地鐵車站明挖深基坑綜合施工技術

李廣都

（中鐵十六局北京軌道交通工程建設有限公司，北京 100000）

1 工程概況

徐州市城市軌道交通2號線一期工程北起新臺子河站，途經二環北路、彭城廣場、江蘇師范大學、淮海戰役烈士紀念園、七里溝、市政府，止于京滬高鐵以西的新區東站。線路長23.9km，設站20座，全部為地下站。本文以姚莊站為主要研究對象，探討深基坑施工要點。

2 基坑開挖的原則

1）選擇具有時空效應的開挖技術，依照對施工過程實時監控工作，需不斷優化實際施工的安全性參數。遵循力學結構特征，施工時進行分層和分塊挖掘，防止出現偏壓的現象，對于橫向放坡的施工要按照實際土壤情況，結合各種地質條件，確定安全施工坡度，并對其采取支架穩定，減少出現結構惡化變形，保證周圍土壤結構環境的穩定性[1-2]。

2）開挖時，嚴格按照穩定性力學特征設計好的位置依上下分層結構采取行動，且每一環節都要挖掘填充，有鋼支撐。

3）最大可能減少兩側土體數量和圍擋建筑結構的裸露時間，且施工后需及時加裝鋼進行支撐穩固。要防止出現在同一土況下挖掘過量的情況，未支撐土體結構時不能采挖下層的土方。

3 開挖程序及方法說明

3.1 土方施工概況

施工開始時要響應時空效應，及時使用鋼架進行支撐，注意豎向要分層，縱向要分段，并保持坡度，使用挖掘機挖出土壤時及時填補支撐。在基坑開挖時，遵循由東向西的挖掘順序，橫向上使用兩側對齊的開挖方法，此舉可有效減少挖坑的時間，加快施工進度。在每一層土方挖掘到支撐下方50cm時需及時放置鋼進行支架撐立，然后再進行下挖，如此循環直到最底部。

3.2 基坑開挖施工流程

3.2.1 土石方開挖施工

土石方開挖施工工藝流程如下：圍護結構施工→測量放線→開挖到第一次開挖面→冠梁及第一道混凝土支撐→開挖到第二次開挖面→第二道鋼支撐→開挖到第三次開挖面→第三道鋼支撐→底層土方開挖→人工清底、驗槽。

3.2.2 車站基坑縱向開挖

車站開挖時，施工參數要嚴格按照坡度和臺階寬度、多層土方總坡度等因素保持在1：3內。為保障挖掘工作后的整體施工環境穩定，每次施工作業時平臺需要保留2～4根支撐住土塊的寬度，保障施工期間的排水環節，并在作業平臺采取3%的數值安裝排水坡。在進行基層挖坑工作時，要嚴格選擇符合規范要求的坡率，防止邊坡穩定性不夠而出現安全隱患。

使用標準配套的施工工具時，需根據開挖的原則要求規范性工作，并在上層土方縱向挖掘長度基本滿足整體坡度要求時才進行下一步的土方挖掘工作[3]。在對姚莊站進行施工時，基坑采用先按豎向分層，再縱向分段，進而分出臺階的方法展開挖掘，且是從工作面放大坡度開始，如果實施的坡度不符合安全要求，則使用挖掘機在原有基礎上開挖，并將其裝入自卸汽車運輸出施工場所，而對那些基坑開挖后期積存的土塊，則使用碼頭吊和匹配挖掘機進行協調裝土的工作。

按照鋼的位置支撐設置，在姚莊站要從豎立的方向分出層次，從大層開挖，再在由東向西的方向分出層次進行挖掘，保持每一層施工后的高度要高于支撐面最底部50厘米，再及時進行裝放支撐等標高放樣的工序，為支架的安裝做足準備。

3.3 土方開挖的一般方法

1）第1層。從地面到灌水底部（或第一個鋼支架底部）的高度約1～3m，用挖掘機直接挖掘，再由運輸車運輸出土。

2）第2～8層逐層使用臺階法開挖。挖掘機開挖時，由土石方運輸車直接運輸土石方。在每一層的樓梯處裝配挖掘機一臺，并在地面底板旁裝配碼頭起重機一臺。每臺挖土機挖出這一層土方，然后向南拋擲，地面碼頭側的起重機將土方裝載到車上。臺階法開挖具有較高的開挖效率，全部挖掘機進行輔助作業，日開挖量達600～1000m3，并滿足基坑土方工程的安全要求。

3）在對車站底部剩余土開挖時，需采用縱向進行分段，水平進行分層的方法，挖掘到末端時，只有一些底板土方，再使用挖掘機挖土，把基坑剩下的土塊用裝卸機搬運。

3.4 淤泥質地層施工方法

基坑挖掘時，土方大部分是淤泥和含水多的粉土，需要采用在水平方向分出層次，把土塊撐開后開挖，使用碼頭吊機出土等挖掘方式。當姚莊站挖掘到4～8m時，大部分到了淤泥層，這一地層的承受能力不能夠支撐起沉重的挖掘機，只能用長臂挖掘機在外面操作。

從坑的一端挖掘到另一端，應先在相應位置開挖水平支架安裝空間，然后灌注混凝土或架設鋼支架。混凝土支架達到設計強度，鋼支架預應力后，用小型挖掘機連接碼頭，垂直開挖土建，開挖至每層土建深度，根據底板鋼支撐到頂板的高度或實際情況確定底板。

4 施工監控量測

4.1 監控量測方案

監控量測包括保護結構的水平變化、保護結構的橫向變形和土體的變形、水壓力、保護結構的土壓力、地面沉降等。

4.2 控制標準

1）防護結構的水平位移和沉降超過警戒值（警戒值為底板坑開挖深度的2‰，控制值為底板坑開挖深度的2.5‰），通知有關部門提高測量頻率，組織技術人員對施工要素進行分析，調整支護參數或采用地層加固措施，確保防護結構穩定；超過最大控制值，停止施工，專人組織施工過程，調整措施，保護結構，然后再恢復施工。

2）地面沉降速度過快（報警值為10mm，警戒值為20mm，最大控制值為30mm），應提高監測頻率。必要時，責令有關部門停止運行，檢查加固支護基礎，加強對巖層的防治，確保施工安全。

3）周圍建筑物地基和地面沉降過大時，應及時采取措施，加固底板周圍的地層。

4）當建筑物變形到接近報警值（報警值為10mm）時，應增加檢測頻率，另外，根據試驗結果，快速調整支護參數或加強地層。當達到警戒值（邊界值為20mm）時，通知監理及上級主管部門，必要時在已有建筑物的基礎上采取加固措施。

5 結語

根據基坑工程的監測數據和最終結果以及基坑施工過程中的安全狀況，工程的地下結構頂板、拆除支護、地下管線及周圍建筑物地基沉降變形均在安全控制范圍。由此可見，基坑支護結構工程的實踐是成功的。