地铁明挖车站基坑开挖施工技术分析

向薪云

【摘要】地铁车站施工中，基坑开挖及土方外运均受时间、天气、弃土场地、外运道路等条件制约，如何在保证基坑施工安全的同时，快速、经济地完成基坑土石方开挖及外运是地铁车站施工的一个重要方面。本文就地铁明挖车站基坑开挖施工技术进行了简单的分析。

【关键词】地铁；明挖；车站；开挖；施工技术

1、开挖施工对策

施工期间做好各种地下管线的悬吊防护、确保各种地下管线在施工期间的安全和稳定。车站土方开挖及支撑过程中根据土体变形的时空效应原则，缩短开挖与支撑的间隔时间，减小因围护桩过量位移而引起的周边上体下沉量，以保护周围建筑物和行车安全。在明挖基坑中更要注意石方爆破施工的安全，要保证石方爆破施工的安全，就要合理的选用爆破方法和爆破参数，将爆破振动控制在允许范围内。采用信息化施工，及时量测各项数据，通过理论计算分析指导施工，确保施工方法的科学可靠。

2、基坑变形控制与复杂施工环境的应对措施

在目前的车站基坑开挖施工过程中，通常地质环境、施工环境都很复杂，因此，在施工过程中，要确保围护结构的质量。围护结构的抗侧压能力、抗渗能力、插入比是基坑稳定的关键，施工过程中对人工挖孔桩、机械钻孔桩进行严格的控制。严格贯彻“时空效应”原则组织信息化施工，处理好开挖和支撑的关系，严格按照“时空效应”原理组织施工，在开挖过程中掌握好“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”六个要点，遵循“竖向分层、纵向分区分段、横向先中间后两侧、随挖随撑、快速封底”的原则，处理好开挖和支撑的关系，快速安装钢支撑，及时对钢支撑施加预应力，并根据监测情况及围护结构变形情况及时复加预应力，保证支护体系的稳定，防止地表水渗入土中软化土体。及时施作垫层和底板混凝土，控制底板隆起。基坑开挖到底后及时施作垫层混凝土封底，不允许长时间暴露，并适量降低承压水。根据监测结果的分析，必要时将垫层加厚或在底板上增加一道临时钢支撑。在最短的时间内将结构底板施作完毕，以确保基坑安全，不发生变形。结构钢筋混凝土按照底板→下三层侧墙、柱及中板→下二层侧墙、柱及顶板→下一层侧墙、柱的顺序从下至上逐层施工，支撑严格按设计顺序拆除，此时应处理好拆支撑和结构混凝土施工的关系。每段结构混凝土强度必须达到设计要求强度后才能拆除该段支撑。

3、基坑土方开挖

3.1车站基坑开挖方案

地铁车站工程的基坑开挖计划一般是按照特定的方向从上而下分层次进行，通常采用的是机械分层开挖，开挖初期，采用挖掘机挖掘最上层的土层；其余土层采用小型挖掘机基坑内倒运，长臂挖掘机出土。控制周边地面沉降，保护周边建筑、管线及基坑的安全，一方面控制沉降总量，另一方面控制沉降速率。施工过程中要严格控制无支撑暴露时间在24 h之内，对基坑开挖实行动态管理，将监测结果及时反馈到施工现场，指导施工，运用信息化施工，把基坑变形量始终控制在合格指标之内。开挖前将分层位置、深度作图示意，使施工人员做到心中有数，以控制挖土深度。

3.2车站基坑开挖施工工艺

基坑开挖分台阶施工，自上而下分多个台阶，每个台阶安排一台挖掘机负责向上倒运土方，最上一个台阶的挖掘机可用大型反铲挖掘机，连挖土带装运。 1）第一层开挖。分层厚度应按照设计要求，开挖方向按照设计方向倒退开挖，挖掘机停在地面上，开挖时利用反铲倒退挖土后直接装车，横向先挖中间部分，然后再挖两侧土方。开挖断面每超过一根横撑位置后及时安设第一道钢支撑。 2）第二层开挖挖掘机从基坑南端钢横撑与角部斜撑圍成的空间处开始开挖，并在第一道钢支撑安装前先在基坑中间沿纵向开挖出一条5.0 m宽的坡道，坡度小于30°，用于第二层土方运输，第二层土方沿横向先挖中间部分，为运输车辆提供装车位置，运输车辆由地面沿运输坡道倒至装车点，由挖掘机装车，运输至临时集土场。第二层土方控制在第二道钢支撑以下1.0 m以内，工作面每超过一根钢支撑位置，及时安装钢支撑。 3）第三层开挖。挖掘机按照设计方向倒退开挖，开挖顺序为先在基坑中部挖，沿纵向开挖出5.0 m宽的坡道和第二层坡道连接，运土车可进入基坑装运第3层土方。工作面每超过一根钢支撑位置，及时安装钢支撑。4）第四层开挖。利用长臂挖掘机停在第3层土体上挖第4层土方，先挖横向的中间部分再挖两侧，运输车停在第3层土体上装土并运出基坑。

3.3土方外运方案

为保证市内的清洁，防止车辆漏、掉泥土，基坑开挖土方外运由业主统一协调负责，根据施工进度及时安排土方开挖，在现场修建土方运输车辆的冲洗设施，并安排专人对土方外运的车辆进行冲洗。

4、技术控制点

4.1 基坑土方开挖

（1）在施工过程中，应严格遵循“随挖随撑”的原则，合理安排施工周期，保证施工的安全，土方开挖沿纵向长度每段不超过6 m，挖出工作面后迅速安装钢支撑，并施加轴力。开挖前准备好合格的支撑及施加支撑预应力的各项装置、仪表，对施加预应力的油泵装置要经常检查，使之运行正常。

（2）在开挖每一层的每小段的过程中，当开挖出一道支撑的位置时，即按设计要求在地下墙两侧墙面上放出该道支撑两端与地下墙的接触点，以保证支撑与墙面垂直且位置准确，对这些接触点要整平表面、画出标志、并量出两个相对应的接触点间的支撑长度，方便以后施工。

（3）复加支撑预应力：钢支撑必须有复加预应力的装置，当第三、四、五道支撑加设后均应对以上各道支撑按设计复加预应力。当墙体水平位移超过警戒值时，可适当增加预应力以控制变形。

（4）在挖土过程中，机械臂严禁碰撞深井管及支撑立柱，且挖土机械不能直接安放在支撑上作业。

4.2 基坑支撑施工工艺

（1）直撑安装

支撑安装前先在地面进行预拼接以检查支撑的平直度，受到损伤和变形的支撑不得用于工程。其两端中心连线的偏差度控制在20mm以内，经检查合格的支撑按部位进行编号以免错用，支撑采用整体一次性吊装到位。

（2）斜撑安装

端头井、临时封堵墙等拐角处设计采用斜撑。因斜撑与围护结构有一定的夹角，不易直接安装支撑并施加预应力，斜撑安装前先将斜撑支座与预埋在地下连续墙的钢板进行焊接，将斜撑支座连成整体，然后进行支撑安装作业。斜撑牛腿应与支撑相密贴、垂直，其安装方法与直撑相同。

（3）预应力施加

预应力施加前，必须对油泵及千斤顶进行标定，使用中要经常校验使之运行正常，确保量测的预应力值准确，每根支撑施加的预应力要记录备查。每小块土体开挖及支撑完成后，应及时按设计要求施加支撑轴向力的预应力。对施加预应力的油泵装置要经常检查，以使之运行正常、所量出预应力值准确。每根正常施加的预应力值要记录备查。

（4）预应力复加

支撑轴力损失与开挖进程、围护结构位移及其后土体位移、温度变化、施工过程中的振动、突发事件影响等有关。支撑预应力损失所引起的围护结构位移通常是几乎不可逆的。及时有效地复加预应力对控制围护结构位移是一项非常关键而有效的措施。轴力复加控制标准：按照设计标准或当轴力变化大时，即按要求复加支撑轴力。

结束语

根据工程所处的地理环境及工程地质情况，制定与之相应的施工开挖技术方案，确保施工过程中技术可靠，相关措施得当，各项工作按部就班，管理到位，保证每道工序顺利进行。

参考文献：

[1] GB 50299-1999，铁路隧道施工技术安全规范[S].

[2] GB 50299-1999，建筑基坑支护技术规程[S].