車站深基坑土方開挖施工技術(shù)

張 培

（中鐵十八局集團(tuán)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(cè)是云南省財(cái)政廳（8層砼樓房，距離基坑約16.14m），西側(cè)是昆明市第二中學(xué)華山校區(qū)（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(cè)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(cè)為五華區(qū)政府，車站通道出入口位于省財(cái)政廳停車場(chǎng)及五華區(qū)政府院內(nèi)。車站采用地下三層島式站臺(tái)站形式，站臺(tái)寬度為13m，車站中心里程為右DK6+839.828，設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程為右DK6+764.728，終點(diǎn)里程為右DK6+925.528。車站總建筑面積為17011.82m2，車站主體外包長(zhǎng)度為160.8m，標(biāo)準(zhǔn)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(shè)4個(gè)出入口，其中2個(gè)為預(yù)留，2組風(fēng)亭。車站兩端接盾構(gòu)區(qū)間，設(shè)置盾構(gòu)井，小里程盾構(gòu)井為圓通公園站～翠湖站盾構(gòu)區(qū)間的始發(fā)井，外包寬度為29.2m；大里程盾構(gòu)井為翠湖站～五一路站盾構(gòu)區(qū)間的始發(fā)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(hù)結(jié)構(gòu)采用1.2m厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐；內(nèi)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(xù)墻、格構(gòu)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(nèi)井點(diǎn)對(duì)坑底進(jìn)行預(yù)降水、疏干，待降水井抽水試驗(yàn)檢測(cè)合格后，再進(jìn)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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并通過基坑開挖條件驗(yàn)收后進(jìn)行混凝土支撐以下土方開挖。每層土開挖時(shí)，均采用放坡開挖，先挖非蓋板區(qū)土，在逐步分層開挖蓋板區(qū)土，蓋板下方土方開挖，需先用小型挖掘機(jī)將土轉(zhuǎn)至非蓋板區(qū)，每層土開挖至內(nèi)支撐下50cm后安裝內(nèi)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(shí)空效應(yīng)，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(tái)45t桁吊提升，土斗為18m3。翠湖站主體基坑全長(zhǎng)160.8m，總體施工順序?yàn)椋合冗M(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，再開挖并支撐，最后施工主體結(jié)構(gòu)。主體標(biāo)準(zhǔn)段挖深約30.034m，端頭井挖深約32.04m，土方開挖計(jì)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(shí)分別施工第二、三、四、五、六道支撐，最終開挖至基底。開挖設(shè)兩個(gè)工作面，從第一倉向第四倉、第五倉向第八倉分開進(jìn)行。豎直方向根據(jù)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?；娱_挖時(shí)，第二道支撐上采用小挖機(jī)配合大挖機(jī)臺(tái)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(jī)配合45t桁吊開挖，垂直運(yùn)輸至地面，直接裝車，運(yùn)送到棄土場(chǎng)。利用桁吊將小型挖掘機(jī)吊出，最后人工清底剩余的300mm厚土體到基底標(biāo)高，完成基坑土方開挖?？觾?nèi)土方開挖共投入2桁吊、4臺(tái)大挖機(jī)和2臺(tái)小型挖機(jī)開挖。

3 基坑土方開挖施工技術(shù)

3.1 基坑土方開挖原則

翠湖站土方開挖前首先對(duì)地連墻按照20%的比列檢測(cè)墻身完整性，檢測(cè)合格后施工冠梁及第一道砼支撐，在冠梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后在進(jìn)行土方開挖，基坑開挖時(shí)，隨時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果不斷進(jìn)行施工參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化，鋼支撐在基坑開挖后8 h內(nèi)架設(shè)完畢并施加預(yù)加力；向下開挖至地下基底后，及時(shí)施作綜合接地網(wǎng)，并在24h內(nèi)澆筑混凝土墊層；至基底后，10d內(nèi)做好該段底板，以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，確保周邊環(huán)境穩(wěn)定。

3.2 施工流程

坑內(nèi)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(cè)點(diǎn)布設(shè)）→基坑開挖至第二道支撐底以下500mm→架設(shè)第二道鋼支撐（軸力測(cè)點(diǎn)布設(shè)）→基坑開挖至第三道支撐底以下500mm→架設(shè)第三道鋼支撐（軸力測(cè)點(diǎn)布設(shè)）→基坑開挖至第四道砼支撐底下500mm→架設(shè)第四道砼支撐（軸力測(cè)點(diǎn)布設(shè)）→基坑開挖至第五道鋼支撐底下500mm→架設(shè)第五道鋼支撐（軸力測(cè)點(diǎn)布設(shè)）→基坑開挖至第六道鋼支撐底下500mm→架設(shè)第六道鋼支撐（軸力測(cè)點(diǎn)布設(shè)）→基坑開挖至第七道鋼支撐底下500mm→架設(shè)第七道鋼支撐（軸力測(cè)點(diǎn)布設(shè)）→第七道鋼支撐下土方開挖→基坑清理→基坑底變形測(cè)點(diǎn)布設(shè)→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(jù)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(gè)開挖面，第一個(gè)開挖面從一端（小里程端）向中間（第四倉）開挖，另一個(gè)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(shè)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(shè)支撐，待第八倉施工完成后，進(jìn)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(shí)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(shè)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(shè)支撐，依次循環(huán)，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(jìn)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(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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(shè)有平臺(tái)，平臺(tái)寬度大于5m，以此類推，逐層逐段以階梯狀由端頭井向標(biāo)準(zhǔn)段（標(biāo)準(zhǔn)段向端頭井）推進(jìn)，直至完成整個(gè)基坑的土方開挖。在開挖過程中應(yīng)先撐后挖，并及時(shí)跟進(jìn)主體結(jié)構(gòu)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(dāng)最后一層土體開挖至基底以上300mm時(shí)，停止機(jī)械開挖，完成驗(yàn)槽后人工開挖至基底標(biāo)高?；娱_挖過程中，為檢驗(yàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水情況，加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水預(yù)防工作，確保基坑開挖安全，對(duì)地連墻接縫處進(jìn)行掏槽驗(yàn)縫制度。掏槽驗(yàn)縫方式采用寬度1 m，深度1.5 m的楔形，掏槽方法采用機(jī)械掏槽，按開挖分層、分段情況進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)掏槽時(shí)發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)漏水漏沙，立即用黏土回填楔形槽。此階段采取用基坑外側(cè)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(jù)施工總體布署，結(jié)合劃定的施工場(chǎng)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(jié)構(gòu)。受場(chǎng)地條件限制，施工機(jī)械、臨時(shí)便道設(shè)置在車站主體結(jié)構(gòu)的西側(cè)。

開挖時(shí)，采用大挖機(jī)進(jìn)行出土，基坑內(nèi)設(shè)1臺(tái)小型挖掘機(jī)、1臺(tái)大挖機(jī)、配合倒土（單個(gè)工作面），分層進(jìn)行土方開挖。

土方開挖施工至后期，當(dāng)挖掘機(jī)沒有足夠的空間進(jìn)行施作時(shí)，換用伸縮臂挖機(jī)將土方垂直調(diào)運(yùn)至地面，存放到臨時(shí)渣土池內(nèi)，夜間由挖機(jī)裝車運(yùn)至渣土場(chǎng)。

（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(jù)砼支撐、冠梁頂標(biāo)高采用放坡開挖，采用挖掘機(jī)直接挖土，自卸汽車運(yùn)土，行車路線用硬土做適當(dāng)?shù)匿亯|。第一層土方挖到支撐梁底以下5cm，同時(shí)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(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)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(shè)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(shí)施工鋼圍檁和架設(shè)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(shè)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(shí)施工鋼圍檁和架設(shè)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(shè)臺(tái)階為不小于10m，開挖配合支撐架設(shè)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(shí)施工鋼圍檁和架設(shè)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(shè)臺(tái)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(shè)臺(tái)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(shè)臺(tái)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(dòng)，并合理確定土體回彈超挖量?；忧謇砗螅皶r(shí)布置基坑底變形觀測(cè)點(diǎn)。

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(nèi)共布置降水井19口，排水管溝的排水能力需要達(dá)到排水量的要求。

（1）沿基坑周邊設(shè)置排水溝和擋水墻，并在排水溝中設(shè)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(nèi)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(shí)應(yīng)設(shè)置臨時(shí)集水井，采用污水泵將明水排入坑外排水網(wǎng)道中。

3.6 基坑驗(yàn)槽

基坑開挖至距基坑底30cm后，組織建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、勘測(cè)單位、總包單位等進(jìn)行基坑驗(yàn)收，改用人工開挖至基底，及時(shí)封底，盡量減少對(duì)基底土的擾動(dòng)。

4 結(jié) 語

基坑開挖過程中嚴(yán)格控制坑邊堆載，在不進(jìn)行開挖作業(yè)時(shí)重型設(shè)備嚴(yán)禁停放在基坑邊，可停放在已完成結(jié)構(gòu)施工的路段，基坑縱坡坡頂嚴(yán)禁堆載和停放重型設(shè)備，以防出現(xiàn)滑坡。在施工中沿基坑壁四周做內(nèi)凈空300mm×300mm截水溝和臨時(shí)排水溝，與市政排水管網(wǎng)接通，用來防止坑外水進(jìn)入基坑。蓋板下土方開挖時(shí)應(yīng)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(yīng)保證格構(gòu)柱兩側(cè)對(duì)稱開挖，受力平衡。確保基坑開挖科學(xué)合理，達(dá)到預(yù)期要求。