半幅铺盖地铁车站基坑开挖关键技术

张西京

摘 要：地铁站深基坑开挖技术综合性强，开挖过程中风险较大，各个工序必须紧密配合，并做到信息化监测才能确保施工安全。某些车站因地理位置特殊，交通疏导难度大，会在基坑局部或半幅设置临时铺盖系统，以满足场外车辆的行驶要求，但因此造成基坑内支护系统复杂，特别是对基坑开挖及内部支撑体系的安拆造成较大的困难。该文将针对设有半幅铺盖系统的地铁站基坑开挖方案进行介绍，以供类似工程借鉴。

关键词：半幅铺盖；地铁车站；基坑开挖

中图分类号： TU473 文献标志码：A

1 基坑工程概况

西安地铁4号线五路口站全长135 m，标准段宽22.9 m，平均深22.3 m。该站设计工法为“分期倒边、半幅铺盖、明挖顺筑”法。围护结构采用混凝土灌注桩，桩顶设冠梁和挡土墙。坑内设4道支撑，第一道为混凝土支撑，第2道～第4道为钢支撑。桩间外侧设三重管旋喷止水帷幕，桩间内侧设网喷混凝土。基坑中间设Φ1500@6000临时立柱，西半幅基坑顶部设军用梁、预制盖板、现浇叠合层和沥青面层组成的临时铺盖路面，作为基坑开挖期间的主要交通道路。

2 工程特点

此基坑属于车站半幅有铺盖、全深度范围有围护、有围檩、有内支撑、结构顺做的边界形式。基坑平面狭长，安全等级一级。基坑支护结构复杂，除具有一般地铁车站的钢支撑外，基坑中部还存在混凝土临时立柱、剪刀撑和钢连梁等构件，这些构件对挖机设备的伸展动作造成限制，制约因素很多。该站处于城市商业繁华区域，基坑变形控制要求很高。基坑开挖、桩间网喷、支撑架设、车站主体结构处于同时并进状态，风险点多。

3 前期施工事项说明

该站围护结构及铺盖系统已经在开挖前1个月结束，简述如下：1）大部分围护桩采用旋挖钻成孔。受过街天桥影响，天桥下部围护桩采用反循环钻成孔工艺施工。部分桩位受地下管线影响作了小范围调整，调整方案及缺桩部位的补强措施均得到设计工程师的同意。钢筋笼主筋采用直螺纹机械连接，与螺旋箍筋绑扎焊接成钢筋骨架，汽车吊分两节吊装入孔，上下钢筋笼在孔口处焊接。围护桩、中间临时立柱桩已按要求做了实体检测，检测结果合格。2）基坑范围内冠梁以上部分土方（3 m高）已全部开挖完成，桩顶冠梁、挡墙已施工完成。考虑出土坡道限高需要，除基坑南端剩余6根混凝土支撑外，其余第一道支撑也已施工完毕。3）需要埋设监测器材的灌注桩均按监测设计要求安装了测斜管、钢筋应力计、土压力盒等。项目部监测人员对周边建筑、地下管线的信息已调查完毕，并按要求埋设了相应的沉降、倾斜、裂缝、应力计和应变计等观测元器件和点位。4）西半幅军用梁铺盖路面已投入使用4个月，经监测，变形、轴力等监控数据正常，面层完好。5）不能迁改、需要悬吊的管线均已按专项技术方案保护完毕，并已经通过了各产权单位相关部门的审查和批准。6）基坑降水、排水系统均已布设完毕，试抽试排实验正常。7）施工现场布置、机械设备、劳动力、原材料、应急物资等生产要素已经准备完毕，应急预案已经过演练。

4 土方开挖控制重点

由于该站地处繁华商业区，不仅附近有密集的地下管线，而且紧邻一号线五路口站节点段，且有环形天桥从基坑顶部越过，因此，对开挖引起的地层的位移有很高的要求。这就要求施工中各环节各工序必须密切配合。在开挖顺序、支撑架设时机、分层分段参数选择等方面应严格控制，以减少围护结构及周围地层的变形，确保一号线地铁的正常运营和五路口天桥、地下管线等设施的正常使用。

由于该站西半幅基坑顶部设计有临时铺盖路面，基坑开挖过程中如围护结构变形较大或对中间临时立柱产生扰动，势必会影响铺盖路面的安全。因此在开挖前，必须在相应部位设置醒目的限载限速标志，开挖过程中，杜绝自卸车、挖机碰撞坑内水平支撑和中间临时立柱。立柱两侧土体严禁出现2 m以上的高差，防止对立柱桩产生附加侧压力。

由于该站基坑开挖过程中的风险较高，施工必须通过对支护结构和周边环境进行动态监测，实行信息化施工。

5 土方开挖总体要求

（1）该站深基坑的设计特点和周边环境决定了开挖过程中必须严格遵循“分层、分段、对称、平衡、限时”和“先撑后挖、限时支撑、严禁超挖”的原则。

（2）挖土机械的停放和行走路线布置、挖土顺序、土方驳运、材料堆放等施工过程因素应避免引起对围护桩、中间临时立柱桩、钢支撑、连系梁、钢围檩、降水设施、监测设施的不利影响。

（3）基坑开挖至支撑设计位置时，应待钢支撑架设完毕并施加预应力后，才能进行下层土方开挖。

（4）应采用分层台阶式开挖的方式，分层厚度小于钢支撑竖向间距，分段长度小于30 m。

（5）因机械及土方运输车辆需直接进入坑内，应采取措施保证坡道的稳定。坡道宽度应保证2辆车相向行驶，坡度应能保证拉土车在满载状况下能爬坡出坑。

（6）机械挖土过程中应设置指挥人员，防止挖机碰撞临时立柱、降水井、钢支撑、连系梁等構件。

（7）机械挖土应挖至坑底以上20 cm～30 cm，余下土方应采用人工修底、机械配合的方式挖除，减少坑底土方的扰动。开挖至设计标高应及时施工接地网，并快速完成封底垫层，防止雨水浸泡坑底。

6 总体开挖方案

综合考虑工程特点、施工工艺、环境要求等因素，该车站主基坑采用全深度范围内分层分段土方开挖方案。第一道混凝土支撑以下、第二道钢支撑以上土方开挖时，由基坑南侧向北端前进式掏挖，采取不分段连续开挖方法；第二道钢支撑以下土方从北向南后退式多级接力开挖；开挖至南端头后，余留土方用汽车吊吊运出坑。坑内大部分土方采用挖机直接装车，由自卸车外运出坑。在挖土过程中，先撑后挖，支撑安装完成后及时施加预应力。

开挖至坑底后保留0.3 m厚土层采用人工配合小型挖机挖除。下翻基础梁、集水坑采用小型挖掘机开挖，人工配合修理边坡。网喷混凝土、钢支撑钢围檩、纵向连系梁等安装与挖土工作密切配合，利用时间差穿插进行。分段见底后，及时组织验槽。

7 关键施工参数

（1）施工分层：根据支撑设计位置，考虑挖掘机的开挖能力，将开挖深度分为5层。每层挖土标高不超过支撑中心线以下0.8 m。分层厚度控制在4 m～6 m，第二道支撑以下土方需待钢支撑安装好后，再开挖下层土方。

（2）施工分段：根据该站底板结构平面图，混凝土结构需按横向施工缝及诱导缝设置分块组织施工。横向施工缝原则上间距控制在20 m。考虑到主体结构工程量的均衡性和施工流水的节奏性，实际将土方开挖和结构施工的流水段在纵向划分为6段组织施工。

（3）阶梯传递：除第二道钢支撑以上的土方外，基坑大部分土方采取“后退式阶梯传递”的方法挖除，根据开挖设备的技术性能及分层开挖要求，阶梯传递过程中，台阶宽度控制在4 m～6 m，分层高度控制在3 m～4 m、台阶坡率控制在1︰0.5。

（4）坑内坡道及行走路线：坑内坡道路不小于4 m，坡率在1︰8～1︰10，坡面采用铺设砖渣、混凝土块硬化，最后在面层铺设20 mm厚防滑钢板。

6 结语

地铁车站基坑开挖过程中安全风险点较多，我国正处于城市轨道交通建设的热潮，在城市闹市区主干道下部开挖深基坑时，必须要从基坑安全出发，分析影响施工的各类环境因素，编制有针对性的专项施工方案，加强关键参数控制，做到信息化施工，避免发生安全事故。

参考文献

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