地鐵深基坑開挖施工技術(shù)

■蔡永元，馬立偉，林 飛 ■浙江省大成建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310000

地鐵銜接的深基坑，在開挖范圍內(nèi)，要核驗(yàn)周邊的地質(zhì)情況，明確基坑開挖影響范圍內(nèi)的周邊環(huán)境。開挖施工特有的疑難，包括地下水對基坑開挖的影響、場地內(nèi)潛在的流砂管涌。若遇到場地以內(nèi)的邊坡失穩(wěn)，還應(yīng)限制這一邊坡的影響因素。在最大態(tài)勢下，控制邊坡失穩(wěn)的原有概率。按照水平分段架構(gòu)下的開挖次序，創(chuàng)設(shè)最佳情形下的聯(lián)合圍護(hù)。這樣做，能確保場地以內(nèi)的邊坡穩(wěn)定，在很近的區(qū)段，確保圍護(hù)構(gòu)架應(yīng)有的安全。

1 工程概況

福州某地鐵車站的西延伸段地面標(biāo)高－0.8m，基坑最深處坑底標(biāo)高－16.972m，開挖深度16.172m，基坑總長160m，寬度為25～41m;本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)為沖孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕，按照現(xiàn)場實(shí)際和地質(zhì)情況分別設(shè)置兩道至三道混凝土支撐，局部設(shè)置換撐板，土方開挖與外運(yùn)90000m3，設(shè)計采用管井降水。工程總造價為9615.4977萬元。

2 土方開挖方式的選取

本基坑開挖范圍內(nèi)土方以雜填土、淤泥質(zhì)土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖等土層為主，在開挖過程中起主導(dǎo)作用的土層可確定為淤泥質(zhì)軟土層及由全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖組成的巖層。由于風(fēng)化巖本身具有一定的強(qiáng)度，在土方開挖時可以直接采用挖掘機(jī)或鎬頭機(jī)進(jìn)行開挖，但在淤泥質(zhì)土層開挖時，由于淤泥質(zhì)土本身遇水浸泡后容易形成稀泥，開挖機(jī)械不容易行走，所以需要采取進(jìn)一步的措施，以利于土方開挖工作。

本基坑在淤泥質(zhì)土層開挖時可以選取以下6種開挖方式或措施:(1)先進(jìn)行電滲井點(diǎn)降水再開挖，可適用于滲透系數(shù)小的粘土或淤泥土，先降水，后開挖，開挖安全系數(shù)大，但降水費(fèi)用高，降水周期長，土層滲透系數(shù)小，降水難度相對較大;(2)利用現(xiàn)有建筑垃圾對淤泥表層進(jìn)行回填，提高地基承載力，建筑垃圾對淤泥層表面形成排水通道，對淤泥有固結(jié)作用，與淤泥結(jié)合形成復(fù)合地基，承載力有保障，但排水不夠通暢，機(jī)械及行人可以在其上行走自如，方便施工。此方式成本較高，工期難以控制，嵌入建筑垃圾的同時，等量淤泥被擠出，排淤過程復(fù)雜，在現(xiàn)場沒有現(xiàn)成建筑垃圾時，回填及外運(yùn)浪費(fèi)時間及材料。(3)開挖時采用集水井排水溝明排方式，排水施工前不需要利用原材料，準(zhǔn)備足夠排水泵即可，排水溝渠制作靈活，破壞容易恢復(fù)，而且恢復(fù)成本較低，適用于滲透系數(shù)低、不具備流動性的土質(zhì)，但人員、機(jī)械不能直接在其上行走，需要借助路基板或竹笆才能完成。在基坑開挖面以下50cm開挖明排水溝，在坑內(nèi)最低處設(shè)置集水坑，待水流集中后利用水泵抽至基坑外。(4)挖機(jī)下墊路基板，可以增大挖掘機(jī)與土層的接觸面積，減少挖掘機(jī)下沉量，有效緩解挖掘機(jī)行走在軟土上的地基承載力的問題，基坑內(nèi)積水若未及時排除，將會使土層遇水?dāng)嚭?，形成泥漿，不利于機(jī)械的行走。在巖石地層機(jī)械可以直接停在土層表面行走，但在淤泥層必須在其下墊2.5m×1.5m×0.1m的路基板兩塊，才便于行走及工作。在機(jī)械整平后人工修整，工人仍不能在其上直接行走，在其下鋪設(shè)竹笆增大接觸面積，保證工作人員行走方便。(5)建筑垃圾+路基板+積水明排方式將建筑垃圾換填、下墊路基板與積水明排有機(jī)結(jié)合，根據(jù)現(xiàn)有條件決定使用建筑垃圾或路基板結(jié)合積水明排方式，既解決了地基承載力不夠的問題，又解決了坑內(nèi)積水排除問題，能夠達(dá)到基坑開挖既保證質(zhì)量、安全、工期又能節(jié)約成本的要求。

通過實(shí)驗(yàn)初步分析，以上幾種方法各有優(yōu)點(diǎn)，可以將其進(jìn)行組合，以發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)。對于表層土方開挖，由于現(xiàn)場現(xiàn)有建筑垃圾數(shù)量可以滿足回填所需，回填也比較方便，充分利用現(xiàn)有資源，可以采取建筑垃圾回填+明排水的方式進(jìn)行開挖;對于第二層、第三層土方開挖時，在巖層開挖時，由于其本身強(qiáng)度較高，能滿足機(jī)械行走的承載力要求，可以采用明排水方式開挖;在淤泥質(zhì)軟土開挖時，為滿足基礎(chǔ)承載力的而要求，在機(jī)械履帶下鋪設(shè)路基板，在工作面四周開挖面以下50cm開挖排水溝，至最深處設(shè)置集水井即路基板+集水明排方式進(jìn)行土方開挖。

3 效果檢驗(yàn)

經(jīng)過以上措施的實(shí)施，基坑開挖的效果從安全、開挖效果、工期及經(jīng)濟(jì)效果方面做了檢查，得到結(jié)果如下。

3.1 安全性效果

在土方開挖過程中，監(jiān)測人員對基坑每天進(jìn)行一次，與設(shè)計允許的水平位移相比，得出以下結(jié)論:

(1)整個開挖過程中基坑土體位移變化量最大的位置在TCX12點(diǎn)。TCX12點(diǎn)位于西二區(qū)，主要地質(zhì)為淤泥質(zhì)土，相比于花崗巖層，土質(zhì)較軟，變形較大，最大累計位移變化量為8.76mm。

(2)樁體位移最大變化量為QCX4，位于西六區(qū)。最大累計變化量為8.09mm。

(3)理論計算的最大位移變化量為12.3mm，開挖過程土體位移及樁體位移在理論計算范圍內(nèi)，取得了明顯效果。

3.2 工期效果

本工程基坑在2011年11月10日全部開挖完成，土方開挖總共施工了3個半月，比原定工期提前了半個月，同時也保證了結(jié)構(gòu)施工的工期，加快了施工進(jìn)度。

對不同地質(zhì)條件提前確定開挖參數(shù)，采用多種方式結(jié)合的開挖模式，減少了開挖過程中遇到的問題，大大地縮短了工期，加快了施工進(jìn)度，得到了業(yè)主的好評。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

采用建筑垃圾回填+集水井排水溝明排+路基板方式進(jìn)行土方開挖施工，增加了建筑垃圾的短駁及挖機(jī)機(jī)械費(fèi)用25000元、路基板租用費(fèi)用9000元、集水井明排水費(fèi)用10000元，總計耗費(fèi)44000元。在施工過程中取消了原設(shè)計在淤泥質(zhì)土層中每200㎡設(shè)置一口降水井的項目，共計取消降水井14口，直接節(jié)約了降水井施工費(fèi)用28萬元，節(jié)省的費(fèi)用達(dá)到236000元，大大節(jié)約了成本。

4 結(jié)束語

深基坑的開挖要首先搜集各種不同的開挖方式，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況針對不同工況制定出有針對性的基坑開挖方式，以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，確保工程的安全順利實(shí)施。

［1］徐安軍，王建華，丁勇春.上海地鐵明珠線二期西藏南路基坑施工技術(shù)［J］.巖土工程學(xué)報，2006(z1).

［2］陳志軍.臨近地鐵邊深基坑開挖的施工技術(shù)［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2012(05).

［3］馬海賢.地鐵深基坑開挖施工技術(shù)［J］.安徽建筑，2013(06).