地鐵車站明挖基坑施工技術研究

劉小琦，張宇明

（中國水利水電第十一工程局有限公司，鄭州 450000）

1 引言

縱觀地鐵車站施工全流程，基坑施工屬于重要環節，但由于現場施工條件復雜多變、施工工序豐富，易出現質量或安全問題。因此，需要加強對基坑施工技術的探討，根據地鐵車站基坑工程的實際情況選擇適宜的施工技術。其中，明挖法是地鐵車站基坑施工中的常見方法，加強對此項施工工法的分析具有必要性。

2 工程概況

深圳市城市軌道交通12號線土建五工區，包含3站4區間，全長6 757.59 m。其中，黃田站基坑開挖深度16～21 m，采用了明挖順作法，開挖時間安排在圍護結構封閉且地連墻、冠梁等相關支護結構建設成型后。以分段、分層、分區、對稱的基本方式進行基坑開挖，根據現場地質、環境條件合理控制安全坡度，在安全的前提下精準開挖到位。

3 基坑明挖法施工方案

根據分段開挖的原則，將本車站劃分為9個施工段，開挖采用臺階法，按照先兩頭、后中間的順序開挖，為各工作面適配3～4臺挖掘機和10～15臺自卸車，分別用于開挖土方和外運土方。開挖土方輸送安排在夜間10點至次日5點，目的在于避免交通擁堵和環境污染。為滿足清基土方難以及時外運而產生的臨時堆放需求，在車站兩端開挖臨時棄土場。自卸車裝載土方后，先將輪胎沖洗干凈，再按照指定的路線將土方運送至堆放場。土石方開挖分層依次推進，基坑內安排1臺挖掘機，用于向地面倒土，再由自卸車裝載、外運。聯合應用龍門吊和坑內小型挖掘機，協同完成基底土的出土作業，首先用龍門吊將土方吊運至基坑周邊，再由挖掘機輔助，將吊運后的土方裝載至自卸車上，以便外運。嚴格控制各層的開挖量，避免超挖、欠挖。

4 明挖基坑施工方法、流程及要點

4.1 施工方法

按豎向自上而下分層的方式有序開挖土石方，橫向先開挖中間土體，再轉向兩側，縱向形成臺階。開挖期間采取基坑降排水措施，削弱水對基坑的侵蝕作用，并采取邊坡防護措施，用于維持邊坡的穩定性。注重對基坑的防護，基坑開挖后的暴露時間不可超過24 h。根據支撐位置、斷面變化等，靈活調節每段的開挖長度，確定開挖段后，進一步細分為多個長為6 m、高為3 m的小層，依次開挖各層。遇淤泥質土層時，為保證開挖安全，小層的高度不超過1 m。首層開挖后，施作冠梁和支撐梁，待支護結構的強度達標后，安排第二層的開挖，并在開挖后隨即采取支撐措施，如此類推，直至完成各層的開挖作業為止[1]。

4.2 開挖流程

根據分層開挖的要求，將整個開挖范圍劃分為4層，具體如下：

1）冠梁底以上（第一層）：開挖設備采用反鏟挖機，開挖深度1.5 m，從車站大里程端開始向小里程端推進，從小里程端外運土方。

2）第一道鋼支撐以上（第二層）：臺階法開挖，開挖深度7.2 m，多臺反鏟挖掘機接力作業。本層以淤泥質土、砂礫、粉質黏土居多，根據土層的特殊性做針對性的開挖。其中，淤泥質土層的開挖陡坡不超過1∶2，為保障坡頂機械的安全運行，在基坑內挖機下鋪設鋼板平臺。局部地質條件較差而無法開挖成臺階，此時開挖采用長臂挖掘機完成。

3）第二道鋼支撐以上（第三層）：臺階法開挖，開挖深度4.5 m，開挖陡坡不大于1∶1.5，多臺反鏟挖掘機接力開挖。

4）基底以上（第四層）：臺階法開挖，開挖深度4.4 m，開挖陡坡不大于1∶1.5，多臺反鏟挖機接力開挖[2]。基底土方開挖設備選用長臂挖機，土方運輸用10 t龍門吊完成，及時輸送開挖產生的土方，具體如圖1所示。

圖1 第四層土方開挖示意圖

4.3 開挖要點

1）為強化對基坑開挖質量的控制，根據總體開挖量分段、分層，逐步開挖。每完成一部分開挖后，隨即安排質量檢驗，及時發現問題、妥善處理問題。優先對兩端開挖，再轉向中間區域。在分段的前提下，進一步細分為多個小段和層次，有條不紊地開挖各細分部分。

2）土石方開挖施工示意圖，如圖2所示。開挖設備采用反鏟挖掘機，深層土方由多臺設備接力完成，開挖產生的土方及時轉移至地面，用自卸車運輸至指定堆放場所。每層土方開挖厚度不大于3 m，每層適配2臺反鏟挖掘機。

圖2 基坑“分層臺階法”開挖示意圖

3）每層開挖時，首先在中間成槽，再向兩邊擴展，按照此順序開挖。考慮到開挖穩定性的要求，及時架立鋼管支撐，適當施加軸力，實現對圍護樁體變形量的有效控制。待該層支撐裝置設置成型且具有穩定性后，方可安排下層土方的開挖[3]。

4）基底設計標高以上0.2 m部分不再繼續機械開挖，宜由人工作業，目的在于避免超挖。開挖至基坑底部時，土方轉運難以采用臺階法反鏟接力的方式實現，該部分調整為汽車起重機和提升吊運共同配合的方案。開挖產生的土方應及時轉運，禁止過度堆積在開挖現場。

5 基坑掛網噴錨防護

5.1 掛網噴錨施工流程

按照如下基本流程完成掛網噴錨作業：開挖→修整基面→掛設鋼筋網→噴射混凝土→抹面收光。

5.2 噴射混凝土

1）噴射前檢驗機械設備的運行狀態，發現故障后安排維修；檢查風、水、電管路和電線，保證水電等基礎資源供應的可靠性。

2）縱向單次開挖長度取5～10 m，開挖后及時掛網噴錨，縮短開挖基坑暴露至外界的時間。

3）鋼筋焊接時，單面焊、雙面焊的焊接長度分別取10 d、5 d，接頭避開受力較大的部位，每次掛網應在下部預留30 cm的搭接長度。

4）混凝土噴射環節，噴射機的風壓穩定在0.3～0.5 MPa，噴頭距受噴面1.5～2 m。分段、分片噴射混凝土，首先完成鋼筋網與圍護樁間隙的噴射作業，再噴射鋼筋網間部分。混凝土噴射過程中噴頭連續做圓周運動，后一圈壓前一圈1/3。

5）遇樁間土超挖時，噴射適量的素混凝土，用于彌補超挖的部分。

6 基坑支撐施工要點

6.1 冠梁及混凝土支撐施工

施工灌注樁頂層冠梁，借助此結構實現對鉆孔灌注樁頂部的連接，構成完整的整體結構，進而提升灌注樁的穩定性，避免樁體因基坑開挖的擾動而出現異常；為確保基坑在開挖期間不變形，還需設置第一道鋼筋混凝土支撐。基層表層土開挖至支撐底標高處時，施工冠梁和第一道支撐施工要點如下：

1）鉆孔樁及止水帷幕旋噴樁施工30～40 m后，組織冠梁上方首層土方的開挖作業，而后鑿除冠梁頂部疏松部分，向該區域外露的鋼筋搭接鋼筋混凝土支撐、冠梁鋼筋。鉆孔灌注樁頂伸入冠梁底面5 cm，灌注樁鋼筋與冠梁鋼筋連接。

2）支撐梁底模施工環節，采取填平夯實、覆蓋尼龍薄膜的處理方法，或是先將模板鋪設到位，具有平整性后再開展墊層施工、油毛氈鋪設等相關工作。鋼筋綁扎建立在測量放線結果的基礎上，要求綁扎的鋼筋位置準確并維持穩定，此后將側模板安裝到位。

3）用拉桿螺絲固定支撐梁的側模，根據設計要求對撐梁適當起拱。

4）在鋼筋綁扎、模板安裝等各項準備工作均完成后，用滾漿法澆筑混凝土，輔以振搗措施，提升混凝土的密實性和表面平整性。混凝土澆搗后，灑水養護，防止開裂。

6.2 冠梁和支撐施工技術措施

清理灌注樁頂的浮漿，適度鑿毛，用清水沖洗使鑿除部位保持干凈；綁扎冠梁及第一道支撐鋼筋；為順利與下節冠梁主筋搭接，鋼筋綁扎時預留適量的主筋長度。

側模選用組合鋼模板，聯合應用方木和木條對模板做支撐處理。支模前，先清理模板上附著的雜物，再均勻涂抹隔離劑，以便順利脫模。

經過冠梁和第一道支撐梁的混凝土澆筑后，安排不少于7 d的養護，養護期間加強對溫度和濕度的控制，以便混凝土的有效成型。

6.3 鋼筋混凝土支撐的拆除

頂板混凝土強度達到設計標準的75%時，人工手持風鎬拆除第一道鋼筋混凝土支撐，用氧割的方法切斷多余的鋼筋。支撐的拆除流程如下：

1）拆除前的準備工作（搭建操作平臺）。用鋼管搭設架體結構，采取臨邊防護措施，提供安全防護，供支撐拆除人員在該平臺上高效作業。立桿、水平桿的布設間距均為1 500 mm，支撐底水平桿距梁底200 mm。于梁底水平桿中間的部位設置立桿，避免支撐斷裂時沖擊水平桿。

2）支撐的拆除。根據地鐵車站施工進程適時拆除支撐結構，全程遵循分段、分層的基本原則。結構施工成型同時強度達到設計標準后，具備拆除支撐的條件。正式拆除時，由人工用風鎬剝除支撐鋼筋外面的一圈混凝土，露出的無用主筋用氣焊割斷；為便于吊裝支撐，拆除后用風鎬分段破碎，根據龍門吊的吊裝能力控制每段的重量；破碎時加強對混凝土塊尺寸的控制，要求散落部分的單塊直徑不超過200 mm。

7 結語

綜上所述，明挖法是地鐵車站施工中代表性的方法之一，本文結合地鐵車站工程實例對該施工技術展開了分析，提出在地鐵車站基坑開挖、噴錨支護、冠梁和鋼筋混凝土支撐設置等方面的施工要點。在未來的地鐵車站建設中，施工單位仍需加強對明挖法的技術探索，從理論的深化、作業方式的優化、機械設備的升級等角度著手，全面提高明挖法在地鐵車站中的應用水平，促進地鐵車站基坑開挖工作的有效開展。