合肥西站东广场深基坑工程开挖方案探析

许 敏

(合肥市轨道交通集团有限公司，安徽 合肥 230000)

1 概述

近年来，随着我国经济的飞速发展和城镇化进程的不断推进，大中型城市的人口逐年增多[1-2]。火车站作为一座城市的主要客运交通方式，其合理的结构布局显得十分重要。如今的火车站主体结构建设必然包括一个舒适宽敞的站前广场，而站前广场一般是向地下要地的多层结构[3-7]。如何实施开挖基坑工程是火车站广场建设的主要内容之一。基坑工程在开挖阶段经常面临一些不可控因素，如恶劣天气、人为操作失误等原因，导致引起基坑坍塌、四周建筑因沉降产生变形等险情[8-13]。科学合理的基坑开挖方案是保障基坑工程得以顺利实施的重要保障。本文结合合肥市西站东广场深基坑工程的实际情况，探讨该基坑工程的具体开挖方案。

2 工程概况

合肥西站东广场深基坑工程为合肥西站站房市政配套工程东广场基坑支护、基坑土方开挖施工工程。基坑形状大致呈矩形，基坑面积约3.3万m2，周长约792 m，南北长约253.3 m，东西长约132.6 m，基坑实际开挖深度为23.5 m～35.52 m。根据相应规范规定及周边环境条件，基坑安全等级为一级，基坑使用年限为2 a。

新建合肥西站东广场位于安徽省合肥市蜀山区潜山北路与清溪路交叉口附近(西南角)。东广场基坑西北侧紧邻合肥西站站房三期基坑工程，后于本基坑施工。本基坑围护桩中心线与站房三期基坑结构承台外边线距离约1.2 m。北侧还有合武铁路上下行线、合福铁路上下行线、十八公里专用线5条既有运营铁路线。既有运营铁路为路基形式，有砟轨道。东广场基坑东南侧紧邻既有运营地铁3号线，其结构底板顶标高4.425 m，较本基坑浅约8.225 m。本基坑围护桩中心线与地铁3号线结构外边线距离约24.9 m，其中与C出口2号风亭距离最近约1.9 m。地铁3号线区间隧道采用盾构法施工，管片外径6.0 m，埋深约11.63 m，基坑支护桩中心线距盾构区间隧道结构外边线最近约15.6 m，电缆隧道埋深5.0 m，本基坑围护桩中心与电缆隧道结构外边线最近距离约1.5 m。东广场基坑西南侧为拟建高塘湖路隧道和既有方大郢小区，拟建高塘湖路隧道结构底标高为14.06 m～20.30 m，后于本基坑施工。本基坑围护桩中心线与拟建高塘湖路隧道结构外边线距离约12.6 m，与既有方大郢小区距离约66.0 m。东广场基坑东北侧为待开发用地，拟建行车公寓，后于本基坑施工。

合理的基坑支护是基坑顺利开挖的前提保障。本工程主要采用素混凝土桩、钻孔灌注桩、立柱、旋喷桩及钢支撑相结合的支护方案。

3 基坑开挖方案

3.1 基坑开挖原则

合肥西站东广场深基坑工程遵循以下原则进行开挖:

1)基坑开挖严格遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，且严格按照施工方案进行施工。

2)严格遵循“分段、分层、对称、平衡、限时支撑”的原则，尽量减少无支撑时间。

3)严格控制开挖标高，接近设计开挖标高时应预留150 mm厚土层，采用人工配合小挖机清底。

3.2 基坑开挖方法

该基坑工程开挖采用分台阶土方传递法施工。水平分段长度以区域划分为准，控制在10 m～20 m之间；竖向分层以挖掘机开挖能力及支撑位置划分，开挖面的高差应控制在2 m以内，宜按不大于1∶2放坡；挖掘机座机平台长4 m，倒土平台长3 m,确保土坡稳定以及基坑安全。基坑横向开挖应在两侧预留反压土平台，且在反压土与抽槽面之间纵向放坡，边坡系数宜取1，反压土平台单次土方开挖高度宜小于2 m。台阶法开挖示意图如图1所示。

3.3 基坑开挖顺序

3.3.1 基坑开挖总体思路

根据该基坑的实际情况，设计该基坑的开挖方案，基坑的开挖方案总体思路如下所示：

清除表层土方至场平标高→素混凝土桩、钻孔灌注桩、立柱、旋喷桩施工→坡肩排水沟、坡肩、放坡开挖、坡面硬化→开挖至冠梁底→冠梁、第一道混凝土支撑施工→开挖至第二道腰梁底→第二道腰梁、第二道混凝土支撑施工→开挖至第三道腰梁底以下→第三道腰梁、第三道混凝土支撑施工(地铁基坑继续开挖至第四道腰梁底，施工第四道腰梁、第四道钢支撑)→开挖至坑底→施工垫层与底板→素混凝土回填底板与钻孔灌注桩之间的间隙→继续向上施作楼板及换撑梁并施作外墙防水及时回填→拆除第三道支撑→继续向上施作楼板及换撑梁并施作外墙防水及时回填→拆除第二道支撑→继续向上施作顶板及换撑梁并施作外墙防水及时回填→拆除第一道支撑(塔楼区域利用夹层换撑，拆除第一道支撑后施工对应区域顶板)→基坑回填至设计标高。

3.3.2 基坑开挖工艺流程

基坑开挖的工艺流程为：清除表层土方至场平标高21.00 m→素混凝土桩、钻孔灌注桩、立柱、旋喷桩施工→开挖至冠梁底→冠梁、第一道混凝土支撑施工→开挖至第二道腰梁底、挂网喷护→第二道腰梁、第二道混凝土支撑施工→开挖至第三道腰梁底以下、挂网喷护→第三道腰梁、第三道混凝土支撑施工(地铁基坑继续开挖至第四道腰梁底，施工第四道腰梁、第四道钢支撑)、挂网喷护→开挖至坑底、人工清理基底。

3.3.3 首层土开挖

首层土方开挖采用大开挖的形式，开挖流向由南向北退挖、由东向西正挖，期间要形成西、北两面钢筋网φ6.5@200×200 mm喷射80 mm厚，C20混凝土护坡、场内临时道路，也为素混凝土桩、钻孔灌注桩、立柱、旋喷桩施工创造作业面，先开挖至场坪标高21.0 m为钻孔灌注桩留出超灌量。待钻孔灌注桩达到设计强度后第二次开挖至冠梁底，进行冠梁及第一道混凝土支撑施工。首层土开挖作业面较大，相对较易于施工，但也要及时做好支护，为第二层土开挖创造良好条件。首层土开挖平面图如图2所示。

3.3.4 第二层土开挖

因第一层支护结构形成后，第二层土方只能通过栈桥出土，下层土方采用由中间向四周开挖的方法，即先清理基坑两中心部分土方，再向四周逐步清理并修建临时坡路与栈桥平直段连接。以临时坡路为起点向两侧分散挖掘。土方车通过临时坡路运土，并优先形成栈桥施工作业面。待本层土方大部分清理完成后倒运临时坡路处土方，临时坡路通过长臂挖机最后清理外运。因第二层土方由栈桥出土，导致开挖方式和出土方式受限，开挖时要严格按照施工方案施工，并及时完成第二层支护。第二层土开挖平面图如图3所示。

3.3.5 第三层土开挖

因第二层支护结构形成后，第三层土石方只能通过栈桥出土，第三层土石方采用由该层栈桥平直段开始向中间开挖形成临时坡路与栈桥平直段连接。以临时坡路底为起点向两侧分散挖掘。土石方车通过临时坡路运输。待本层土石方大部分清理完成后倒运临时坡路处土石方，临时坡路通过长臂挖机最后清理外运，取土码头设置在栈桥平直段。第三层土方开挖与第二层土方开挖情况基本相同，开挖完成后要及时做好支护。第三层土开挖平面图如图4所示。

3.3.6 第四层土开挖

因第三层支护结构形成后，第四层石方只能通过栈桥出土，第四层石方采用由该层栈桥平直段开始向中间开挖形成临时坡路与栈桥平直段连接。以临时坡路底为起点向两侧分散挖掘。石方车通过临时坡路运输。待本层石方大部分清理完成后倒运临时坡路处石方，临时坡路通过长臂挖机最后清理外运，取石码头设置在栈桥平直段。第四层土方开挖与前两层土方开挖情况并无差别，开挖后应做好支护。第四层土开挖平面图见图5。

3.3.7 第五层土开挖

第五层土方为局部开挖即地铁10号线和S1线处土方，东西贯通。第五层土方开挖需待主体结构筏板施工完成，混凝土达到设计强度后进行。本层土方只能倒运。通过栈桥底部平直段的长臂挖机、装载运输及小挖机配合。第五层土方开挖应在主体结构施工完成且混凝土达到设计强度后方可进行。

3.4 基坑开挖注意事项

1)土方开挖应针对土层特性遵循分层分段对称均衡的原则，控制每层开挖高度差不得大于1 m，并按不大于1∶2放坡。机械挖土时应保持与护壁桩间留有超过250 mm的空隙，挖斗不得碰撞护壁桩、内支撑、格构柱、腰梁等；当机械挖土至距设计开挖标高150 mm时，应采用人工清除剩余土方。

2)基坑开挖施工期间，应对基坑边坡、坑底标高、周围建筑实施安全监测，严格监控基坑施工异常情况。

3)机械挖土采用分层开挖方式，严格按照支护方案合理放坡。

4)基坑边严禁大量堆载，临铁路侧超载应控制在10 kN/m2以内，地面超载q=20 kN/m2；临铁路侧坡顶限载10 kPa，平台荷载限载30 kPa，临三号线侧限载20 kPa，出土口超载q=35 kPa。基坑四周防护采用钢质标准护栏。

5)对中风化岩岩石饱和抗压强度为5 MPa～30 MPa之间岩石采用机械凿除方式进行开挖，对饱和抗压强度大于30 MPa的岩石开挖采用静态破碎+机械凿除方式进行开挖。

4 结语

合肥西站作为合肥市重要的交通枢纽，对其进行合理地规划建设具有重要意义。东广场深基坑工程是合肥西站的重要组成部分，结合合肥西站东广场深基坑开挖工程的实际情况和相关规范，从基坑开挖原则、基坑开挖方法、基坑开挖顺序和基坑开挖注意事项这四个方面，对该基坑工程的开挖方案进行详细介绍。该方案为确保合肥西站东广场深基坑工程得以顺利实施提供了科学合理的有效保障，也为相似工程提供相应的经验。