分仓开挖技术在深基坑土方开挖中的应用

文/齐振宇 李 康 胡承桢

地铁建设过程中由于房屋拆迁、管线拆改、道路导行等因素影响，会影响施工进度；特别是地铁车站，一般选址在交通繁忙、人流量大的区域，甚至接建既有大厦、商场，更加大了地铁车站的施工难度。条件允许的情况下，车站长度在200 m 左右的深基坑多采用成本相对较大、施工工艺相对简单的明挖+支撑体系的施工方法；不可避免的会对地下敷设的管线造成影响，有些管线由于拆改难度大，会严重制约车站施工进度。

基于此，本文提出基坑分仓开挖技术，将整体基坑划分为两个或是多个小基坑，合理避开受影响区域，优先施工安全区域，确保施工连续，节约施工工期，保证施工节点。

1 工程概况

天津地铁4 号线阜道站为地下二层岛式站台，双柱三跨箱形框架结构，长220.8 m，标准段宽20.7 m，基坑深度17.23～19.16m，采用明挖法、局部盖挖施工。

基坑围护结构采用地下连续墙+内支撑的形式；地下连续墙厚800 mm，采用C35P8 钢筋混凝土；支撑采用钢筋混凝土支撑和钢支撑结合。端头盾构井段基坑设置5道支撑+1道换撑；盖挖段在东西南面采用φ850 mm@600 mmSMW 工法桩+钢支撑对顶板进行支护，第一道支撑撑在SMW工法桩冠梁上，第二、三道支撑在地下连续墙预埋的钢板上，3 道支撑均为直径800 mm、壁厚16 mm 钢支撑；②-○14轴标准段支撑为4道C30钢筋混凝土支撑；○12-○14轴导行路标准段4道支撑，第一道为C30钢筋混凝土支撑，其余均为钢支撑，钢支撑水平间距2.2～3.1 m，最大横撑跨度为26.6 m，最大斜撑跨度为17.43 m。盖挖段地下连续墙外侧采用SMW工法桩加固，阴角加固采用双重管高压旋喷桩，局部地下连续墙接缝采用3根“品”字形高压旋喷桩止水加固。

2 施工难点

2.1 周边环境复杂

工程地处天津市中心繁华地段，对安全质量以及文明施工方面要求高。小里程西侧为5 层购物中心，距车站主体基坑最近约4 m，地下室下采用φ600 mm钻孔灌注桩基础，桩顶标高-2.85 m，桩长22 m；东侧为商务楼宇，距车站主体基坑最近约12.7 m，与风道和出入口后期接驳，采用φ800 mm 钻孔灌注桩基础，桩顶标高-17.2 m，桩长35.3 m。2 座建筑地下室均已施工完毕。大里程车站西侧为临时停车场，东侧为公园。工范围内地下管线较多，主要有高压电缆、雨水管、污水管、天然气管、输配水管、热水管、中水管等，对施工影响较大。见图1。

图1 车站周边管线

2.2 施工场地狭小

道路交通车流量较大，如何在保证不断交的前提下，紧凑合理安排施工场地，分阶段的进行场地布置，是确保施工安排顺利展开的前提。

2.3 基坑变形控制要求严格

深基坑开挖后所引起的基坑周边地表沉降、水平位移，对周边建筑物、管线、道路等影响较大。为确保基坑周边环境的安全，基坑支护结构安全等级为一级，严格控制基坑变形和确保深基坑施工安全是本工程施工的重点和难点。

3 分仓开挖施工

3.1 施工流程

大里程地下连续墙施工完成，由于导行路回迁过程复杂、小里程场地电缆拆改以及购物中心一侧变压器迁移等时间不可控，地下连续墙整体封闭工期无法确定。六纬路站地下连续墙已封闭，其盾构接收时间节点已明确，为保证曲阜道站—六纬路站盾构区间的节点工期，在曲阜道站主体结构○14～○15轴之间横向设置一道封堵墙[1]，采用分仓开挖技术，先开挖大里程一侧基坑及完成部分主体结构施工，以便如期满足盾构始发节点工期要求。见图2。

图2 分仓开挖施工流程

3.2 临时封堵墙施工要点

○14～○15轴位置的临时封堵墙墙底标高-38 m，顶标高与原围护结构地下连续墙一致，封堵墙开挖面侧每层4 根对撑钢支撑改为斜撑钢支撑，冠梁处封堵墙与原地下连续墙之间设置混凝土角撑，封堵墙迎土面侧阴角接缝位置采用高压旋喷桩进行加固止水[2]。

3.3 分仓开挖施工要点

临时封堵墙施工完成后，进行Ⅰ区土方开挖及主体结构施工，同步进行Ⅱ区管线切改等剩余准备工作。具备条件后，施工Ⅱ区剩余地下连续墙及进行后续各项工序。

3.3.1 Ⅰ区土方开挖

表层土方由基坑北侧○14轴封堵墙位置向基坑南侧○25轴先破后挖，全断面推进，其余四层土方按照竖向分层、纵向分台阶[3]的方式，每层土为一级台阶，6 m工作面，开挖坡度1∶1.5，由大里程盾构井向○14轴封堵墙位置按台阶全断面推进，最终从封堵墙位置采用履带吊将挖掘机吊出基坑，土方开挖完成后施作主体结构。见图3。

图3 土方开挖纵断面

3.3.2 Ⅱ区（小里程含盖挖段）土方开挖

1）徐州道恢复交通前土方开挖。①～○12轴表层土开挖由基坑北侧①轴端头墙位置向基坑南侧○12轴先破后挖。见图4。

图4 Ⅱ区①～○12轴表层土开挖顺序

盖挖段第一道为钢支撑，首先开挖至撑底50 cm，及时安装钢支撑及斜撑；再用挖掘机挖至顶板底标高上30 cm，由人工开挖，施作顶板，盖挖段顶板模板采用满堂支架，侧墙施工缝位置在顶板底下1.4 m 处。开挖撑下土方时挖掘机位于东侧硬化便道上。待顶板强度符合要求后进行土方回填，恢复原徐州道交通。在盖挖段顶板混凝土养护期间分3 段开挖①～⑧轴第一层土方，待徐州道交通恢复后施作导行路表层土及第一层土方。施工顺序：施工段A—施工段B—施工段E。见图5。

图5 Ⅱ区①～⑨轴第一层土方开挖顺序

2）徐州道恢复交通后土方开挖。施作第○12～○14轴表层土，由基坑○12轴位置向○14轴先破后挖。

整体分层分段挖除①～○14轴第二、三、四层土方，每层开挖顺序为施工段A～E。施工段A长25 m，含8道钢管斜撑及2道混凝土撑；施工段B长27.15 m，含5道混凝土对撑；在施工段B 混凝土支撑施工及养护等强期间，预留核心土施工段E，开挖盖挖段南侧施工段C，长23.75 m，含8道钢支撑；施工段D为盖挖段，从B、C 两端对撑掏挖，长23 m，含8 道钢管对撑；最后开挖施工段E并施作支撑，长25 m，含4道混凝土对撑。每段开挖坡度不得＜1∶1.5，如此循环，待上一层混凝土强度达到设计强度的100%后，方可开挖下一层土方，每层土方边坡不得＜1∶1.5，①～②轴、⑨～○14轴钢支撑段每层挖至支撑下50 cm，②～⑦轴混凝土撑段每层开挖至支撑底标高以上30 cm，由人工清至基底。第一层土方开挖深度4 m，第二层土方开挖深度3 m，第三层开挖深度4.5 m（其中○12～○14轴第三层开挖深度为4.8 m），第四层开挖深度3.4 m（盾构段5.1 m）。II区土方开挖完成后施作剩余主体结构[4]。见图6。

图6 Ⅱ区土方分段开挖

4 结论及建议

采用分仓开挖施工技术，顺利完成了大里程基坑土方开挖及主体结构施工，有效保证了盾构始发节点。针对复杂工况下的深基坑施工，可充分利用基坑分仓开挖技术，设置临时封堵墙，进行大基坑到小基坑的转变，调整施工对措，降低施工难度，保证工程质量，确保工程工期。