（5）基坑的荷載條件。

（6）基坑土方開挖速度、次序、基坑土體暴露及架設支撐土體暴露的時間。

深基坑在開挖階段的邊坡穩定性的關鍵影響因素主要有基坑支護施工工藝，土方開挖次序、速度以及采取的基坑截、排水措施等。

本文將主要介紹奧體中心站深基坑在開挖階段的施工工藝和采取的控制措施，以保證基坑邊坡的穩定性。

3 奧體中心站深基坑開挖階段邊坡穩定性控制

3.1 工程概況

奧體中心站為14號線與6號線的換乘車站，呈T形換乘。奧體中心站結構設計參數如表1。

奧體中心車站主體結構頂板以上土體采用1：0.75放坡開挖，邊坡采用錨桿+加強土釘的支護方式。坡面采用掛網噴混方式，以保持樁間土體穩定。頂板以下采用“圍護樁+內支撐”的支護形式。14號線車站采用圍護樁+一道倒撐+四道支撐的支護型式，四道支撐中第一道支撐選用鋼筋混凝土支撐，其余支撐采用鋼支撐。6號線車站采用圍護樁+一道倒撐+五道支撐的支護型式，五道支撐中第一道支撐選用鋼筋混凝土支撐，其余支撐采用鋼支撐。基坑圍護樁樁頂設有冠梁，樁間采用掛網噴混加固，以保持樁間的密封性及土體穩定性。

3.2 冠梁及擋土墻施工

圍護結構灌注樁樁頂設置鋼筋砼冠梁，與灌注樁連接成整體。

（1）冠梁土方開挖應分段進行，開挖一段支護一段。溝槽開挖首先開挖圍護樁內側土體（開挖深度2m），然后開挖圍護樁外側土體，最后開挖鋼筋籠上方土體。

（2）冠梁鋼筋配筋及模板安裝

嚴格按設計圖紙進行鋼筋加工，加工好的鋼筋按類堆放整齊，并注意防雨防銹。鋼筋采用機械連接或焊接方式連接。板撐鋼筋應與冠梁鋼筋同時綁扎，且鋼筋錨入按設計要求，擋土墻待冠梁砼強度達到75%。

3.3 土方開挖

3.3.1 土方開挖的原則

土方開挖是基坑發生失穩風險最大的階段。在基坑土方開階段應遵照“分層、分段、對稱、平衡、限時”的五要點。基坑土方開挖過程中應充分利用土體時空效應規律，熟練掌握施工工藝重要節點，沿縱向按限定長度逐段開挖（先挖中部，后挖兩側），在每個開挖段應嚴格遵守“分層（分層厚度不超過2.5m）、分段、對稱、平衡、時限”的原則開挖，坑內土體開挖坡度不應大于1：1.5，并應隨挖隨撐，按規定時限開挖及安裝支撐并施加預應力。

3.3.2 基坑開挖方法

（1）做好開挖準備工作，主要包括地基加固、降水、場地硬化、做好防、排水設施等。

（2）基坑開挖順序：本工程基坑較深，所以基坑開挖分四步并配備三套機械。

3.3.3 鋼支撐架設

奧體中心站第二道支撐設置在鋼腰梁上，當土方開挖至鋼支撐底標高下0.5m至1m時停止開挖并安裝鋼腰梁。奧體中心站第三、四、五道支撐架設在腰梁上，故在土方開挖至腰梁底標高時停止土方開挖并整平土面施工腰梁，施工腰梁時要在鋼支撐對應位置預埋鋼板。及時按設計要求施加預應力，最后再一次復緊連接螺栓。由于本站埋深較深，為安全起見，在底板及板上側墻施工完畢后要在底板上3.55m處安裝倒撐。鋼支撐主要由兩大部分組成：活絡端、固定端和中間段，活絡端施加預應力。

3.3.4 基坑內外的截、排水

（1）地表排水。由于本工程特殊性，本工程地表防排水分為兩部分，分別為地面防排水和結構坑頂面防排水。地面距坡頂2m位置設置一圈排水溝，沿排水溝每隔200m設置一個集水坑;結構坑頂沿冠梁設置一圈排水溝，在東、西端頭各設置1 組沉淀池，在坡底東側設置一個沉淀池，在坡底西側設置一個大型沉淀池。從而保證地表水不倒灌基坑影響邊坡穩定性。

（2）基坑排水。由于在開挖階段，基坑開挖面存在少量的地下水和地表降水，因而需在基坑內設置匯水溝，通過匯水溝將水流匯入集水井，然后使用泥漿泵將水排到基坑周邊的地面排水系統，經沉淀后排入雨水管。

雨季開挖時，縱坡面采用彩條防水布覆蓋，雨水匯集至最低處集水井內用水泵明排至地面排水系統。

基坑分段開挖至基底30cm停止開挖，施工接地裝置。期間，基底暴露面采取噴（抹）1：3水泥砂漿或土工塑料膜覆蓋的方法封閉。每段基坑內設置兩道排水溝，在較低的東西端設置兩個集水井，用水泵明排至結構頂排水系統。

4 監測

工程監測的根本目的是通過真實有效的數據，進而全方位、準確判斷工程的安全現狀，進而正確的指導工程的下一步施工，保證工程的安全進行。同時工程監測為以后的類似工程研究提供一定的借鑒作用，為其提供基礎的參數、數據等，進而建立一套適合于類似地質和工程條件下的理論基礎。

（1）地鐵車站。基坑施工期間通過對基坑內布設墻體測斜、墻頂位移和沉降、坑外水位，支撐軸力、立柱沉降、被保護對象的變形以及其它與施工有關的項目進行監測，高效、全方位的反映其既有現狀，判斷基坑整體穩定性的安全和周邊環境安全，保證地鐵車站基坑開挖順利地進行。

（2）通過對施工監測和第三方監測得到的各項數據的變化趨勢進行分析，結合事先設置的警戒值，判斷當前開挖基坑的風險大小，預測和評價下一步施工的安全指數，對現有專項安全施工方案進行修正，達到科學、高效、安全的效果。

（3）通過對坑外水位的監測，能全面的把控坑外、坑內降水過程中對周邊既有建筑物、管線和基坑本身的影響，及時排除基坑止水帷幕滲漏水險情，防止施工中發生大面積涌砂現象，導致基坑被淹甚至基坑坍塌。

（4）將現場監測分析結果、發展趨勢及時反饋給建設單位、設計單位，使設計單位能根據施工需要，從安全、經濟、高效的角度出發進一步修正施工方案，達到安全、縮短工期、經濟的目的。

（5）本監測工程還將為科研項目服務，監測獲得的數據應用于科研，為今后類似地鐵車站的設計、施工及監測積累經驗，并起到一定的指導作用。

5 結束語

本文通過分析深基坑開挖階段邊坡穩定性的影響因素，結合鄭州奧體中心站在地體車站基坑開挖階段所選取的基坑開挖方式、基坑開挖次序、基坑圍護結構形式及支撐體系和采取的基坑降水措施，介紹了深基坑在開挖施工階段邊坡穩定性控制措施。為以后深基坑工程施工提供指導和借鑒。

（1）深基坑土方開挖前坑內水位必須降到坑底1.5m以下方可開挖，開挖過程中必須遵照“分層、分段開挖，先撐后挖、支撐架設、掛網噴錨要及時，每層開挖深度不超過設計深度”的原則，確保基坑的整體穩定性。

（2）現場施工人員必須嚴格遵照設計文件和技術交底、相關規范進行施工、并且嚴格控制基坑開挖坡度。

（3）基坑開挖階段應按照施工監測方案進行監測，對每天監測報表中的數據進行認真分析總結，如若發現異常，應加強監測頻率，并及時采取相關措施。

（4）制定合理有序的施工流程，優化施工工藝，確保施工的質量。

參考文獻：

[1]朱健，侯海芳，范垚垚，等.軟土地區緊鄰地鐵的深大基坑土方開挖技術[J].建筑施工，2018，4005：656-658+661.

[2]楊欽文，蒲文.深基坑邊坡穩定性及支護技術分析[J].城市建設理論研究：電子版，2014（17）.

[3]鄭強華.地鐵車站明挖深基坑穩定性及變形控制研究[D].重慶大學，2016：10-15.