地铁深基坑开挖施工技术

■蔡永元，马立伟，林 飞 ■浙江省大成建设集团有限公司，浙江 杭州 310000

地铁衔接的深基坑，在开挖范围内，要核验周边的地质情况，明确基坑开挖影响范围内的周边环境。开挖施工特有的疑难，包括地下水对基坑开挖的影响、场地内潜在的流砂管涌。若遇到场地以内的边坡失稳，还应限制这一边坡的影响因素。在最大态势下，控制边坡失稳的原有概率。按照水平分段架构下的开挖次序，创设最佳情形下的联合围护。这样做，能确保场地以内的边坡稳定，在很近的区段，确保围护构架应有的安全。

1 工程概况

福州某地铁车站的西延伸段地面标高－0.8m，基坑最深处坑底标高－16.972m，开挖深度16.172m，基坑总长160m，宽度为25～41m;本工程围护结构为冲孔灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕，按照现场实际和地质情况分别设置两道至三道混凝土支撑，局部设置换撑板，土方开挖与外运90000m3，设计采用管井降水。工程总造价为9615.4977万元。

2 土方开挖方式的选取

本基坑开挖范围内土方以杂填土、淤泥质土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩等土层为主，在开挖过程中起主导作用的土层可确定为淤泥质软土层及由全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩组成的岩层。由于风化岩本身具有一定的强度，在土方开挖时可以直接采用挖掘机或镐头机进行开挖，但在淤泥质土层开挖时，由于淤泥质土本身遇水浸泡后容易形成稀泥，开挖机械不容易行走，所以需要采取进一步的措施，以利于土方开挖工作。

本基坑在淤泥质土层开挖时可以选取以下6种开挖方式或措施:(1)先进行电渗井点降水再开挖，可适用于渗透系数小的粘土或淤泥土，先降水，后开挖，开挖安全系数大，但降水费用高，降水周期长，土层渗透系数小，降水难度相对较大;(2)利用现有建筑垃圾对淤泥表层进行回填，提高地基承载力，建筑垃圾对淤泥层表面形成排水通道，对淤泥有固结作用，与淤泥结合形成复合地基，承载力有保障，但排水不够通畅，机械及行人可以在其上行走自如，方便施工。此方式成本较高，工期难以控制，嵌入建筑垃圾的同时，等量淤泥被挤出，排淤过程复杂，在现场没有现成建筑垃圾时，回填及外运浪费时间及材料。(3)开挖时采用集水井排水沟明排方式，排水施工前不需要利用原材料，准备足够排水泵即可，排水沟渠制作灵活，破坏容易恢复，而且恢复成本较低，适用于渗透系数低、不具备流动性的土质，但人员、机械不能直接在其上行走，需要借助路基板或竹笆才能完成。在基坑开挖面以下50cm开挖明排水沟，在坑内最低处设置集水坑，待水流集中后利用水泵抽至基坑外。(4)挖机下垫路基板，可以增大挖掘机与土层的接触面积，减少挖掘机下沉量，有效缓解挖掘机行走在软土上的地基承载力的问题，基坑内积水若未及时排除，将会使土层遇水搅合，形成泥浆，不利于机械的行走。在岩石地层机械可以直接停在土层表面行走，但在淤泥层必须在其下垫2.5m×1.5m×0.1m的路基板两块，才便于行走及工作。在机械整平后人工修整，工人仍不能在其上直接行走，在其下铺设竹笆增大接触面积，保证工作人员行走方便。(5)建筑垃圾+路基板+积水明排方式将建筑垃圾换填、下垫路基板与积水明排有机结合，根据现有条件决定使用建筑垃圾或路基板结合积水明排方式，既解决了地基承载力不够的问题，又解决了坑内积水排除问题，能够达到基坑开挖既保证质量、安全、工期又能节约成本的要求。

通过实验初步分析，以上几种方法各有优点，可以将其进行组合，以发挥各自优点。对于表层土方开挖，由于现场现有建筑垃圾数量可以满足回填所需，回填也比较方便，充分利用现有资源，可以采取建筑垃圾回填+明排水的方式进行开挖;对于第二层、第三层土方开挖时，在岩层开挖时，由于其本身强度较高，能满足机械行走的承载力要求，可以采用明排水方式开挖;在淤泥质软土开挖时，为满足基础承载力的而要求，在机械履带下铺设路基板，在工作面四周开挖面以下50cm开挖排水沟，至最深处设置集水井即路基板+集水明排方式进行土方开挖。

3 效果检验

经过以上措施的实施，基坑开挖的效果从安全、开挖效果、工期及经济效果方面做了检查，得到结果如下。

3.1 安全性效果

在土方开挖过程中，监测人员对基坑每天进行一次，与设计允许的水平位移相比，得出以下结论:

(1)整个开挖过程中基坑土体位移变化量最大的位置在TCX12点。TCX12点位于西二区，主要地质为淤泥质土，相比于花岗岩层，土质较软，变形较大，最大累计位移变化量为8.76mm。

(2)桩体位移最大变化量为QCX4，位于西六区。最大累计变化量为8.09mm。

(3)理论计算的最大位移变化量为12.3mm，开挖过程土体位移及桩体位移在理论计算范围内，取得了明显效果。

3.2 工期效果

本工程基坑在2011年11月10日全部开挖完成，土方开挖总共施工了3个半月，比原定工期提前了半个月，同时也保证了结构施工的工期，加快了施工进度。

对不同地质条件提前确定开挖参数，采用多种方式结合的开挖模式，减少了开挖过程中遇到的问题，大大地缩短了工期，加快了施工进度，得到了业主的好评。

3.3 经济效益

采用建筑垃圾回填+集水井排水沟明排+路基板方式进行土方开挖施工，增加了建筑垃圾的短驳及挖机机械费用25000元、路基板租用费用9000元、集水井明排水费用10000元，总计耗费44000元。在施工过程中取消了原设计在淤泥质土层中每200㎡设置一口降水井的项目，共计取消降水井14口，直接节约了降水井施工费用28万元，节省的费用达到236000元，大大节约了成本。

4 结束语

深基坑的开挖要首先搜集各种不同的开挖方式，结合现场实际情况针对不同工况制定出有针对性的基坑开挖方式，以取得良好的经济效益和社会效益，确保工程的安全顺利实施。

［1］徐安军，王建华，丁勇春.上海地铁明珠线二期西藏南路基坑施工技术［J］.岩土工程学报，2006(z1).

［2］陈志军.临近地铁边深基坑开挖的施工技术［J］.工程建设与设计，2012(05).

［3］马海贤.地铁深基坑开挖施工技术［J］.安徽建筑，2013(06).