地铁车站深基坑开挖施工技术探析

地铁车站深基坑开挖施工技术探析

摘要：以武汉市轨道交通4号线一期工程土建第二标段青鱼嘴车站深基坑工程作为背景，对在施工中所涉及到的具体技术措施探讨分析，以期为类似工程的施工设计提供参考。

关键词：地铁车站深基坑开挖施工

一、工程概况

青鱼嘴站位于中北路武汉重型机床厂门前，总长为458m，标准段外包总宽19.7m，标准段开挖深度16.98m，盾构井处基坑开挖深度18.13m。标准段竖向设置三道支撑，第一道支撑采用钢筋混凝土支撑水平间距5～6m,其余设置∅609钢管支撑水平间距约3m。；盾构段竖向设置四道支撑，第一道采用钢筋混凝土支撑,其余设置钢管支撑。

二、工程地质条件

拟建工程场地地貌为长江三级阶地，场地分布地层自上而下可以分为若干个单元层，各岩层按不同岩性及工程性能分为若干亚层。具体见表2-1与表2-2《主要土层岩土物理力学性质表》。

本标段场区的地下水按赋存条件，可分为上部滞水、潜水、孔隙承压水和基岩裂隙水。上部滞水水位埋深较浅，平均1.0m，潜水主要分布于临沙湖一带浅部粉土、粉砂层中，水位埋深平均1.2m，上部滞水和潜水主要接受地表水及大气降水补给，弱承压水主要赋存于卵石混粗砂、圆砾土中，含水层顶板为上部老粘性土，底板为基岩。地下水水量较大，具弱承压性。

表2-1岩土物理力学性质表

表2-2岩土物理力学性质表

三、基坑开挖

（一）基坑开挖施工原则

按照深基坑施工规程，本段基坑属长开挖，为确保安全，除严格遵循“先撑后挖、及时封底”的基本原则外，还应严格遵循“时空效应”的理论，按照“分段、分层、对称、平衡、限时”的原则进行开挖。

（1）分段、分层

分段：基坑开挖完成最后一层土方后要及时进行底板混凝土结构施工，因此基坑开挖分段应与主体结构施工分段相对应。

主体结构施工分段主要考虑以下几点：

①满足不同的结构形式与不同施工方法的要求。

②结构节段的施工缝设于结构柱间纵梁受力较小部位，即梁跨的1/3～1/4处。

③为防止梁板混凝土开裂，控制混凝土温度引起的干缩和收缩，结构节段一次浇注长度不宜过长，一般在12～16m之间。

④结合车站附属结构情况综合考虑，尽量避免将分段接缝设于出入口和风道结构范围。

考虑到以上的分段要求，本基坑主体结构可分为29段，分段长度为12～16m。

分层：基坑开挖分层高度按支撑设置位置划分，前三层开挖面位于相应三道支撑底面，最后一层开挖面为基坑开挖底。

基坑标准段共分四层开挖，第一层开挖面距地面2.4m，第二层开挖高度5.9m，第三层开挖高度4.7m，第四层开挖高度3.9m。

基坑盾构井段共分五层开挖，第一层开挖面距地面2.2m，第二层开挖高度5.9m，第三层开挖高度4.2m，第四层开挖高度3m，第五层开挖高度2.6m。

（2）对称、平衡、限时

对称、平衡：在基坑横向先挖基坑中间土方，再对称开挖靠围护结构两侧预留土方，保持基坑两侧围护结构的受力平衡，减少基坑无支撑暴露时间。具体如

图3-1所示。

图3-1基坑横向开挖示意图

限时：由于本基坑第二、三道钢支撑间距2.5～3m，本基坑每循环开挖6m，每次安装两根支撑。每循环开挖出土量约634m3，按机械设备配备每小时最大开挖量50m3/h，开挖时间不超过15小时，随即在8小时以内安装完成两根钢支撑，以保证24小时内抽槽架设完成钢支撑。

（二）基坑开挖方法

根据基坑开挖区域的工程地质、水文地质、施工场地等情况，综合考虑工期要求、施工总体安排等各种因素，确定施工方法，并配备充足的施工机械设备和劳动力，确保工期目标的实现。

青鱼嘴站根据现场实际情况采用由南北两端头向中间的开挖顺序。

（1）开挖及出土方法

①第一层开挖及出土方法

第一层土方采用短臂挖掘机直接开挖、出土，自卸运输车运输。

②第二、三、四层开挖及出土方法

下层土方开挖采用长臂挖机直接开挖出土，配备两台小挖机在坑内倒运土方，挖出的土方直接装车运走。

（2）土方开挖技术措施

①土方由自卸汽车外运至临时弃土场。

②开挖纵向刷坡，随挖随刷坡，刷坡坡度在基坑允许开挖边坡坡率以内。为确保开挖边坡的稳定性及安全性，并考虑便于小型挖掘机施工作业，本基坑开挖边坡坡度确定为1：3的边坡。

③在开挖至距基底300mm时，由人工清底开挖至设计标高，严防超挖。

④为确保基坑稳定，开挖至基底后迅速施工垫层，并在垫层施作完后7天内

将钢筋砼底板浇注完。

⑤开挖过程中设专人及时绘制地质素描图，当基底土层与设计不符时，及时通知设计、监理制定处理方案。当开挖有文物出现时，立即停止开挖，保护好现场，及时通知监理及相关部门进行处理。

⑥分段开挖两段之间设截流沟和排水沟，渗水及雨水及时用泵抽排走。

⑦开挖过程中，按既定的监测方案对基坑及周围环境进行监测，以反馈信息指导施工。

四、施工监测结果及分析

基坑开挖施工的基本特点是先变形，后支撑。在软土地基中进行基坑开挖及支护施工过程中，每个分步开挖的空间几何尺寸和开挖部分的无支撑暴露时间，都与围护结构、土体位移等存在较强的相关性。根据本工程的周围环境、基坑施工本身的特点、相关工程的经验及有关文件中对监测工作的具体要求，做好施工监测工作可以可靠而合理地利用土体自身在基坑开挖过程中控制土体位移的潜力，从而达到保护环境、最大限度保护相关方面的利益。

表2－3基坑监测报警值表

如上述表2－3所示，施工安全判别标准如下：

当实测值＜0.8×[报警值]， 安全

当实测值=（0.8～1.0）×[报警值]， 注意

当实测值＞1.0×[报警值]， 危险

（0.8×[报警值]为临界值）

当安全性为注意时，加密观测次数；当安全性为危险时，每天观测，并召集设计、施工及监测等单位进行会诊，对可能出现的各种情况作出估计和决策，并采取有效措施，不断完善与优化下一步的设计与施工。

结语

青鱼嘴站车站的设计施工，根据其地质条件采取了科学的施工方法，经过严格的技术检测，场地施工达到了一级基坑安全保护等级的要求,周围地表沉降也

控制在允许范围内,周围建筑物未发生过量下沉及开裂、破损的现象，符合建筑标准，在此详细介绍其基坑开挖的方法，希望给相关工程的设计施工带来一些参考作用。

参考文献

[1] 袁振国.北京地铁花园东路车站深基坑支护结构设计与施工[J].资源与产业,2008,(02).

[2] 李向荣.杭州地铁艮山门车站深基坑施工技术研究[J].探矿工程-岩土钻掘工程,2010, 37(2).

[3] 黄建彰,韦伟鸿,黄勇.超深基坑土方开挖方案的优化及现场管理[J].建筑施工,2008, (5).

[4] 朱峰.分坑分块施工技术在超大超深基坑工程中的应用[J].建筑施工,2009, 31(9).