某地铁工程的基坑开挖和技术保证措施

张文龙（太原理工大学建筑与土木工程学院，山西　太原　030024）



某地铁工程的基坑开挖和技术保证措施

张文龙
（太原理工大学建筑与土木工程学院，山西太原030024）

摘要：以常州轨道交通一期工程为例，介绍了基坑开挖的基本原则，阐述了地铁工程中基坑开挖的施工工艺及其技术要求，并提出了相应的质量和安全保证措施，为今后的基坑开挖工程积累了施工经验。

关键词：基坑开挖，钢支撑，围护结构，技术措施

1　工程概况

常州轨道交通1号线一期工程的文化宫站为1号线与2号线的换乘站，采用“T”字换乘，位于常州市商业、金融中心的和平北路、延陵西路交叉口。1号线文化宫站，车站净长316.135 m，净宽21.3 m，标准段基坑开挖深度约24.66 m，端头井段为26.36 m。车站土方开挖总量175 592.14 m3。2号线文化宫站，车站净长539.0 m，净宽21.3 m，标准段基坑开挖深度约17.1 m，端头井段为18.8 m。车站土方开挖总量203 360.39 m3。总的施工顺序是1号线文化宫站基坑与地块A区基坑同步施工，然后再施工B区，最后施工2号线基坑。

2　施工组织方案

1号、2号文化宫站因交通疏解要求采用半铺盖法施工，车站主体结构施工期间须设置临时铺盖系统疏解和平北路与延陵西路交通。1号线文化宫站临时铺盖系统位于和平北路东侧和延陵西路与和平北路交叉口处，2号线文化宫站临时铺盖系统位于延陵西路南侧，临时铺盖系统平均宽度约10 m，在基坑边设置1.2 m高防撞墙并且加设防攀爬安全护栏，确保施工期间安全可靠。铺盖系统采用400 mm厚C30钢筋混凝土栈桥板，车站第一道钢筋混凝土支撑兼做临时铺盖系统横向栈桥梁，并在车站格构柱顶端沿车站纵向设置纵向栈桥梁加强铺设系统的整体刚度。临时铺盖系统见图1。

图1　半铺盖系统图

首先在围挡范围内施工车站的围护结构，同时施作格构柱及其桩基础，然后破除既有路面，开挖基坑浅层土方，施作冠梁、钢筋混凝土支撑及纵向栈桥梁，之后在其上设置临时铺盖系统，铺盖系统一侧与主体围护结构桩顶冠梁连接，一侧与钢筋混凝土纵向栈桥梁连接，纵向栈桥梁下每隔8 m左右设置一道钢格构立柱，立柱间设置剪刀撑充分保证立柱系统的整体稳定性。钢立柱兼做主体围护结构第二～五（六）道支撑的中间支撑立柱。盖挖部分同明挖部分工程一同施工，施工方法、工艺与明挖段施工相同。

3　基坑开挖原则

基坑开挖是地铁工程中最重要的分项工程，为了使基坑的无支撑暴露时间减少，有效地控制围护结构的变形与坑外地面沉降，采用“时空效应”理论原理开挖基坑，并及时做好边坡覆盖护理。

其基本原则是“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”。具体如下：1）施工过程中，为尽快完成底板制作，车站开挖采用分层、放坡开挖的方式，防止放坡过长、过高。2）钢支撑施工：以两根支撑之间为单元开挖后，当基坑开挖到一定深度后立即进行钢支撑预撑，保证基坑的安全，待钢筋混凝土支撑达到强度后，方可拆除临时钢支撑。3）严格按照“时空效应”原理组织开挖，随挖随撑。

4　基坑开挖及支撑架设施工

基坑开挖遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。开挖后立即支撑，同时做好基坑排水，减少坑底暴露时间。基坑开挖充分考虑施工场地、外运时间限制等因素，可以充分利用场地内空地临时储存。

纵向分段：每段长度小于25 m。

横向分块：按基坑标准段宽度，分3块进行开挖。

在开挖的临时坡面及时进行坡面防护，如果超过7 d未进行土方开挖，采用砂袋进行临时防护，并采用彩条布进行临时覆盖，防止雨水冲刷，在坡角处设置排水沟，排水沟内的水应及时抽排。基坑开挖时挖掘机不得碰撞格构柱、纵梁和混凝土支撑等。确保降水井能够正常运行，保证地下水位开挖面以下不得小于2 m。在基坑开挖过程中如发现地下管线或文物等，立即停止开挖，同时上报有关部门，处理后再开挖。

1）基坑竖向土方开挖。基坑上部土方采用挖掘机接力开挖，装车外运，中下部土方挖掘机不能直接装车时，采用长臂挖掘机开挖出碴。出入口及风亭基坑上部的土方采用挖掘机开挖和装车外运，下部土方采用长臂挖掘机出碴或挖掘机接力出碴，局部采用龙门吊配合提升吊斗垂直提升。2）基坑纵向土方开挖。主体部分的基坑要从东西两个端头开挖，每段基坑所开挖的长度要与主体分节相对应，同时为了有利于基底的排水，必须做到开挖面比主体施工段超前6.0 m，开挖面坡度不大于1∶3，而且要设置两个长为6.0 m的平台，才能保证开挖面的稳定。3）文化宫站基坑开挖分段方案。1号线文化宫站车站净长316.135 m，可划分19个结构段进行施工。首先开挖施工南北两端头盾构井及主体结构，为盾构接收创造条件，主体结构施工完成之后再进行附属结构施工。2号线文化宫站车站净长539 m，划分31个结构段进行施工。首先开挖施工东西两端头盾构井及主体结构，为盾构接收创造条件，主体结构施工完成之后再进行附属结构施工。

5　基坑开挖技术要求

1）基坑开挖须在围护墙强度、降水均达到设计要求后方可进行。基坑开挖前，编制基坑开挖专项施工方案，并经专项审批后方可施工。2）基坑开挖前，在基坑外侧设置由集水井和排水沟组成的地表排水系统，避免坑外地表明水流入基坑内，排水沟布置在距围护墙外侧0.5 m以外。3）基坑分层、分段、对称、限时开挖，而且要遵循“先撑后挖、限时支撑、分层开挖、严禁超挖”的原则，尽量减小基坑无支撑暴露时间和空间。a.土方分段开挖，每段分层、分小段开挖，并限时完成每小段的开挖和支撑，每小段的每层土方开挖，钢支撑安装及施加预应力必须在8 h内完成，混凝土围檩、支撑的浇筑要在24 h内完成。b.在开挖基坑端部时，根据基坑端部的平整形状确定支撑设置和土方开挖顺序，角撑范围内的土方，自基坑角点沿垂直于角撑方向向基坑内分层、分段、限时开挖并设置支撑。c.基坑纵向采用多级放坡开挖，纵坡坡度不大于1∶3，分层厚度根据支撑竖向间距确定，平台宽度应按照支撑水平间距确定，且不小于6 m。纵向坡要进行人工修坡，并对暴露时间较长或可能受暴雨冲刷的纵坡采取防止纵向滑坡的措施，周边环境保护要求较高时，适当减缓土坡的坡度，边坡位于浜填土区域，采用土体加固等措施对土体性质进行改善后方可进行放坡开挖。4）基坑开挖阶段，其周围影响范围内不得有产生挤土、振动等影响的桩基、爆破等作业。5）施工机械和车辆不得直接在支撑上行走和操作，采用机械挖土时，严禁挖土机械碰撞支撑、格构柱、围檩、井点管和地下墙，围护墙侧300 mm和降水井周围500 mm范围内的土体采取人工挖除。基坑开挖纵向推进示意图见图2。6）土方开挖时，弃土堆放远离基坑顶边线1倍基坑开挖深度以外，基坑开挖期间围护墙后地面超载不得超过20 kPa。7）基坑开挖过程中，围护结构一旦出现渗漏水现象，必须及时采用快硬水泥或聚氨酯进行止水堵漏。

图2　基坑开挖纵向推进示意图

6　基坑开挖技术措施

1）基坑开挖前了解工程的薄弱环节，并备好应急措施，做到防患于未然。2）基坑开挖前做好基坑外降水、基坑内排水施工，且进行试运转正常后，方可开挖土方。3）基坑开挖过程中，要把工程监测系统建立起来，及时将监测信息反馈给设计和施工人员，实行信息化施工，保证基坑开挖的安全。4）管线悬吊必须进行事先设计，对其进行支撑强度和稳定性验算并上报监理批准，然后按图施工。围护结构支护可作为悬吊钢梁或钢丝绳悬吊的支撑墩柱，但必须稳固可靠。5）基坑回填土前，在悬吊的刚性管线下面砌筑支墩加固，并按设计要求重新安装管道和回填土。6）最后一层土开挖后，要尽快将接地网施工完毕，尽快浇筑垫层混凝土，避免长时间暴露基底。7）基坑支护结构的横撑，要在土方开挖至设计位置后及时安装，以保证支撑与围护结构面的垂直，并要及时按设计要求对围护体进行预应力施工。8）基底检查与处理。a.基坑开挖完成后，必须及时会同设计院、发包方、承包商、监理等单位共同进行基底验槽，并办理隐检手续，及时进行垫层施工。b.通过施工变形监测，及时分析判断基底围护结构是否基本稳定。

7　基坑开挖安全保证措施

1）坑内作业遵照国家建设部标准《高处作业安全技术规范》的有关规定，技术负责人对本工程的安全防护技术措施的科学性，可操作性负责。2）基坑周边防护一律采用建筑钢管与定型金属网结合，金属网径不小于3.5 mm，网眼尺寸不大于50 mm×50 mm。上横杆高度不小于1.2 m，中横杆高度0.6 m，下口设不小于20 cm踢脚板。上下楼梯符合JGJ 59—2011建筑施工安全检查标准中的相关规定，采用成型梯笼。

8　结语

随着国家加大交通基础设施的投资，地铁在建项目越来越多，在地铁建设中基坑开挖是最重要的分项工程，技术含量和安全风险都很大，所以要格外重视基坑开挖的施工工艺、技术的研究和总结，为以后的地铁项目积累经验。

参考文献：

［1］JGJ 80—91，高处作业安全技术规范［S］.

［2］JGJ 311—2013，建筑深基坑工程施工技术安全规范［S］.

The subway engineering foundation excavation and technical guarantee measures

Zhang Wenlong
（College of Building & Civil Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China）

Abstract：Taking Changzhou rail transit engineering at the first period as an example，the paper introduces basic foundation excavation principles，describes subway engineering foundation excavation technologies and technical demands，and puts forward corresponding quality and safety guaranteeing measures，which has accumulated construction experience of foundation excavation engineering in future.

Key words：foundation excavation，steel bearing，enclosure structure，technical measures

中图分类号：TU463

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）06-0130-02

收稿日期：2015-12-11

作者简介：张文龙（1982-），男，在读工程硕士