地鐵車站深基坑開挖施工技術(shù)研究

邢迎旭

中國水利水電第十一工程局有限公司 河南 鄭州 450000

1 地鐵車站深基坑開挖施工準備

1.1 施工準備

（1）熟悉和審核施工圖紙。在地鐵車站工程開工建設(shè)前，相關(guān)人員應(yīng)熟悉地鐵車站工程的地質(zhì)資料、條件、水文地質(zhì)資料、圍護結(jié)構(gòu)、土方開挖、蓋挖路面施工圖等，在熟悉圖紙的前提條件下，對施工圖進行會審，并完成設(shè)計交底工作。根據(jù)地鐵車站深基坑工程施工圖，對土方開挖施工方案進行制定，并向監(jiān)理師報備，待批準后安排施工，另外，在施工前，需要安排相關(guān)人員做好技術(shù)、安全交底工作。

（2）測量復(fù)核。結(jié)合設(shè)計部門提供的測量資料、導(dǎo)線點和水準點，完成復(fù)測工作；并將交樁復(fù)測報告上報至工程監(jiān)理師進行審核。參考測量控制點對基坑開挖標高、開挖限界等尺寸進行控制，同時為鋼圍檁、支撐安裝等施工提供相應(yīng)的參考，在開挖土方前，制定相應(yīng)的施工測量方案，為施工做好準備。

1.2 合理配置勞動力

通常地鐵車站工程具備施工規(guī)模大、工期緊、施工難度大等特點，為確保工程如期交工，必須安排施工經(jīng)驗豐富的現(xiàn)場管理人員對深基坑開挖施工中的各項工作進行協(xié)調(diào)。根據(jù)該工程的工期安排，在施工人員進場施工前，組織其進行系統(tǒng)的入場教育、崗前培訓(xùn)、安全教育等，要求施工人員掌握深基坑開挖的工序流程、工種等[1]。

2 地鐵車站深基坑開挖技術(shù)

2.1 土方開挖技術(shù)的選擇

（1）分層開挖。將深基坑深度分為多個層次完成開挖，它具備應(yīng)用范圍廣、經(jīng)濟性強的優(yōu)勢；缺點是施工工序煩瑣。分層開挖技術(shù)可以有效避免土方塌陷，且為工程的排水提供較大便利，適用于深基坑、特質(zhì)層薄弱、整體澆灌混凝土墊層的工程中；分層開挖不僅可以從基坑的一邊向另一邊平行開挖，而且還可以從基坑兩側(cè)同時對稱開挖或者由基坑中間位置同時向兩側(cè)對稱平行開挖；此外，還可以采取交替分層開挖法；分層進行開挖的依據(jù)是基坑開挖深度、土質(zhì)、水位條件等。

（2）放坡開挖。放坡開挖具備經(jīng)濟性強、工期短、操作空間大的優(yōu)點；一般，若深基坑的開挖深度大于5米，需要采取分級放坡開挖的方式，在此期間，需設(shè)置相應(yīng)的分級過渡平臺，平臺寬度尺寸可設(shè)置在6～8米之間，如有特殊需求，可將寬度設(shè)置在4～6米之間。但是要求過渡平臺的寬度應(yīng)超過一臺挖掘機的作業(yè)半徑。若深基坑開挖深度比5米小，可以不設(shè)置過渡平臺。

2.2 開挖技術(shù)的控制要點

（1）分層開挖技術(shù)控制要點。在分層開挖時，需結(jié)合實際情況對分層層數(shù)和每層開挖土體的厚度進行確定；另外，在分層開挖時，應(yīng)提前預(yù)測地表沉降，防止分層開挖時影響周圍土體；在實際開挖時，需要對各層的自重力進行計算，并按照分層開挖原則進行操作，嚴謹超挖[2]。

3 地鐵車站深基坑施工技術(shù)

3.1 鄰近建筑物深基坑施工部署

由于地鐵的建設(shè)一般都在繁華區(qū)域，這些區(qū)域具備建筑物密集的特點，因此，必須在施工中，采取相應(yīng)的措施，保障鄰近地鐵建筑物不受施工影響。所以，在施工中，施工企業(yè)應(yīng)根據(jù)工程的實際情況、技術(shù)情況等，對深基坑的施工進行合理部署。①對質(zhì)量管理職責進行落實，施工單位應(yīng)明確項目經(jīng)理、工程師、技術(shù)人員、施工人員的責任，要求技術(shù)部門的人員必須熟悉施工圖、施工工藝等，并及時對資料進行整理，廣泛推廣新工藝、新技術(shù)、新材料；②明確并落實工序交接、技術(shù)交底、隱蔽工程檢查等相應(yīng)的制度，確保全員能夠完全按照規(guī)定完成施工；③制定技術(shù)保證措施。

3.2 施工重難點的管理

在分層開挖時，若結(jié)構(gòu)為內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系，要求每層不得超過兩米。當然，在設(shè)計內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)時，還需結(jié)合土質(zhì)情況合理設(shè)計。①如淤泥里面要求分層開挖厚度應(yīng)控制在1.0m至2.0m，具體根據(jù)含水量大小而定；黏土和粉砂土分層開挖厚度應(yīng)控制在3m至4m。②若結(jié)構(gòu)為土釘墻圍護結(jié)構(gòu)體系，開挖深度在達到下層土釘施工的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量降低開挖深度，一般要求不超過下層土釘50cm等?？傊?，相關(guān)人員應(yīng)對分層開挖需注意的難點問題進行深入研究。

控制放坡開挖質(zhì)量需要注意以下幾點：①在放坡開挖時，若邊坡高度超過5米，土質(zhì)與巖層存在發(fā)生傾向一邊滑落問題及土體滑移、邊坡失穩(wěn)問題。為解決這一問題，需提前計算邊坡整體穩(wěn)定性，并采取合理的加固及支護措施。②像在施工中遇到易風化邊坡或土質(zhì)邊坡，在放坡開挖過程中，應(yīng)采取合理的措施保護坡腳、坡面。特別要注意，在深基坑周邊應(yīng)采用相應(yīng)的地面防護措施，如抹砂漿、設(shè)排水溝等措施，這樣不僅可以有效規(guī)避雨水滲入，而且可以最大限度保障地鐵車站工程的安全性；③如果深基坑不適宜采取分級放坡開挖法，對于基坑上段可通過自然放坡的方式進行施工，或者對坡面采用相應(yīng)的保護處理措施，防止出現(xiàn)深基坑滲水、石土碎化等問題。通常，水泥抹面、漿砌、掛網(wǎng)噴水泥漿等是常用的坡面保護措施；同時，在加固深基坑下段過程中，可以運用土釘墻、噴錨等加固方法；對于坡腳加固方面，可以通過草袋堆砌、砌筑磚石墻等方法進行加固處理?？傊?，只有不斷加大對施工重難點的管理，才能最大限度確保地鐵車站深基坑工程的施工質(zhì)量。

3.3 施工監(jiān)測

施工檢測內(nèi)容較多，如圖紙要求、觀測周期、監(jiān)測項目控制值及報警值等；檢測對象有基坑周邊地下水、支撐梁內(nèi)力、基坑支護結(jié)構(gòu)等。另外，施工企業(yè)還應(yīng)做好檢測點的布設(shè)工作，確保檢測數(shù)據(jù)的準確性，為地鐵車站深基坑工程的安全施工奠定基礎(chǔ)，防止因監(jiān)測數(shù)據(jù)不正確，導(dǎo)致地鐵附近建筑物發(fā)生傾斜和開裂；基坑外可以采取孔內(nèi)水位觀測法檢測地下水位。具體檢測是使用萬用表法來測量，即將“＋”“－”接線柱植入孔中，當儀表擺針擺動時，對井內(nèi)線長進行丈量（井管內(nèi)水位深度），每天進行測量，測量次數(shù)為一次，若地下水位變化達到1.5m/天，或者地面沉降允許值大于設(shè)計值時，將水回灌入孔內(nèi)，使地下水位保持不變，對地面沉降進行控制[3]。

4 地鐵車站深基坑開挖施工安全技術(shù)措施

4.1 確保圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量

嚴格控制圍護結(jié)構(gòu)施工，尤其是需要對圍護結(jié)構(gòu)樁間錨網(wǎng)噴砼的施工質(zhì)量進行嚴格把控，使圍護結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性達到規(guī)定標準，并無漏水現(xiàn)象。

4.2 及時做好施加支撐（含封閉基坑底板）

由于有些圍護結(jié)構(gòu)根部土體結(jié)構(gòu)比較松散，穩(wěn)定性較差，受力后易發(fā)生變形問題，為規(guī)避圍護結(jié)構(gòu)下部朝坑內(nèi)方向移位，應(yīng)及時做好施加支撐工作，并對基坑進行封閉，確保在開挖卵石松散層時，基坑沒有支撐，且暴露時間較多，以降低發(fā)生位移的概率。使用兩個砼角撐、兩個鋼管角撐、兩根4米間距鋼管撐支撐盾構(gòu)始發(fā)井部位，確保端頭部位結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；及時施加支撐可以對地層的應(yīng)力狀態(tài)進行調(diào)整，以對基坑施工時地層、圍護結(jié)構(gòu)的變形進行控制，因此，可以采取加快挖基速度，在短時間內(nèi)及時施加支撐、封閉基坑底板，以提高圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

4.3 處理好基坑工程施工過程中的地下水

在地鐵車站深基坑工程施工中，在處理地下水時，一般將封堵、降排作為主要方式，在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)使用錨網(wǎng)噴砼止水，在開挖時噴射混凝土至圍護結(jié)構(gòu)排樁，對內(nèi)襯施工前，封堵基坑內(nèi)側(cè)滲水點。深基坑使用管井降水，將排水溝和集水井設(shè)置在基坑周邊，每次將管井降水控制在開挖基面的1m以下。在基坑無水情況下施工，若發(fā)生管涌，需馬上采取注漿止水措施；在頂板覆土回填后封堵降水井，從而達到地鐵車站施工中的抗浮要求，避免基底出現(xiàn)隆起問題[4]。

5 地鐵車站深基坑開挖施工技術(shù)要點

5.1 基坑降水

采用潛水泵抽水完成降水作業(yè)。在土方開挖前30天左右進行深井降水，采取一口井配備一臺潛水泵的操作方式，潛水泵可以連續(xù)進行抽水。根據(jù)實際情況確?？觾?nèi)管井的啟用，若坑外管井可以滿足降水要求，則無須啟用坑內(nèi)管井。

（1）降水井管構(gòu)造及降水設(shè)施。鉆孔直徑、降水井管徑、單根井管長、井管下置深度分別為600mm、320mm、2.5m、0～15.0m為隔水管和15.0～27.5m為濾水管，用尼龍絲30～40目絲網(wǎng)包纏濾水管外圍。

（2）降水施工方法。井點成孔，需要把沖擊式鉆井設(shè)備移動至井點位置，并將其對準井點，將沖擊孔成孔直徑控制在一定范圍內(nèi)，確保管壁與井管二者間有一定間隙，方便填充礫石，沖孔深度應(yīng)低于井管設(shè)計安置深度的300mm以上，避免在提升沖擊套管時出現(xiàn)部分土體塌落，保證濾管底部有一定量的砂石；在井孔沖擊成型以后，將沖擊頭拔出，使用單滑輪用繩索將井管拉起，并將灌礫石濾層填入井點管與孔壁之間，由于礫石濾層的質(zhì)量決定著降水效果，因此需科學(xué)對礫石濾層進行選擇，在施工中應(yīng)注意以下幾點：①選用10～35mm的，避免發(fā)生堵塞濾管網(wǎng)眼；②在井孔中間位置放入濾管，在填礫料時應(yīng)加快速度，且應(yīng)連續(xù)進行，避免發(fā)生孔壁塌土問題；③將原地下水位線作為濾礫層填充高度的標準，從而確保土層水位上下暢通無阻。

5.2 基坑開挖流程

（1）基坑平面開挖流程。在分段的前提下，將基坑劃分為26個區(qū)，按照2個挖土作業(yè)面開展挖土施工，從兩側(cè)向基坑中間位置分層、分區(qū)平行對稱開挖。

（2）基坑豎向開挖流程。如以盾構(gòu)始發(fā)段為例，對土方開挖流程進行介紹?；娱_挖區(qū)的劃分（25內(nèi)以內(nèi)為一大區(qū)，然后將一個大區(qū)分成N個小區(qū)），在劃分小區(qū)時，需按照土方挖掘、混凝土支撐施工、鋼支撐安裝和預(yù)應(yīng)力施加進行劃分。

（3）分層挖土施工方式。分層挖土施工方式是將土方劃分為3層進行開挖，坑基每個臺階縱向開挖放坡坡率是1∶3，總坡率不超過1∶4；若將每個施工層分為2個臺階開挖施工，需要設(shè)置2.0米寬的過渡平臺。

5.3 基坑開挖工藝流程

（1）第一層開挖。在第一道混凝土支撐施工完成且強度達到設(shè)計的80%以上時，開挖第二層土方，深度約8米，北段為回填土，南段為流塑性強的淤泥土。在基坑兩側(cè)用兩臺長臂挖機挖土，并采用長臂反鏟挖掘機挖土裝運，中間部分利用挖機翻至兩側(cè)，開挖到第二道混凝土支撐位置下5cm時停止開挖。

（2）第二層土開挖。在完成第二道混凝土腰梁及第二道混凝土支撐施工后，若強度達到設(shè)計標準的80%以上時，方可開挖第三層土方，開挖到第三道鋼支撐下30cm，即5.5米深時，停止開挖作業(yè)，做好第三道鋼支撐工作；在開挖方式方面，基本與第二層開挖方法相同，當無法繼續(xù)使用第二層的挖土方法時，可以使用反鏟接力完成倒土工作，并將土裝入自卸車。

（3）第三層土開挖。在完成第三道支撐架設(shè)工作后，由于第三層土質(zhì)是砂質(zhì)黏性土，在第三層土方開挖工作中，可以使用常規(guī)挖機翻土，長臂挖機反鏟接力裝自卸車的開挖方法，當開挖深度至結(jié)構(gòu)底板底以上200mm位置時，停止開挖工作，此時開挖深度為4.5～5.5米，剩下的0.2m通過人工撿底方式施工；當開挖深度達到設(shè)計深度后，應(yīng)立即停止施工，防止超挖，影響基地持力層。

5.4 土方外運及棄土

①一般，土方開挖工作在夜間進行，這樣方便使用運輸車將土運輸至指定地點；若工作需要，在白天開挖土方，則應(yīng)將土方臨時存放至周圍平坦的地方，禁止將土方堆放至成型的基坑周圍，防止邊坡荷載；②將后擋門安裝在運輸車上，并做好密閉車廂的工作，頂部需用專業(yè)篷布覆蓋，在運輸車出場時，應(yīng)對其進行清洗，入場時應(yīng)在出棄土場將運輸車清洗干凈[5]。

6 結(jié)束語

隨著城市化進程的加劇，原有的出行方式已經(jīng)無法滿足實際所需，而地鐵的出現(xiàn)，不僅緩解了城市的交通壓力，而且為人們的出行提供了極大的便利，但由于在地鐵車站深基坑工程的施工比較煩瑣，因此，必須做好深基坑的開挖，以保障地鐵車站工程施工的質(zhì)量。