分倉開挖技術在深基坑土方開挖中的應用

文/齊振宇 李 康 胡承楨

地鐵建設過程中由于房屋拆遷、管線拆改、道路導行等因素影響，會影響施工進度；特別是地鐵車站，一般選址在交通繁忙、人流量大的區域，甚至接建既有大廈、商場，更加大了地鐵車站的施工難度。條件允許的情況下，車站長度在200 m 左右的深基坑多采用成本相對較大、施工工藝相對簡單的明挖+支撐體系的施工方法；不可避免的會對地下敷設的管線造成影響，有些管線由于拆改難度大，會嚴重制約車站施工進度。

基于此，本文提出基坑分倉開挖技術，將整體基坑劃分為兩個或是多個小基坑，合理避開受影響區域，優先施工安全區域，確保施工連續，節約施工工期，保證施工節點。

1 工程概況

天津地鐵4 號線阜道站為地下二層島式站臺，雙柱三跨箱形框架結構，長220.8 m，標準段寬20.7 m，基坑深度17.23～19.16m，采用明挖法、局部蓋挖施工。

基坑圍護結構采用地下連續墻+內支撐的形式；地下連續墻厚800 mm，采用C35P8 鋼筋混凝土；支撐采用鋼筋混凝土支撐和鋼支撐結合。端頭盾構井段基坑設置5道支撐+1道換撐；蓋挖段在東西南面采用φ850 mm@600 mmSMW 工法樁+鋼支撐對頂板進行支護，第一道支撐撐在SMW工法樁冠梁上，第二、三道支撐在地下連續墻預埋的鋼板上，3 道支撐均為直徑800 mm、壁厚16 mm 鋼支撐；②-○14軸標準段支撐為4道C30鋼筋混凝土支撐；○12-○14軸導行路標準段4道支撐，第一道為C30鋼筋混凝土支撐，其余均為鋼支撐，鋼支撐水平間距2.2～3.1 m，最大橫撐跨度為26.6 m，最大斜撐跨度為17.43 m。蓋挖段地下連續墻外側采用SMW工法樁加固，陰角加固采用雙重管高壓旋噴樁，局部地下連續墻接縫采用3根“品”字形高壓旋噴樁止水加固。

2 施工難點

2.1 周邊環境復雜

工程地處天津市中心繁華地段，對安全質量以及文明施工方面要求高。小里程西側為5 層購物中心，距車站主體基坑最近約4 m，地下室下采用φ600 mm鉆孔灌注樁基礎，樁頂標高-2.85 m，樁長22 m；東側為商務樓宇，距車站主體基坑最近約12.7 m，與風道和出入口后期接駁，采用φ800 mm 鉆孔灌注樁基礎，樁頂標高-17.2 m，樁長35.3 m。2 座建筑地下室均已施工完畢。大里程車站西側為臨時停車場，東側為公園。工范圍內地下管線較多，主要有高壓電纜、雨水管、污水管、天然氣管、輸配水管、熱水管、中水管等，對施工影響較大。見圖1。

圖1 車站周邊管線

2.2 施工場地狹小

道路交通車流量較大，如何在保證不斷交的前提下，緊湊合理安排施工場地，分階段的進行場地布置，是確保施工安排順利展開的前提。

2.3 基坑變形控制要求嚴格

深基坑開挖后所引起的基坑周邊地表沉降、水平位移，對周邊建筑物、管線、道路等影響較大。為確?；又苓叚h境的安全，基坑支護結構安全等級為一級，嚴格控制基坑變形和確保深基坑施工安全是本工程施工的重點和難點。

3 分倉開挖施工

3.1 施工流程

大里程地下連續墻施工完成，由于導行路回遷過程復雜、小里程場地電纜拆改以及購物中心一側變壓器遷移等時間不可控，地下連續墻整體封閉工期無法確定。六緯路站地下連續墻已封閉，其盾構接收時間節點已明確，為保證曲阜道站—六緯路站盾構區間的節點工期，在曲阜道站主體結構○14～○15軸之間橫向設置一道封堵墻[1]，采用分倉開挖技術，先開挖大里程一側基坑及完成部分主體結構施工，以便如期滿足盾構始發節點工期要求。見圖2。

圖2 分倉開挖施工流程

3.2 臨時封堵墻施工要點

○14～○15軸位置的臨時封堵墻墻底標高-38 m，頂標高與原圍護結構地下連續墻一致，封堵墻開挖面側每層4 根對撐鋼支撐改為斜撐鋼支撐，冠梁處封堵墻與原地下連續墻之間設置混凝土角撐，封堵墻迎土面側陰角接縫位置采用高壓旋噴樁進行加固止水[2]。

3.3 分倉開挖施工要點

臨時封堵墻施工完成后，進行Ⅰ區土方開挖及主體結構施工，同步進行Ⅱ區管線切改等剩余準備工作。具備條件后，施工Ⅱ區剩余地下連續墻及進行后續各項工序。

3.3.1 Ⅰ區土方開挖

表層土方由基坑北側○14軸封堵墻位置向基坑南側○25軸先破后挖，全斷面推進，其余四層土方按照豎向分層、縱向分臺階[3]的方式，每層土為一級臺階，6 m工作面，開挖坡度1∶1.5，由大里程盾構井向○14軸封堵墻位置按臺階全斷面推進，最終從封堵墻位置采用履帶吊將挖掘機吊出基坑，土方開挖完成后施作主體結構。見圖3。

圖3 土方開挖縱斷面

3.3.2 Ⅱ區（小里程含蓋挖段）土方開挖

1）徐州道恢復交通前土方開挖。①～○12軸表層土開挖由基坑北側①軸端頭墻位置向基坑南側○12軸先破后挖。見圖4。

圖4 Ⅱ區①～○12軸表層土開挖順序

蓋挖段第一道為鋼支撐，首先開挖至撐底50 cm，及時安裝鋼支撐及斜撐；再用挖掘機挖至頂板底標高上30 cm，由人工開挖，施作頂板，蓋挖段頂板模板采用滿堂支架，側墻施工縫位置在頂板底下1.4 m 處。開挖撐下土方時挖掘機位于東側硬化便道上。待頂板強度符合要求后進行土方回填，恢復原徐州道交通。在蓋挖段頂板混凝土養護期間分3 段開挖①～⑧軸第一層土方，待徐州道交通恢復后施作導行路表層土及第一層土方。施工順序：施工段A—施工段B—施工段E。見圖5。

圖5 Ⅱ區①～⑨軸第一層土方開挖順序

2）徐州道恢復交通后土方開挖。施作第○12～○14軸表層土，由基坑○12軸位置向○14軸先破后挖。

整體分層分段挖除①～○14軸第二、三、四層土方，每層開挖順序為施工段A～E。施工段A長25 m，含8道鋼管斜撐及2道混凝土撐；施工段B長27.15 m，含5道混凝土對撐；在施工段B 混凝土支撐施工及養護等強期間，預留核心土施工段E，開挖蓋挖段南側施工段C，長23.75 m，含8道鋼支撐；施工段D為蓋挖段，從B、C 兩端對撐掏挖，長23 m，含8 道鋼管對撐；最后開挖施工段E并施作支撐，長25 m，含4道混凝土對撐。每段開挖坡度不得＜1∶1.5，如此循環，待上一層混凝土強度達到設計強度的100%后，方可開挖下一層土方，每層土方邊坡不得＜1∶1.5，①～②軸、⑨～○14軸鋼支撐段每層挖至支撐下50 cm，②～⑦軸混凝土撐段每層開挖至支撐底標高以上30 cm，由人工清至基底。第一層土方開挖深度4 m，第二層土方開挖深度3 m，第三層開挖深度4.5 m（其中○12～○14軸第三層開挖深度為4.8 m），第四層開挖深度3.4 m（盾構段5.1 m）。II區土方開挖完成后施作剩余主體結構[4]。見圖6。

圖6 Ⅱ區土方分段開挖

4 結論及建議

采用分倉開挖施工技術，順利完成了大里程基坑土方開挖及主體結構施工，有效保證了盾構始發節點。針對復雜工況下的深基坑施工，可充分利用基坑分倉開挖技術，設置臨時封堵墻，進行大基坑到小基坑的轉變，調整施工對措，降低施工難度，保證工程質量，確保工程工期。