地鐵車站軟土深基坑施工技術研究

文∕凹兆明

1 前言

地下障礙物、軟土地基、豐富的地下水、周邊保護建筑物往往會對地鐵車站軟土深基坑施工造成直接影響，這些影響在施工安全、質量、進度等方面均有著直觀體現。為盡可能保證地鐵車站軟土深基坑施工的順利推進，本文圍繞該課題開展了具體研究。

2 工程概況

以佛莞城際鐵路長隆站為研究對象，該地鐵車站全長535m，前后接隧道盾構區間。工程主體結構基坑采用地下連續墻+內支撐的支護形式，地下連續墻采用工字鋼接頭，厚度為800mm。車站基坑標準段存在約20m 的開挖深度，車站覆土厚度、端頭井基坑開挖深度分別為3.5m、22m，施工采用明挖順做法，設4道支撐[1]。

3 地鐵車站軟土深基坑施工難點

長隆站位于廣州市番禺區鐘村鎮，以漢溪大道為界限，涉及用地范圍為漢溪村，車站站臺中心里程DK5+195，車站基坑開挖范圍DK4+840～DK5+375，全長535m。本項目在施工過程中面臨諸多難點，主要表現為：

3.1 施工范圍內的管線情況復雜，現場污水、雨水與電力管線交錯分布。

3.2 在車站主體范圍內僅有漢溪村現有道路，在施工過程中會對當地的交通產生影響，所以在施工中需新建一條道路，并在施工后恢復。

3.3 由于現有房屋與基坑右線的距離近，因此需要密切觀察施工期間的房屋沉降現象；項目距離高壓電塔及新光快速路距離基坑左線較近，施工過程可能引發沉降現象。而根據地質勘察結果可知，項目所在地區存在不良地質，包括：

3.3.1 素填土。本標本施工范圍內分布著大量素填土，該土壤的結構松散，不利于施工。

3.3.2 軟土。軟土主要為淤泥質黏土，呈流塑～軟塑狀，此類土壤具有壓縮性高、孔隙度高的特點，觸變性差，穩定性不理想。

4 地鐵車站軟土深基坑施工技術的具體應用

4.1 地下連續墻施工

根據提供的水準點、導線與基準點等，下現場內布設施工測量的水準點與控制點，當監理檢驗無誤后即可放樣。在施工過程中，隨時對基準點做復測，避免出現位置偏差。

本項目中根據工程特點，在導墻制作中選擇了“┓┏”型整體式鋼筋混凝土結構，其中的關鍵數據包括：導墻頂口高出地面0.2m，凈寬比連續墻厚大5cm，頂部的寬度為3m，控制深度3m。施工中使導墻腳穩定的坐落在泥土上，避免出現漏漿等問題；同時，導墻的寬度、深度、垂直度等都應該滿足施工要求，嚴格按照圖紙控制主要結構物的監督情況。期間墻面與縱軸線的間距誤差應小于等于10mm，內外導向間距誤差應小于等于10mm，垂直度所允許的最大誤差值為2/1000；同時，在整個施工過程中，還應將混凝土地面與素混凝土墊層緊密貼實[2]。

施工中選擇跳槽施工方案，期間為確保連續墻成槽順利進行，在轉彎導墻位置沿軸線外放大于等于0.2m，先對轉角位置的“L”型墻進行施工，再施工相鄰段，導墻的詳細結構如圖1 所示。

圖1 案例工程的導墻結構

在成槽過程中應制定嚴格的質量控制規范，重點內容包括：

4.1.1 項目中的成槽機應具有糾偏裝置，以確保駕駛人員有效控制抓斗的下放過程。

4.1.2 成槽過程中，操作人員應注意施工細節，維持槽壁結構穩定，包括：抓斗插入導墻時應做到輕放慢提，避免因為泥漿波動而影響土層穩定性；在成槽期間，懸吊抓斗鋼索依然要維持緊張狀態，保障挖槽的垂直精度。

4.2 為保證施工給周邊環境和基坑帶來的影響降到最低并確保工程質量，地下連續墻施工主要圍繞四方面要點展開：

4.2.1 地下連續墻施工采用液壓抓斗成槽、泥漿護壁、導管法灌注水下混凝土，并基于抓銑結合工藝完成一期槽段成槽，使成槽垂直度和施工效率可得到兼顧。無需重復多次直上直下的銑槽機施工能降低土體受到的影響，而一次銑槽至槽底對周邊變形帶來的影響也能降到最低。成槽接收后不應立即開展混凝土澆筑，而是需要在前一幅槽段接口使用特制的接頭刷反復多次刷洗，以此將夾泥夾砂去除，不僅能更好的保障接頭施工質量，還能使基坑變形受到的墻縫、墻體滲漏影響得到有效控制。

4.2.2 科學開展材料堆放和機械設備布置，同時對施工流程進行科學安排。機械設備和堆載不得在成槽時存在于槽壁附近，以此能夠有效控制好這類物體對槽壁產生的附加應力，且振動也能得到有效控制。考慮到導墻附近存在頻繁活動的銑槽機、汽車式起重機（400t）等大型機械設備，護壁采用優質泥漿，材料選擇鈉基膨潤土（200 目）；泥漿的液位需要在成槽時嚴格控制，補漿需基于液位下落及時開展施工，以規避塌方問題。對于距離建筑物較近之處，則需抬高泥漿液面，并在規范允許的前提下適當提高泥漿密度，以此能夠增強槽壁穩定性、減少周邊變形受到的塌方影響[3]。

4.2.3 鋼筋籠吊放。鋼筋籠在加工平臺上一次焊接加工成型，并由1 臺150t 吊車和1 臺80t 履帶吊配合用“抬吊法”整體下放入槽；但由于工程使用較重的鋼筋籠，因此不僅需要在制作鋼筋籠時合理配置強度足夠的桁架鋼筋，同時還需要嚴格控制焊接質量。對于較長的鋼筋籠來說，施工應分節吊裝進行施工；對于構造鋼筋籠的下節，則需焊接連接2 節鋼筋籠。為提升焊接速度，施工采用增加焊接人員的方式，周邊影響和槽段暴露時間可由此得到有效控制。

4.2.4 科學開展混凝土澆筑，并適當增加混凝土的和易性，同時嚴格控制初凝時間，以此保證混凝土施工質量。在具體施工過程中，對混凝土初凝和導管上拔時間間隔進行嚴格規定，以此規避了初凝后過長導管難以拔出問題，同時還為施工質量控制提供了支持。

4.3 精細化分層分塊開挖施工

為了更好開展深基坑軟土施工，工程在精細化分層分塊開挖施工中投入了大量資源和精力；對于車站位移變化最為敏感的基坑開挖時間段，施工做到了隨挖隨撐，具體施工可細分為兩部分：

4.3.1 強化工序銜接與管理，通過結合“時空效應”理論嚴格控制變形，使工程得以嚴格落實分層、分段挖土。分小段的土方開挖每段根據平面2～3 根支撐劃分，以此做到隨挖隨撐，每層按照剖面每1 道撐劃分，并保證開挖施工的穩、準、快；通過對各種情況的充分考慮，做好策劃，即可保證施工質量，如編制圍護變形過大情況下的應急措施、合理設置降水井的保護措施等，使得突發狀況帶來的影響降到最低。支撐施工需要在完成土方開挖后立即開展，通過對施工的準確控制，可有效減少重復勞動；同時，施工過程還需要基于間距設定支撐軸力，以此穩定變形，減少基坑暴露時間，提升開挖效率。

4.3.2 每層土方變形控制要求的分解。在具體施工過程中，每層土方開挖可按照理論推算圍護變形理論值，通過將該理論值分解至每塊土方獲得基坑開挖的控制指標，具體涉及層厚、標準段累計控制值、端頭井累計控制值。

4.4 鋼支撐自動應力補償施工

在工程的深基坑軟土施工過程中，基坑共設置支4 道，其中混凝土支撐為第1 道支撐，其余為第2 道鋼圍檁及鋼支撐、第3 道鋼圍檁及鋼支撐、第4 道鋼圍檁及鋼支撐。作為典型的軟土深基坑工程，工程存在較高的基坑變形控制要求，因此工程選擇了自動伺服鋼支撐系統用于鋼支撐的所有對撐中，基坑變形可在系統支持下協助控制。深基坑鋼支撐上的鋼支撐自動伺服系統可監測鋼支撐軸力，同時DCS 系統根據設計應力值可自動減少或增加軸力。鋼支撐軸力補償執行系統由千斤頂、鋼支架平臺、鋼箱體組成，能夠自動監測支撐軸力并自動補償。對于不同的挖土工況，支撐軸力及地下連續墻受力情況并不一致；此時多次軸力配合施加極為關鍵，它能夠保障最小化的基坑位移變形。結合相關研究和具體實踐，工程最終確定了軸力加載的方式，具體可分為三個部分：

4.4.1 施加鋼支撐預加軸力。部分安裝完自動伺服系統鋼支撐后，整個支撐體系未形成前，每1 段圍護體的施工需要施加支撐預加軸力。

4.4.2 施加鋼支撐初始軸力。安裝完整段圍護體系后，自動伺服系統鋼支撐施加初始軸力。

4.4.3 施加鋼支撐的復加軸力。基坑形成1 道鋼支撐后，開展下挖施工；在到達指定標高后，如果安裝形成下一道鋼支撐，則需要施加上一道鋼支撐的復加軸力；如果未形成下一道支撐體系，則需存在較大的復加支撐軸力，同時形成后需將其適當減小。

5 結語

綜上所述，地鐵車站軟土深基坑施工技術的應用需關注多方面因素影響。除此之外，為更好地優化地鐵車站軟土深基坑施工，科學化的施工模擬和技術交底工作也需要得到重點關注。本文涉及的地下連續墻施工、精細化分層分塊開挖施工等內容，為施工提供了可行性較高的技術應用路徑。