地鐵車站超深基坑開挖施工技術

付天善

（中鐵十一局集團第四工程有限公司，湖北武漢 430000）

地鐵車站基坑開挖容易受到現場地質及水文、周邊現狀建（構）筑物等多重因素的影響，且此問題在超深基坑中體現得更為明顯，缺乏合理的施工技術以及控制措施時易誘發質量乃至安全層面的問題[1]。對此，必須合理應用施工技術，以安全為前提，高效完成超深基坑的開挖作業。

1 工程概況

某建筑工程占地面積6.4 萬m2，其中基坑施工量較大，面積超5 萬m2，屬超深基坑。根據施工進度安排將基坑劃分為3 個區，先在1、3 兩區交界部位修筑地墻，通過該結構將基坑分為兩塊。基坑呈多邊形布置，地下共5 層，其中地下5 層為地鐵車站，該建筑的建成將使基坑被分為南北兩塊。地鐵車站的基坑開挖深度較大，達到28.38m。

2 基坑圍護方案

圍護結構由7 道支撐共同組成，其中低座酒店外側基坑采用的是鋼筋混凝土支撐（此處共布設4 道），-19.60m 以下的部分設置鋼筋混凝土（此處共布設2 道，即第5、6 道），剩余一道布設在端頭井處，采用的是φ609 鋼管支撐結構。通過各道支撐的聯合應用構筑完整、穩定的圍護結構體系。

地墻施工期間，通過二軸攪拌樁的設置起到加固槽壁的效果。根據加固要求確定合適的加固深度，即地連墻導墻底至地面下深度10m。待地墻成型后，通過SMW 工法的應用實現對土體的加固處理，樁徑按850mm 控制。對于相連地墻間所形成的間隙，該部分利用φ1200mm 旋噴樁加固并形成500mm 的搭接量，以全面保證樁體間的穩定性。

3 地質及水文條件概述

勘察資料表明，基坑施工現場第⑦1層砂質粉土較為特殊，該處的埋深較大，同時標高具有較明顯的波動，屬第一承壓含水層。第⑦與第⑨層存在較為密切的水力聯系，該部分可以歸為第1-2 含水層直通區，水力干擾因素較多，破壞性作用較強。

4 超深基坑開挖施工的主要難點

（1）作業空間有限，施工可控性差。施工現場較為狹窄，受2區南塔樓開挖的影響，水廠沉淀池已經出現較為明顯的沉降現象（達到15mm 以上），此時以何種方式減小對水廠的影響是關鍵的施工難點。

（2）取土難度較大。根據前述的圍護結構設置方案可知，超深基坑施工中共設置7 道支撐，其中以第五道較為特殊，需在該處的端頭井處利用蓋挖法施工，不利于取土工作的順利開展。

（3）降水難度較大。在該超深基坑施工中，最深挖土量達到-29.27m，該深度范圍內存在第一承壓含水層，即開挖時將穿過該含水層，則必然容易引發水力條件受破壞的情況，此時如何降水為關鍵的施工難點。

5 超深基坑開挖施工技術

5.1 基坑開挖與支撐措施

（1）-19．90m～自然地面。對應施工范圍為第一道支撐～墊層部分。盆式挖土，將基坑劃分為8 個作業區塊，分別組織開挖和支撐作業。在現場配備3 臺加長臂取土裝車，具體如圖1 所示，此外中挖機3 臺0.8m3斗挖土、3 臺0.4m3小挖機掏土。隨開挖進程的推進，待進入第三次挖土環節時，沿地鐵E 型地墻兩側2m的土方采取的是分批次開挖的方法，共2 批，各自分別有2m 的開挖深度。其他區域繼續分為8 個區塊，有序施工。

車站外南側有電梯井深坑，該部分比底板墊層低5.45m，考慮到周邊環境的穩定性要求，在南側底板墊層成型后再安排電梯井深坑的開挖作業，同時施作墊層。在該施工流程下，可以安排更多的人員高效綁扎電梯井深坑鋼筋，以便給后續施工爭取更充足的時間[2]，先行澆搗電梯井的混凝土，此時自開挖到澆筑結束所持續的時間僅為4d，一方面可以有效減小地墻的變形量以及周邊環境的受擾程度，另一方面則發揮出勞動力優勢以達到縮短施工時間的效果。

圖1 長臂取土裝車

（2）-29．27～-19．90m 的開挖。對應施工范圍為第五、六道支撐和車站底板墊層。端頭井范圍內的挖土深度較大，該部分先施工局部永久樓板并利用蓋挖法組織開挖作業。永久樓板的厚度達到900mm，經計算后每1m2所對應的重量達到2t 多，鑒于蓋挖施工跨度大、立柱樁數量較少的特點，分兩次完成該樓板的施工。先施工底部400mm 厚樓板，期間于該處預埋14@500mm×500mm 拉鉤，此舉目的在于利用該拉鉤實現與上層樓板的穩定連接。在該400mm 厚的施工中先開挖至-21.55m，澆筑C20 混凝土墊層（厚度按150mm 控制），搭設排架，鋪設平臺板并于該處預留灌漿孔（供后續灌漿施工使用），此后綁扎鋼筋/澆筑混凝土。

圍護結構挖土施工采取的是先中間后兩邊的順序。根據現場空間分布關系可知，車站的東西兩側均在棧橋下，難以用履帶式抓斗完成取土作業，考慮到此方面的局限性，在中間開挖工作落實到位并且設置支撐后，于西南側設2 根斜撐，并從兩側開始挖土逐步向中間推進。

六道支撐的布置方向并未完全平行，且僅配置較少數量的取土口，此時對第1～4 支撐的原設計方案（井格式布置）做出優化，將布設在車站中間區域的支撐改變棱形布置的方式，并在不影響施工質量的前提下縮小蓋挖樓板的施工面積，留設2 個取土口；除此之外，針對局部水平支撐尺寸間距做適當的優化。

第6、第7 次挖土深度分別為-26m、-29m，在該大深度開挖的背景下，常規的加長臂挖土方式已經缺乏可行性，難以滿足高效取土的要求。對此，在現場配備2 臺1m3的履帶式抓斗，在基坑內配備2 臺0.8m3的中挖機和4 臺0.4m3的小挖機，兩類挖機協同作業，共同參與到土方駁運過程中，形成有條不紊的施工環境。根據支撐的尺寸設計要求，第6 道支撐凈高僅為2m，顯然難以滿足挖機順暢通行的要求，因此采取人工挖土的方法，但開挖工作量較大，為提高施工效率，對第6 道支撐的高度做出調整，降低500mm，并且不再設置第7 道支撐。對于端頭井的土方，將該部分劃分為5 塊，分別組織開挖作業，每完成一次挖土施工后，隨即設置30cm 厚的墊層支撐，通過此方式盡可能縮短地墻的暴露時間，避免地墻大范圍變形的情況[3]。

待車站外南北底板均成型后，進入B3 層結構樓板施工環節。第四道支撐后拆，但該結構中有部分與豎向結構形成重疊的關系，由此加大施工難度。對此，支撐先分塊鑿斷，隨后再將其與豎向結構的柱、墻兩部分同步澆筑混凝土，通過此途徑恢復第四道支撐，保證該結構的完整性。開挖施工如圖2 所示。

圖2 開挖施工

5.2 降水施工方案

疏干井（38 口）與降壓井（17 口）聯合降水，切實解決水體干擾問題。疏干井實行的是深井井點降水的方案，降壓井按照φ600的孔徑標準建設成型，并配套過濾器。開挖至第三道支撐時組織抽水試驗，用于驗證降水方案的可行性。結果表明，降壓井降水停止5min 后水位恢復17%，30min 時則達到46%。

5.3 監測結果分析

低座酒店外側基坑墻體的變形表現為拋物線的型式。在各道鋼筋混凝土支撐結構中，第3 道支撐的軸力處于最大狀態，即6773kN，相比于設計軸力（5800kN）偏大；并且從實際監測結果來看，各支撐的實測值通常高于設計值，幅度達到10%～20%。立柱樁的隆起量最大達到16mm，而在底板混凝土施工以及上部結構施工兩個階段，雖然仍有隆起現象但具有隆起量減小的變化特點，土體卸載時基坑內土體反彈，后續經過加載后再次出現下沉的情況，此方面的表現與圍護結構的設計要求一致。

6 結語

綜上所述，在大中型城市人口逐步增加的城市發展浪潮下，地鐵工程的建設進程也應當持續推進，為市民提供更加便捷的出行服務。在地鐵交通大體系中，地鐵車站深基坑屬于重難點施工內容，施工期間的干擾因素以及不可預見因素均較多，文章結合工程實例對具體的開挖技術展開探討，提出一些關鍵的技術要點，希望可以為同仁提供技術參考。