地铁车站软土深基坑施工技术分析

高 飞 （中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 101100）

在轨道交通行业发展进程中，地铁车站在周边商业经济发展中的带动作用逐渐凸显。而车辆运输与商业联合发展模式的应用，也为地铁车站建设模式创新提供了良好的机遇。随着地铁车站逐步向更深地下空间发展，软土地层对地铁车站也造成了极大的安全威胁。因此，对地铁车站基坑施工过程中软土深基坑施工技术的应用进行适当分析具有非常重要的意义。

1 项目概述

上海地铁一号线总长18.6km，一号线下具有地下车站11座。地铁车站大多数设置在两旁建筑密集区域，总长为235～255m，主要为双柱三跨箱型结构、单柱双跨箱型结构、无柱折线拱顶结构。一般车站基坑深度在14.5～16.5m之间[1]。本工程施工地层为饱和含水流塑性、软塑性黏土层，含水量＞42%，灵敏度及抗剪强度较低，具有高度压缩性及流变性。

2 地铁车站软土深基坑施工技术应用

2.1 地铁车站软土深基坑开挖技术

该地铁车站施工项目主要地层为软土地层。在软土地基深基坑开挖施工阶段，地铁车站工程技术人员可依据时空效应规律，控制基坑开挖支撑施工阶段每一分步开挖空间几何尺寸、挡墙开挖部分无支撑暴露时间在规定限度以内。同时综合考虑地铁车站基坑规模、几何尺寸、基坑地基加固、施工条件、维护墙体体系等因素，选择地铁车站基坑分层分步、对称、平衡开挖、支撑顺序及时限，保证开挖分层层数、分步开挖时间限制、支撑预加轴力、每层分部数量、分步开挖完成支撑时间限制等数据符合工程设计要求。

在具体地铁车站施工方案设计阶段，地铁车站工程技术人员可结合车站端头井情况，依据分层分段原则，进行开挖支撑单元划分。并设置每一开挖单元分层长度在5.8m左右，支撑钢板数量在2～7根之间，开挖时间在6.5～7.5h之间，支撑架设时间为1.5～2.5h。同时控制车站基坑开挖纵向总坡度在1/3以下，台阶小坡在1/1以下[2]。同时为确定车站基坑台阶小坡稳定性，工程技术人员可假定开挖土层为均质土层，利用稳定数分析的方法，可确定台阶小坡稳定性。稳定数计算公式为：土的重度×台阶高度/粘聚力。由于该车站基坑边坡处于极限状态时土的重度为17.8kN/m3，粘聚力为11.6kN/m2，台阶高度为3.8m。则边坡稳定所要求的粘聚力为7.44kN/m2。

考虑到交通条件对基坑开挖作业的影响，在地铁车站基坑开挖施工阶段，可采用单边开挖的方式进行开挖施工。具体施工步骤如下。

①在地铁车站基坑第一分层第1、2分块开挖阶段，由角部向中间开挖，分层高度为2.0m，开挖方量为250m3，架设支撑数量为6根。在第3分块开挖阶段依据从中间三角区到中间拉槽的方式，进行两个中间柱挖设。分层高度为2.0m，开挖方量为480m3，架设支撑为两个立柱连系杆。在第4分块开挖阶段，需要利用两台普通挖掘机，分别开挖槽两侧土方，分层高度为2.0m，开挖方量为400m3，支撑架设为3根钢板。在第5分块开挖时，施工人员需要由一侧倒退开挖，一直挖设到第三个立柱桩，并在西北角6根斜支撑架设完毕后，进行连系杆架设，分层高度为2.0m，开挖方量为300m3。

②在第二分层开挖阶段，施工人员首先需要进行中间三角区开挖，分段高度为3.2m，开挖方量为450m3，不需进行支撑杆架设；随后进行东南角三角区、东北角三角区开挖，土方量为580m3，需共架设5根钢支撑；在后续土方开挖阶段，由于土方宽度较大，开挖量较多，可依据先中间、后两边的顺序，最大限度降低基坑开挖阶段围护结构形变，同时在两立柱连杆间架设4道长支撑。最后，利用挖掘机与地面长臂挖掘机配合，沿北侧顺钢支撑方向逐步向南侧推进。并在西南角位置上下交错设置6根直钢钢板支撑。

③在地铁车站基坑第3/4/5分层开挖阶段，需要依据前一个分层开挖顺序及方法进行。需要注意的是，在最后一个分层开挖阶段，施工人员需要直接开挖到基底，不需支撑杆、连系杆架设。并在底部，由人工作业的形式，进行清底抄平。同时为降低基坑变形、隆起风险，施工人员可采用22cm厚C30早强混凝土，进行基底封闭措施。

2.2 地铁车站软土深基坑支护方法

为促使地铁车站软土深基坑支撑结构发挥最大的效用，施工人员可依据具体基坑施工内容，选择合理的支撑布置方式。考虑到施工场地对钢支撑节点构造的限制，施工人员可选择受力直接、节点简单的正交布置模式[3]。而在支撑标高设计阶段，由于地铁车站东西侧基坑开挖会形成较大的土压力差，土压力差的存在，将会导致地铁车站向西侧发生位置移动。因此，为保证地铁车站安全运行，地铁车站施工人员可选择基坑与地铁运输线交界位置，利用基坑围护土压力平衡地铁车站主体结构东西侧土压力差。同时考虑到支撑模式过于集中对地铁车站基坑开挖工作的影响，施工人员可依据地铁车站地下一层楼板标高，进行支撑标高设计。并在支撑梁、地铁车站地下连续墙交界位置，进行加劲板的设置，保证支撑效果。

2.3 地铁车站软土深基坑施工过程监测

依据基坑分层开挖内容，地铁车站基坑开挖工程技术人员可在每层、每步开挖阶段合理设置监测点，并在挡墙内设置测斜管。同时在地表及建筑物周边设置误差＜0.20mm的精密水准仪、支撑轴测压传感器及空隙水压计。在施工阶段，通过上述施工方案应用，最大限度地降低了基坑开挖形变。依据监测结果得出该地铁车站维护墙体水平位移最大量在26mm，基坑周边房屋沉降最大值在6.5mm，周边管线最大沉降为6.5mm，周边环境较稳定。

3 地铁车站软土深基坑周边建筑保护措施

虽然地铁车站软土深基坑施工对周边建筑无明显影响，但是为了最大程度保障地铁车站周边建筑安全、稳定，施工人员可根据基坑施工内容，选择合理的周边建筑保护措施。

3.1 跟踪注浆保护

针对软土深基坑开挖卸载导致的维护墙体回弹隆起，或者围护墙土体变形损失情况，施工人员可在基坑施工各个阶段进行严密监测，以便及时发现基坑土体回弹或变形情况，及时采取处理措施。一般基坑注浆维护需紧贴坑外设置注浆管，进行分层、低压速注浆，并回填土块，避免基坑土体损失导致的周边建筑沉降、位移问题[4]。同时考虑到基坑开挖深度较大、围护墙体刚度较小的特点，施工人员可利用双液分层注浆技术，提高被动区抗变形能力。结合支撑预应力的施加，可控制地铁车站基坑变形。

3.2 降水纠偏保护

由于施工区域软质黏土地下水位高于标准值，且夹杂有薄层粉砂。因此，在施工阶段，施工人员可在施工前期，对地铁车站基坑开挖工程地质、周边环境进行深入调查。确定地铁车站施工阶段减少地层位移的施工参数、支护方式。同时针对环境允许强度，预先进行隔断或地基加固措施。在这个基础上，针对地铁车站基坑施工阶段存在的降水沉降风险，施工人员可利用降水纠偏技术，对地铁车站地下管线及邻近建筑物区域内地下水位进行调整。即利用真空深井的方式，将降水后土层有效应力转移到土骨架上，避免孔隙水压大量增加导致的地表及建筑物沉降问题。

4 结束语

综上所述，地铁车站深基坑工程施工复杂程度较高，支撑体系施工难度较大。因此在地铁车站软土深基坑施工过程中，施工人员可依据时空效应规律，结合分层、分步开挖原则，合理设置各模块开挖厚度及支撑方案。同时依据地铁车站软土深基坑施工阶段监测数据，采取适当的地铁车站软土深基坑周边建筑保护措施，保证地铁车站稳定运行。