車站深基坑土方開挖施工技術

張 培

（中鐵十八局集團有限公司 天津 300222）

1 工程概況

翠湖車站位于華山西路與華山南路交叉口以北，車站東側是云南省財政廳（8層砼樓房，距離基坑約16.14m），西側是昆明市第二中學華山校區（6層砼樓房，距基坑約14.28m）、市婦幼保健院（7層砼樓房，距離基坑約7.9m），東南側為云南省公路工程咨詢公司（8層砼樓房，距離基坑約15.11m），西南側為五華區政府，車站通道出入口位于省財政廳停車場及五華區政府院內。車站采用地下三層島式站臺站形式，站臺寬度為13m，車站中心里程為右DK6+839.828，設計起點里程為右DK6+764.728，終點里程為右DK6+925.528。車站總建筑面積為17011.82m2，車站主體外包長度為160.8m，標準段外包寬度為22.7m（中心里程處），基坑深度28.69～32.05m，車站中心里程覆土厚度約3.44m。車站共設4個出入口，其中2個為預留，2組風亭。車站兩端接盾構區間，設置盾構井，小里程盾構井為圓通公園站～翠湖站盾構區間的始發井，外包寬度為29.2m；大里程盾構井為翠湖站～五一路站盾構區間的始發井，外包寬度為29.6m。車站主體采用半蓋挖順作施工，主體基坑圍護結構采用1.2m厚地下連續墻+內支撐；內支撐第1、4道采用鋼筋混凝土支撐，第2、3、5、6道采用φ800（t=20mm）鋼支撐。

2 總體施工部署

主體基坑在地下連續墻、格構柱、抗拔樁、降水井等工序施工完成后，在基坑開挖前20d采用內井點對坑底進行預降水、疏干，待降水井抽水試驗檢測合格后，再進行土方開挖。開挖第一層土方至第一道混凝土支撐底，然后施工冠梁及第一道混凝土支撐，待冠梁、第一道混凝土支撐強度達到設計要求，并通過基坑開挖條件驗收后進行混凝土支撐以下土方開挖。每層土開挖時，均采用放坡開挖，先挖非蓋板區土，在逐步分層開挖蓋板區土，蓋板下方土方開挖，需先用小型挖掘機將土轉至非蓋板區，每層土開挖至內支撐下50cm后安裝內支撐體系，待支撐安裝好后，再開挖下一層土體。基坑開挖由第一倉向第四倉、第五倉向第八倉分開挖施工，充分利用時空效應，采用“縱向分段，豎向分層”的方法施工。豎向土層提升采用2臺45t桁吊提升，土斗為18m3。翠湖站主體基坑全長160.8m，總體施工順序為：先進行圍護結構施工，再開挖并支撐，最后施工主體結構。主體標準段挖深約30.034m，端頭井挖深約32.04m，土方開挖計劃分8倉。

冠梁及第一道混凝土支撐施工完成后，分倉分層開挖基坑，同時分別施工第二、三、四、五、六道支撐，最終開挖至基底。開挖設兩個工作面，從第一倉向第四倉、第五倉向第八倉分開進行。豎直方向根據基坑縱深遵循“豎向分層、縱向分段”的原則由下至上分段分層。基坑開挖時，第二道支撐上采用小挖機配合大挖機臺階式向上倒土，然后在地面上直接挖出裝車。第二道支撐下采用小挖機配合45t桁吊開挖，垂直運輸至地面，直接裝車，運送到棄土場。利用桁吊將小型挖掘機吊出，最后人工清底剩余的300mm厚土體到基底標高，完成基坑土方開挖。坑內土方開挖共投入2桁吊、4臺大挖機和2臺小型挖機開挖。

3 基坑土方開挖施工技術

3.1 基坑土方開挖原則

翠湖站土方開挖前首先對地連墻按照20%的比列檢測墻身完整性，檢測合格后施工冠梁及第一道砼支撐，在冠梁混凝土達到設計強度要求后在進行土方開挖，基坑開挖時，隨時根據監測結果不斷進行施工參數的調整和優化，鋼支撐在基坑開挖后8 h內架設完畢并施加預加力；向下開挖至地下基底后，及時施作綜合接地網，并在24h內澆筑混凝土墊層；至基底后，10d內做好該段底板，以減少圍護結構變形，確保周邊環境穩定。

3.2 施工流程

坑內降水、排水→基坑冠梁施工→第一道支撐土方開挖→施工第一道支撐（軸力測點布設）→基坑開挖至第二道支撐底以下500mm→架設第二道鋼支撐（軸力測點布設）→基坑開挖至第三道支撐底以下500mm→架設第三道鋼支撐（軸力測點布設）→基坑開挖至第四道砼支撐底下500mm→架設第四道砼支撐（軸力測點布設）→基坑開挖至第五道鋼支撐底下500mm→架設第五道鋼支撐（軸力測點布設）→基坑開挖至第六道鋼支撐底下500mm→架設第六道鋼支撐（軸力測點布設）→基坑開挖至第七道鋼支撐底下500mm→架設第七道鋼支撐（軸力測點布設）→第七道鋼支撐下土方開挖→基坑清理→基坑底變形測點布設→開挖完成。

3.3 基坑土方開挖順序

（1）總體開挖施工順序。根據翠湖站基坑施工籌劃，主體基坑開挖第二道支撐以上擬從一端（小里程端）向另一端（大里程端）施工；第二道支撐以下部分：分兩個開挖面，第一個開挖面從一端（小里程端）向中間（第四倉）開挖，另一個開挖面從一端（大里程端）向中間（第五倉）。基坑土方開挖順序見圖1、圖2。

圖1 翠湖站第二道支撐以上主體土方開挖順序圖

圖2 翠湖站第二道支撐以下主體土方開挖順序圖

（2）平面開挖順序。第二道支撐以上土方開挖順序：先開挖主體北端第一倉非蓋板部位，然后開挖第一倉蓋板部位，架設第二道鋼支撐，再依次開挖第二倉、第三倉、第四倉、第五倉、第六倉、第七倉、第八倉并架設支撐，待第八倉施工完成后，進入第二道支撐以下土方開挖。

第二道支撐以下土方開挖順序：同時開挖主體北端第一倉及第八倉非蓋板部位，然后開挖第一倉和第八倉蓋板部位，架設第一倉、第八倉第三道鋼支撐，再依次放坡開挖第二倉、第三倉、第四倉、以及第八倉、第七倉、第六倉、第五倉土方并架設支撐，依次循環，直至開挖至基底。

（3）縱向開挖順序。在縱斷面上，采用從由一端（第一倉）向中間（第四倉）和另一端（第八倉）向中間（第五倉）、由上至下、分層分段階梯狀推進的開挖順序。首先開挖基坑表層土施做砼冠梁及第一道砼支撐，待砼冠梁及砼支撐達到設計強度后開挖下方土體。下方土體以1:1.5的坡度放坡分層開挖，層與層之間設有平臺，平臺寬度大于5m，以此類推，逐層逐段以階梯狀由端頭井向標準段（標準段向端頭井）推進，直至完成整個基坑的土方開挖。在開挖過程中應先撐后挖，并及時跟進主體結構的施工。見圖3。

圖3 基坑分層分段開挖示意圖

（4）豎向開挖順序。在豎向上，每次開挖深度為每道支撐下方0.5m（第四道混凝土支撐位置開挖至梁底以下5cm），當最后一層土體開挖至基底以上300mm時，停止機械開挖，完成驗槽后人工開挖至基底標高。基坑開挖過程中，為檢驗圍護結構滲漏水情況，加強圍護結構滲漏水預防工作，確保基坑開挖安全，對地連墻接縫處進行掏槽驗縫制度。掏槽驗縫方式采用寬度1 m，深度1.5 m的楔形，掏槽方法采用機械掏槽，按開挖分層、分段情況進行調整。當掏槽時發現圍護結構漏水漏沙，立即用黏土回填楔形槽。此階段采取用基坑外側引孔注漿，注漿材料為水泥漿和水玻璃的混合漿液。

3.4 基坑土方開挖方法

根據施工總體布署，結合劃定的施工場地、施工組織，車站基坑擬由一端頭井（小里程）向中間（第四倉），另一端頭井（大里程）向中間（第五倉）開挖，土方完成后隨即施工主體結構。受場地條件限制，施工機械、臨時便道設置在車站主體結構的西側。

開挖時，采用大挖機進行出土，基坑內設1臺小型挖掘機、1臺大挖機、配合倒土（單個工作面），分層進行土方開挖。

土方開挖施工至后期，當挖掘機沒有足夠的空間進行施作時，換用伸縮臂挖機將土方垂直調運至地面，存放到臨時渣土池內，夜間由挖機裝車運至渣土場。

（1）表層土方開挖。由基坑端頭井（小里程）向另一端頭井（大里程）開挖，根據砼支撐、冠梁頂標高采用放坡開挖，采用挖掘機直接挖土，自卸汽車運土，行車路線用硬土做適當的鋪墊。第一層土方挖到支撐梁底以下5cm，同時施工冠梁及第一道砼支撐。

（2）第一層土方開挖。冠梁及第一道支撐達到設計強度后進行第一層土方開挖，第一層土方開挖深度約為6.5m（分兩次開挖），縱向放坡為1:1.5，橫向放坡為1:1.5。開挖配合支撐架設由一端頭井（小里程）向另一端頭井（大里程）開挖，一般以6m為一開挖段，以便及時施工鋼圍檁和架設鋼支撐。

（3）第二層土開挖。第二層土方開挖深度約為6m（分兩次開挖），縱向放坡為1:1.5，橫向放坡為1:1.5，開挖配合支撐架設由一端頭井（小里程）向中間（第四倉）和中間（第五倉）向另一端頭井（大里程）開挖，一般以6m為一開挖段，以便及時施工鋼圍檁和架設鋼支撐。

（4）第三層土開挖。第三層土方開挖深約4.85m（分兩次開挖），縱向放坡為1:1.5，橫向放坡為1:1.5，層與層之間設臺階為不小于10m，開挖配合支撐架設由一端頭井（小里程）向中間（第四倉）和另一端頭井（第八倉）向中間（第四倉）開挖，一般以6m為一開挖段，以便及時施工鋼圍檁和架設鋼支撐。

（5）第四層土開挖。第四層土方開挖深約4.4m（分兩次開挖），縱向放坡為1:1.5，橫向放坡為1:1.5，層與層之間設臺階為不小于10m，開挖方法與第三層土方相同。

（6）第五層土開挖。第五層土方開挖深約3.5m，縱向放坡為1:1.5，橫向放坡為1:1.5，層與層之間設臺階為不小于10m，開挖方法與第四層土方相同。

（7）第六層土開挖。第六層土方開挖深約3.28m，縱向放坡為1:1.5，橫向放坡為1:1.5，層與層之間設臺階為不小于10m，坑底保留200～300mm厚土層用人工挖除整平，人工配合撿底，防止坑底土擾動，并合理確定土體回彈超挖量。基坑清理后，及時布置基坑底變形觀測點。

3.5 基坑排水

基坑土方開挖過程中，采用疏干井降水。本工程基坑內共布置降水井19口，排水管溝的排水能力需要達到排水量的要求。

（1）沿基坑周邊設置排水溝和擋水墻，并在排水溝中設置集水井將大氣降水匯集后排至集水井中或施工排水溝內匯入市政管道排出。

（2）基坑中間明排水，基坑低洼處將匯集明水，此時應設置臨時集水井，采用污水泵將明水排入坑外排水網道中。

3.6 基坑驗槽

基坑開挖至距基坑底30cm后，組織建設單位、監理單位、設計單位、勘測單位、總包單位等進行基坑驗收，改用人工開挖至基底，及時封底，盡量減少對基底土的擾動。

4 結 語

基坑開挖過程中嚴格控制坑邊堆載，在不進行開挖作業時重型設備嚴禁停放在基坑邊，可停放在已完成結構施工的路段，基坑縱坡坡頂嚴禁堆載和停放重型設備，以防出現滑坡。在施工中沿基坑壁四周做內凈空300mm×300mm截水溝和臨時排水溝，與市政排水管網接通，用來防止坑外水進入基坑。蓋板下土方開挖時應增加施工照明，確保足夠的施工亮度，滿足施工安全需求。基坑開挖過程中應保證格構柱兩側對稱開挖，受力平衡。確保基坑開挖科學合理，達到預期要求。