地铁车站异形基坑土方开挖施工技术

陈婷婷

（十八局集团第四工程有限公司 天津 300350）

地铁车站异形基坑土方开挖施工技术

陈婷婷

（十八局集团第四工程有限公司 天津 300350）

在地铁工程施工中，深基坑因可以充分利用地下资源，在地铁施工中得到广泛地应用。主要阐述的车站基坑因结合上部物业开发结构，车站小里程端基坑为不规则形状，如何选择合适的开挖方案，以便在保证施工工期要求的前提下，确保基坑开挖工程安全质量，成为施工的重难点。主要阐述地铁车站异形基坑土方开挖方式以及开挖的方法，结合工程实例，针对地铁车站异形基坑土方开挖施工技术进行探讨，为类似的工程提供参考。

地铁车站 基坑 土方开挖

1 工程概况

1.1 工程简介

天津地铁5号线思源道站位于河北区思源道东南侧，小红星路东侧，车站主体位于原轧钢三厂厂区，为地下双层岛式站台车站；车站设计里程为DK12＋169.51～DK12＋360.59。车站线间距为15 m，站台宽12 m；车站总建筑面积14 655 m2，长度191.08 m，标准段总宽20.7 m，基坑深16.811 m，盾构井段宽24.7 m，基坑深18.431 m。车站设有4个出入口（2个预留）及2个风道，其中2座风道均为地下双层结构。

1.2 临近建、构筑物情况

图1 思源道站平面图

天津地铁5号线思源道站位于河北区思源道、群芳路、白杨道与红星路相交的地块内。为原市轧钢三厂型钢一分厂拆迁地块，车站周围建筑物为中石化红星支路加油站，该加油站为一层砖砌平房结构，加油棚距离车站最近处20.45 m，加油站营业厅距离车站38 m，该站周边无管线，详见图1思源道站平面图。

1.3 异形段基坑概况

因车站结合上部物业开发结构，车站小里程端基坑为不规则形状，其中异形段长63 m，位于基坑1～9轴，开挖深度为18.7 m。异形段支撑体系为环梁+辐射撑+斜撑的钢筋混凝土桁架支撑，共设3道。详见图2异形段基坑支撑平面图。

图2 异形段基坑支撑平面图

1.4 工程地质条件

本段地层主要为本段地层主要为第四系全新统人工填土层（人工堆积Qml），新近组沉积层（第四系全新统新近组坑底淤积Q43Nal和古河道、洼淀冲击Q43Nal），第Ⅰ陆相层（四系全新统上组河床～河漫滩相沉积Q43al），第Ⅰ海相层（第四系全新统中组浅海相沉积Q42m）、第Ⅱ陆相层（第四系全新统下组沼泽相沉积Q41h）、第Ⅱ陆相层（第四系全新统下组河床～河漫滩相沉积Q41al）、第Ⅲ陆相层（第四系上更新统五组河床～河漫滩相沉积Q3eal）、第Ⅱ海相层（第四系上更新统四组滨海～潮汐带相沉积Q3dmc）、第Ⅳ陆相层（第四系上更新统三组河床～河漫滩相沉积Q3cal）、第Ⅲ海相层（第四系上更新统二组浅海～滨海相沉积Q3bm）、第Ⅴ陆相层（第四系上更新统一河床～河漫滩相沉积Q3aal），第Ⅳ海相层（第四系中更新统上组滨海三角洲相沉积Q23mc），第Ⅵ陆相层（第四系中更新统中组河床～河漫滩相沉积Q23al）。

1.5 水文情况

本场地地表水主要为河水及坑塘水，河流常年有水。表层地下水类型为第四系孔隙潜水，地下水埋藏较浅，本次勘察期间埋深0.10～2.80 m（高程－0.20～2.10 m）。本场地范围内的空隙潜水主要赋存于第Ⅰ陆相层⑷2层级第Ⅰ海相层⑹3层的分图层中。地下水主要补给来源为大气降水。场地内第Ⅱ陆相层及其以下的粉土、粉砂层为承压水含水层，常被粘性土分隔为多层含水层，各含水层分布不很稳定，其顶部隔水层分布较为稳定，以⑺粉质粘土层和⑻1粉质粘土为主要隔水层顶板，以⑻2粉土、粉砂、⑼2粉细砂、⑽2粉细砂、⑾2粉土、粉砂和⑿4粉细砂等为主要含水层。

2 土方开挖方法

2.1 开挖方法的选择

图3 栈桥布置平面图

在环梁距地连墙较近处，设置三道施工栈桥，方便挖掘机施工站位。栈桥为钢围檩＋工字钢＋钢板结构，C30的钢筋混凝土板，板厚40 cm，板下设置两道800×1000纵梁，利用冠梁和环梁上格构柱作为支撑点，考虑两格构柱距离超过7 m，在两格构柱之间增设一根格构柱。格构柱包括钢立柱和立柱桩两部分，上部格构柱为560 mm×560 mm钢立柱，下部立柱桩为直径1 000 mm，深度20 m的钢筋混凝土钻孔灌注桩，立柱桩顶标高为第三道混凝土支撑底标高，桩身砼强度等级为C30，钢立柱深入灌注桩3 m，栈桥布置平面图详见图3。

2.2 挖土方法

异形段基坑为环形辐射支撑体系，环梁直径37.6 m，最大开挖深度为18.431 m，利用设置的三道施工栈桥，作为挖土平台，方便挖掘机施工站位。1#平台采用1台长臂挖掘机，基坑内1台200型普通挖掘机配合倒土；2#平台采用1台200型普通挖掘机，基坑内2台200型普通挖掘机配合倒土，3#平台采用1台200型普通挖掘机，基坑内2台200型普通挖掘机配合倒土。土方开挖采取盆式挖土法，混凝土支撑达到设计强度后，先开挖基坑环梁中间部分的土方，再开挖基坑周围四边及支撑下的土方，呈同心圆形式扩大，三个工作面同时施工。

土方开挖按照竖向分层，第一层土方的开挖深度为地面至第一道混凝土支撑梁底下方20 cm，进行垫层的施工，然后进行混凝土支撑的施作。中间各层土方开挖深度为上下两道支撑的竖向距离，最后一层土方开挖深度应为最下一道支撑底至坑底，挖土挖至坑底以上30 cm，余下土方采用人工修底方式挖除，减少坑底土方扰动。具体开挖步骤如下：

工况一：土方开挖至冠梁及混凝土支撑梁底部20 cm，施工冠梁及第一道混凝土支撑。

工况二： 第一道混凝土支撑达到设计强度后，挖掘机先开挖环梁圈内土方，采用长臂挖掘机坐在地面将土方垂直运输至地面，从圆心处往四周开挖，呈同心圆形式扩大。

工况三：挖掘机开挖辐射支撑下土方，将土方倒运至环梁圈内长臂挖掘机抓土位置，采用长臂挖掘机坐在地面将土方垂直运输至地面，挖至第二道支撑底部20 cm。

工况四：土方开挖至第二道混凝土支撑底部20 cm，施工第二道混凝土支撑。

工况五： 第二道混凝土支撑达到设计强度后，挖掘机先开挖环梁圈内土方，采用长臂挖掘机坐在地面将土方垂直运输至地面，从圆心处往四周开挖，呈同心圆形式扩大。

工况六：挖掘机开挖辐射支撑下土方，将土方倒运至环梁圈内长臂挖掘机抓土位置，采用长臂挖掘机坐在地面将土方垂直运输至地面，挖至第二道支撑底部20 cm。

工况七：土方开挖至第三道混凝土支撑底部20 cm，施工第三道混凝土支撑。

工况八： 第三道混凝土支撑达到设计强度后，挖掘机先开挖环梁圈内土方，采用长臂挖掘机坐在地面将土方垂直运输至地面，从圆心处往四周开挖，呈同心圆形式扩大。

工况九：挖掘机开挖辐射支撑下土方，将土方倒运至环梁圈内长臂挖掘机抓土位置，采用长臂挖掘机坐在地面将土方垂直运输至地面，挖至坑底以上30 cm，余下土方采用人工修底方式挖除。

工况十：基坑底长臂挖掘机无法抓土的地方，采用吊车坐落在地面提吊斗取土。挖掘机在基坑内取土装入吊斗，直至土方开挖全部完成。

2.3 基坑开挖注意事项

（1）基坑严格按设计位置分层进行施工，及时施加支撑及斜支撑等加强措施，确保基坑坑壁稳定。施工过程中，密切与施工监测配合，加强信息化管理，若有不稳定的因素存在，及时报请监理工程师和设计人员调整施工方案。

（2）深基坑开挖应用“时空效应”理论原理，遵循“分层、分段挖土，先撑后挖”原则，始终把基坑变形量控制在警戒指标之内。

（3）限制基坑开挖线以外地面堆土堆物荷载不超过20 KN/m2，并做好计算校核工作，随时检查确保安全。

（4）基坑开挖前对开挖范围的围护结构止水帷幕进行隔水效果检测，节点处采用洛阳铲进行超前探水，每次开挖深度不大于超前探水深度。

（5）严格控制基坑施工降水时间和降水量，充分运用集中施工，集中降水，减少因降水而造成周围地面沉降。

（6）分段开挖的同时放坡，随挖随起坡，坡度应符合要求。

（7）施工中各工序应以测量监测为指导，根据水位变化，围护结构位移，轴力的大小，基底反弹量等数据调整施工方法。

（8）作好基坑两侧的防护护栏的设置工作，护栏采用脚手管进行搭设，护栏高1.5 m，挂密目安全网。

（9）第二层及其以下各层均分层开挖并及时安装钢支撑，挖至每层支撑下0.2 m位置应及时安装钢支撑，并按设计要求施加预应力至设计轴力。

（10）以基坑土体卸载后支撑暴露时间作为指导施工的主要参数，在开挖过程中应遵循“短开挖、快支护、严治水、勤测量、分层分段”的原则进行，确保基坑及其周边环境的安全。对关键工序的工作时间进行严格控制。

（11）基坑开挖接近基底300 mm时，人工配合清底，不得超挖或扰动地基土。发生超挖时，用碎石或混凝土回填至基底标高。

（12）基底经检查合格后，及时施工混凝土垫层，避免基底暴露时间过长。

（13）围护结构外侧设挡土墙，防止坑外地面水倒灌基坑。

（14）开槽施工时，人工沿坡底开挖一条400×400 mm排水沟，与基坑内疏干井相通，设专人负责定时抽水。槽坑滞水挖明排水沟，导入坡底排水沟内，达到疏干滞水的要求。

2.4 土方运输和存放

（1）严禁挖掘机在挖空后的支撑梁上作业，挖掘机施工中不得碰撞水平撑及竖向支撑；（2）基坑开挖阶段挖掘机、吊车、运土车等车辆需在坑边运行，根据设计要求开挖阶段地连墙后超载标准段不大于20 kPa，盾构井段不大于30 kPa；（3）土方主要由反铲挖土直接装车，汽车采用自卸式环保车。土方弃至存土场。为了保持“市容”整洁，白天进行土方堆放，在夜间集中外运至弃土场。外运弃土采用环保运输车，一是车斗门保持严密，防止漏土；二是车厢加高0.5 m，装车不超限；三是对流塑状泥土用专用泥浆车外运或经晾晒后装运；四是车厢覆盖篷布且出场前用高压水冲洗车轮及车体外表。运输车辆进出施工现场，设专人防护，统一指挥，及时疏导行人及车辆。

3 结语

天津地铁5号线第7合同段思源道站异形段基坑土方开挖施工过程中，根据现场情况的变化，不断地对施工技术方案进行优化，合理组织施工，无论是对周边环境的保护还是车站地连墙结构的变形控制的都比较好，有效地控制了地连墙变形、渗漏水等质量问题，满足设计及施工规范要求，多次受到业主的好评。尤其是不规则形状的基坑开挖，获得了宝贵的经验，在以后的车站基坑开挖施工中将得到进一步的应用，并随着地铁施工的不断发展，对同类条件下的施工提供了参考和借鉴。

[1]DB29-143-2010天津市地下铁道基坑工程施工技术规程[S].

[2]GB50026-2007工程测量规范[S].

[3]JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S].

Excavation Construction Technology of Irregular Foundation Pit of the Subway Station

CHEN Ting-ting

(No.4 Engineering Corporation Limited of China Railway 18th Bureau Group Co. Ltd Tianjin 300350 China)

The deep foundation pit is applied widely in the subway construction for its sufficient use of the underground water. The foundation of this subway station is an irregular one due to its combination with the above estate development, so it’s important to choose a proper excavation scheme to meet the construction duration requirement and guarantee the construction quality. The excavation method and construction technology of irregular foundation pit in the subway station is discussed, which provides reference for the similar construction.

subway station foundation pit excavation

U231

A

1673-1816(2014)01-0017-05

2013-11-24

陈婷婷（1981-），女，学士，工程师，研究方向铁道工程。