地铁车站超深基坑开挖施工技术

付天善

（中铁十一局集团第四工程有限公司，湖北武汉 430000）

地铁车站基坑开挖容易受到现场地质及水文、周边现状建（构）筑物等多重因素的影响，且此问题在超深基坑中体现得更为明显，缺乏合理的施工技术以及控制措施时易诱发质量乃至安全层面的问题[1]。对此，必须合理应用施工技术，以安全为前提，高效完成超深基坑的开挖作业。

1 工程概况

某建筑工程占地面积6.4 万m2，其中基坑施工量较大，面积超5 万m2，属超深基坑。根据施工进度安排将基坑划分为3 个区，先在1、3 两区交界部位修筑地墙，通过该结构将基坑分为两块。基坑呈多边形布置，地下共5 层，其中地下5 层为地铁车站，该建筑的建成将使基坑被分为南北两块。地铁车站的基坑开挖深度较大，达到28.38m。

2 基坑围护方案

围护结构由7 道支撑共同组成，其中低座酒店外侧基坑采用的是钢筋混凝土支撑（此处共布设4 道），-19.60m 以下的部分设置钢筋混凝土（此处共布设2 道，即第5、6 道），剩余一道布设在端头井处，采用的是φ609 钢管支撑结构。通过各道支撑的联合应用构筑完整、稳定的围护结构体系。

地墙施工期间，通过二轴搅拌桩的设置起到加固槽壁的效果。根据加固要求确定合适的加固深度，即地连墙导墙底至地面下深度10m。待地墙成型后，通过SMW 工法的应用实现对土体的加固处理，桩径按850mm 控制。对于相连地墙间所形成的间隙，该部分利用φ1200mm 旋喷桩加固并形成500mm 的搭接量，以全面保证桩体间的稳定性。

3 地质及水文条件概述

勘察资料表明，基坑施工现场第⑦1层砂质粉土较为特殊，该处的埋深较大，同时标高具有较明显的波动，属第一承压含水层。第⑦与第⑨层存在较为密切的水力联系，该部分可以归为第1-2 含水层直通区，水力干扰因素较多，破坏性作用较强。

4 超深基坑开挖施工的主要难点

（1）作业空间有限，施工可控性差。施工现场较为狭窄，受2区南塔楼开挖的影响，水厂沉淀池已经出现较为明显的沉降现象（达到15mm 以上），此时以何种方式减小对水厂的影响是关键的施工难点。

（2）取土难度较大。根据前述的围护结构设置方案可知，超深基坑施工中共设置7 道支撑，其中以第五道较为特殊，需在该处的端头井处利用盖挖法施工，不利于取土工作的顺利开展。

（3）降水难度较大。在该超深基坑施工中，最深挖土量达到-29.27m，该深度范围内存在第一承压含水层，即开挖时将穿过该含水层，则必然容易引发水力条件受破坏的情况，此时如何降水为关键的施工难点。

5 超深基坑开挖施工技术

5.1 基坑开挖与支撑措施

（1）-19．90m～自然地面。对应施工范围为第一道支撑～垫层部分。盆式挖土，将基坑划分为8 个作业区块，分别组织开挖和支撑作业。在现场配备3 台加长臂取土装车，具体如图1 所示，此外中挖机3 台0.8m3斗挖土、3 台0.4m3小挖机掏土。随开挖进程的推进，待进入第三次挖土环节时，沿地铁E 型地墙两侧2m的土方采取的是分批次开挖的方法，共2 批，各自分别有2m 的开挖深度。其他区域继续分为8 个区块，有序施工。

车站外南侧有电梯井深坑，该部分比底板垫层低5.45m，考虑到周边环境的稳定性要求，在南侧底板垫层成型后再安排电梯井深坑的开挖作业，同时施作垫层。在该施工流程下，可以安排更多的人员高效绑扎电梯井深坑钢筋，以便给后续施工争取更充足的时间[2]，先行浇捣电梯井的混凝土，此时自开挖到浇筑结束所持续的时间仅为4d，一方面可以有效减小地墙的变形量以及周边环境的受扰程度，另一方面则发挥出劳动力优势以达到缩短施工时间的效果。

图1 长臂取土装车

（2）-29．27～-19．90m 的开挖。对应施工范围为第五、六道支撑和车站底板垫层。端头井范围内的挖土深度较大，该部分先施工局部永久楼板并利用盖挖法组织开挖作业。永久楼板的厚度达到900mm，经计算后每1m2所对应的重量达到2t 多，鉴于盖挖施工跨度大、立柱桩数量较少的特点，分两次完成该楼板的施工。先施工底部400mm 厚楼板，期间于该处预埋14@500mm×500mm 拉钩，此举目的在于利用该拉钩实现与上层楼板的稳定连接。在该400mm 厚的施工中先开挖至-21.55m，浇筑C20 混凝土垫层（厚度按150mm 控制），搭设排架，铺设平台板并于该处预留灌浆孔（供后续灌浆施工使用），此后绑扎钢筋/浇筑混凝土。

围护结构挖土施工采取的是先中间后两边的顺序。根据现场空间分布关系可知，车站的东西两侧均在栈桥下，难以用履带式抓斗完成取土作业，考虑到此方面的局限性，在中间开挖工作落实到位并且设置支撑后，于西南侧设2 根斜撑，并从两侧开始挖土逐步向中间推进。

六道支撑的布置方向并未完全平行，且仅配置较少数量的取土口，此时对第1～4 支撑的原设计方案（井格式布置）做出优化，将布设在车站中间区域的支撑改变棱形布置的方式，并在不影响施工质量的前提下缩小盖挖楼板的施工面积，留设2 个取土口；除此之外，针对局部水平支撑尺寸间距做适当的优化。

第6、第7 次挖土深度分别为-26m、-29m，在该大深度开挖的背景下，常规的加长臂挖土方式已经缺乏可行性，难以满足高效取土的要求。对此，在现场配备2 台1m3的履带式抓斗，在基坑内配备2 台0.8m3的中挖机和4 台0.4m3的小挖机，两类挖机协同作业，共同参与到土方驳运过程中，形成有条不紊的施工环境。根据支撑的尺寸设计要求，第6 道支撑净高仅为2m，显然难以满足挖机顺畅通行的要求，因此采取人工挖土的方法，但开挖工作量较大，为提高施工效率，对第6 道支撑的高度做出调整，降低500mm，并且不再设置第7 道支撑。对于端头井的土方，将该部分划分为5 块，分别组织开挖作业，每完成一次挖土施工后，随即设置30cm 厚的垫层支撑，通过此方式尽可能缩短地墙的暴露时间，避免地墙大范围变形的情况[3]。

待车站外南北底板均成型后，进入B3 层结构楼板施工环节。第四道支撑后拆，但该结构中有部分与竖向结构形成重叠的关系，由此加大施工难度。对此，支撑先分块凿断，随后再将其与竖向结构的柱、墙两部分同步浇筑混凝土，通过此途径恢复第四道支撑，保证该结构的完整性。开挖施工如图2 所示。

图2 开挖施工

5.2 降水施工方案

疏干井（38 口）与降压井（17 口）联合降水，切实解决水体干扰问题。疏干井实行的是深井井点降水的方案，降压井按照φ600的孔径标准建设成型，并配套过滤器。开挖至第三道支撑时组织抽水试验，用于验证降水方案的可行性。结果表明，降压井降水停止5min 后水位恢复17%，30min 时则达到46%。

5.3 监测结果分析

低座酒店外侧基坑墙体的变形表现为抛物线的型式。在各道钢筋混凝土支撑结构中，第3 道支撑的轴力处于最大状态，即6773kN，相比于设计轴力（5800kN）偏大；并且从实际监测结果来看，各支撑的实测值通常高于设计值，幅度达到10%～20%。立柱桩的隆起量最大达到16mm，而在底板混凝土施工以及上部结构施工两个阶段，虽然仍有隆起现象但具有隆起量减小的变化特点，土体卸载时基坑内土体反弹，后续经过加载后再次出现下沉的情况，此方面的表现与围护结构的设计要求一致。

6 结语

综上所述，在大中型城市人口逐步增加的城市发展浪潮下，地铁工程的建设进程也应当持续推进，为市民提供更加便捷的出行服务。在地铁交通大体系中，地铁车站深基坑属于重难点施工内容，施工期间的干扰因素以及不可预见因素均较多，文章结合工程实例对具体的开挖技术展开探讨，提出一些关键的技术要点，希望可以为同仁提供技术参考。