地铁车站深基坑开挖施工技术研究

邢迎旭

中国水利水电第十一工程局有限公司 河南 郑州 450000

1 地铁车站深基坑开挖施工准备

1.1 施工准备

（1）熟悉和审核施工图纸。在地铁车站工程开工建设前，相关人员应熟悉地铁车站工程的地质资料、条件、水文地质资料、围护结构、土方开挖、盖挖路面施工图等，在熟悉图纸的前提条件下，对施工图进行会审，并完成设计交底工作。根据地铁车站深基坑工程施工图，对土方开挖施工方案进行制定，并向监理师报备，待批准后安排施工，另外，在施工前，需要安排相关人员做好技术、安全交底工作。

（2）测量复核。结合设计部门提供的测量资料、导线点和水准点，完成复测工作；并将交桩复测报告上报至工程监理师进行审核。参考测量控制点对基坑开挖标高、开挖限界等尺寸进行控制，同时为钢围檩、支撑安装等施工提供相应的参考，在开挖土方前，制定相应的施工测量方案，为施工做好准备。

1.2 合理配置劳动力

通常地铁车站工程具备施工规模大、工期紧、施工难度大等特点，为确保工程如期交工，必须安排施工经验丰富的现场管理人员对深基坑开挖施工中的各项工作进行协调。根据该工程的工期安排，在施工人员进场施工前，组织其进行系统的入场教育、岗前培训、安全教育等，要求施工人员掌握深基坑开挖的工序流程、工种等[1]。

2 地铁车站深基坑开挖技术

2.1 土方开挖技术的选择

（1）分层开挖。将深基坑深度分为多个层次完成开挖，它具备应用范围广、经济性强的优势；缺点是施工工序烦琐。分层开挖技术可以有效避免土方塌陷，且为工程的排水提供较大便利，适用于深基坑、特质层薄弱、整体浇灌混凝土垫层的工程中；分层开挖不仅可以从基坑的一边向另一边平行开挖，而且还可以从基坑两侧同时对称开挖或者由基坑中间位置同时向两侧对称平行开挖；此外，还可以采取交替分层开挖法；分层进行开挖的依据是基坑开挖深度、土质、水位条件等。

（2）放坡开挖。放坡开挖具备经济性强、工期短、操作空间大的优点；一般，若深基坑的开挖深度大于5米，需要采取分级放坡开挖的方式，在此期间，需设置相应的分级过渡平台，平台宽度尺寸可设置在6～8米之间，如有特殊需求，可将宽度设置在4～6米之间。但是要求过渡平台的宽度应超过一台挖掘机的作业半径。若深基坑开挖深度比5米小，可以不设置过渡平台。

2.2 开挖技术的控制要点

（1）分层开挖技术控制要点。在分层开挖时，需结合实际情况对分层层数和每层开挖土体的厚度进行确定；另外，在分层开挖时，应提前预测地表沉降，防止分层开挖时影响周围土体；在实际开挖时，需要对各层的自重力进行计算，并按照分层开挖原则进行操作，严谨超挖[2]。

3 地铁车站深基坑施工技术

3.1 邻近建筑物深基坑施工部署

由于地铁的建设一般都在繁华区域，这些区域具备建筑物密集的特点，因此，必须在施工中，采取相应的措施，保障邻近地铁建筑物不受施工影响。所以，在施工中，施工企业应根据工程的实际情况、技术情况等，对深基坑的施工进行合理部署。①对质量管理职责进行落实，施工单位应明确项目经理、工程师、技术人员、施工人员的责任，要求技术部门的人员必须熟悉施工图、施工工艺等，并及时对资料进行整理，广泛推广新工艺、新技术、新材料；②明确并落实工序交接、技术交底、隐蔽工程检查等相应的制度，确保全员能够完全按照规定完成施工；③制定技术保证措施。

3.2 施工重难点的管理

在分层开挖时，若结构为内支撑结构体系，要求每层不得超过两米。当然，在设计内支撑结构时，还需结合土质情况合理设计。①如淤泥里面要求分层开挖厚度应控制在1.0m至2.0m，具体根据含水量大小而定；黏土和粉砂土分层开挖厚度应控制在3m至4m。②若结构为土钉墙围护结构体系，开挖深度在达到下层土钉施工的基础上，应尽量降低开挖深度，一般要求不超过下层土钉50cm等。总之，相关人员应对分层开挖需注意的难点问题进行深入研究。

控制放坡开挖质量需要注意以下几点：①在放坡开挖时，若边坡高度超过5米，土质与岩层存在发生倾向一边滑落问题及土体滑移、边坡失稳问题。为解决这一问题，需提前计算边坡整体稳定性，并采取合理的加固及支护措施。②像在施工中遇到易风化边坡或土质边坡，在放坡开挖过程中，应采取合理的措施保护坡脚、坡面。特别要注意，在深基坑周边应采用相应的地面防护措施，如抹砂浆、设排水沟等措施，这样不仅可以有效规避雨水渗入，而且可以最大限度保障地铁车站工程的安全性；③如果深基坑不适宜采取分级放坡开挖法，对于基坑上段可通过自然放坡的方式进行施工，或者对坡面采用相应的保护处理措施，防止出现深基坑渗水、石土碎化等问题。通常，水泥抹面、浆砌、挂网喷水泥浆等是常用的坡面保护措施；同时，在加固深基坑下段过程中，可以运用土钉墙、喷锚等加固方法；对于坡脚加固方面，可以通过草袋堆砌、砌筑砖石墙等方法进行加固处理。总之，只有不断加大对施工重难点的管理，才能最大限度确保地铁车站深基坑工程的施工质量。

3.3 施工监测

施工检测内容较多，如图纸要求、观测周期、监测项目控制值及报警值等；检测对象有基坑周边地下水、支撑梁内力、基坑支护结构等。另外，施工企业还应做好检测点的布设工作，确保检测数据的准确性，为地铁车站深基坑工程的安全施工奠定基础，防止因监测数据不正确，导致地铁附近建筑物发生倾斜和开裂；基坑外可以采取孔内水位观测法检测地下水位。具体检测是使用万用表法来测量，即将“＋”“－”接线柱植入孔中，当仪表摆针摆动时，对井内线长进行丈量（井管内水位深度），每天进行测量，测量次数为一次，若地下水位变化达到1.5m/天，或者地面沉降允许值大于设计值时，将水回灌入孔内，使地下水位保持不变，对地面沉降进行控制[3]。

4 地铁车站深基坑开挖施工安全技术措施

4.1 确保围护结构质量

严格控制围护结构施工，尤其是需要对围护结构桩间锚网喷砼的施工质量进行严格把控，使围护结构强度、刚度、稳定性达到规定标准，并无漏水现象。

4.2 及时做好施加支撑（含封闭基坑底板）

由于有些围护结构根部土体结构比较松散，稳定性较差，受力后易发生变形问题，为规避围护结构下部朝坑内方向移位，应及时做好施加支撑工作，并对基坑进行封闭，确保在开挖卵石松散层时，基坑没有支撑，且暴露时间较多，以降低发生位移的概率。使用两个砼角撑、两个钢管角撑、两根4米间距钢管撑支撑盾构始发井部位，确保端头部位结构的稳定性；及时施加支撑可以对地层的应力状态进行调整，以对基坑施工时地层、围护结构的变形进行控制，因此，可以采取加快挖基速度，在短时间内及时施加支撑、封闭基坑底板，以提高围护结构质量。

4.3 处理好基坑工程施工过程中的地下水

在地铁车站深基坑工程施工中，在处理地下水时，一般将封堵、降排作为主要方式，在围护结构内侧使用锚网喷砼止水，在开挖时喷射混凝土至围护结构排桩，对内衬施工前，封堵基坑内侧渗水点。深基坑使用管井降水，将排水沟和集水井设置在基坑周边，每次将管井降水控制在开挖基面的1m以下。在基坑无水情况下施工，若发生管涌，需马上采取注浆止水措施；在顶板覆土回填后封堵降水井，从而达到地铁车站施工中的抗浮要求，避免基底出现隆起问题[4]。

5 地铁车站深基坑开挖施工技术要点

5.1 基坑降水

采用潜水泵抽水完成降水作业。在土方开挖前30天左右进行深井降水，采取一口井配备一台潜水泵的操作方式，潜水泵可以连续进行抽水。根据实际情况确保坑内管井的启用，若坑外管井可以满足降水要求，则无须启用坑内管井。

（1）降水井管构造及降水设施。钻孔直径、降水井管径、单根井管长、井管下置深度分别为600mm、320mm、2.5m、0～15.0m为隔水管和15.0～27.5m为滤水管，用尼龙丝30～40目丝网包缠滤水管外围。

（2）降水施工方法。井点成孔，需要把冲击式钻井设备移动至井点位置，并将其对准井点，将冲击孔成孔直径控制在一定范围内，确保管壁与井管二者间有一定间隙，方便填充砾石，冲孔深度应低于井管设计安置深度的300mm以上，避免在提升冲击套管时出现部分土体塌落，保证滤管底部有一定量的砂石；在井孔冲击成型以后，将冲击头拔出，使用单滑轮用绳索将井管拉起，并将灌砾石滤层填入井点管与孔壁之间，由于砾石滤层的质量决定着降水效果，因此需科学对砾石滤层进行选择，在施工中应注意以下几点：①选用10～35mm的，避免发生堵塞滤管网眼；②在井孔中间位置放入滤管，在填砾料时应加快速度，且应连续进行，避免发生孔壁塌土问题；③将原地下水位线作为滤砾层填充高度的标准，从而确保土层水位上下畅通无阻。

5.2 基坑开挖流程

（1）基坑平面开挖流程。在分段的前提下，将基坑划分为26个区，按照2个挖土作业面开展挖土施工，从两侧向基坑中间位置分层、分区平行对称开挖。

（2）基坑竖向开挖流程。如以盾构始发段为例，对土方开挖流程进行介绍。基坑开挖区的划分（25内以内为一大区，然后将一个大区分成N个小区），在划分小区时，需按照土方挖掘、混凝土支撑施工、钢支撑安装和预应力施加进行划分。

（3）分层挖土施工方式。分层挖土施工方式是将土方划分为3层进行开挖，坑基每个台阶纵向开挖放坡坡率是1∶3，总坡率不超过1∶4；若将每个施工层分为2个台阶开挖施工，需要设置2.0米宽的过渡平台。

5.3 基坑开挖工艺流程

（1）第一层开挖。在第一道混凝土支撑施工完成且强度达到设计的80%以上时，开挖第二层土方，深度约8米，北段为回填土，南段为流塑性强的淤泥土。在基坑两侧用两台长臂挖机挖土，并采用长臂反铲挖掘机挖土装运，中间部分利用挖机翻至两侧，开挖到第二道混凝土支撑位置下5cm时停止开挖。

（2）第二层土开挖。在完成第二道混凝土腰梁及第二道混凝土支撑施工后，若强度达到设计标准的80%以上时，方可开挖第三层土方，开挖到第三道钢支撑下30cm，即5.5米深时，停止开挖作业，做好第三道钢支撑工作；在开挖方式方面，基本与第二层开挖方法相同，当无法继续使用第二层的挖土方法时，可以使用反铲接力完成倒土工作，并将土装入自卸车。

（3）第三层土开挖。在完成第三道支撑架设工作后，由于第三层土质是砂质黏性土，在第三层土方开挖工作中，可以使用常规挖机翻土，长臂挖机反铲接力装自卸车的开挖方法，当开挖深度至结构底板底以上200mm位置时，停止开挖工作，此时开挖深度为4.5～5.5米，剩下的0.2m通过人工捡底方式施工；当开挖深度达到设计深度后，应立即停止施工，防止超挖，影响基地持力层。

5.4 土方外运及弃土

①一般，土方开挖工作在夜间进行，这样方便使用运输车将土运输至指定地点；若工作需要，在白天开挖土方，则应将土方临时存放至周围平坦的地方，禁止将土方堆放至成型的基坑周围，防止边坡荷载；②将后挡门安装在运输车上，并做好密闭车厢的工作，顶部需用专业篷布覆盖，在运输车出场时，应对其进行清洗，入场时应在出弃土场将运输车清洗干净[5]。

6 结束语

随着城市化进程的加剧，原有的出行方式已经无法满足实际所需，而地铁的出现，不仅缓解了城市的交通压力，而且为人们的出行提供了极大的便利，但由于在地铁车站深基坑工程的施工比较烦琐，因此，必须做好深基坑的开挖，以保障地铁车站工程施工的质量。