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浅议明挖地铁车站深基坑施工技术应用

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智学民

摘要：地铁车站主体结构是否能够顺利实施，涉及深基坑作业。深基坑是系统工程，指开挖深度超过5m（含5m）的基坑的土方开挖、支护、降水工程;具有综合性强、区域性强、个性强、时空与环境效应及支护体系临时性特点，施工时必须监测。

Abstract： Whether the main structure of the subway station can be implemented smoothly involves deep foundation pit operations. Deep foundation pit is a systematic project， which refers to excavation， support and precipitation engineering of foundation pits with excavation depth exceeding 5m （including 5m）; it has strong comprehensive and regional characteristics， strong personality， space-time and environmental effects and temporary support. It must be monitored during construction.

关键词：深基坑;开挖;支护;降水;监测

Key words： deep foundation pit;excavation;support;precipitation;monitoring

中图分类号：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2019）25-0215-03

0? 引言

深基坑包括降水、支护、开挖及监测。为创造干地作业条件，开挖前提前降水，地下水位变化导致土体变形，对建（构）筑物和地下管线产生影响，危及使用及安全;支护体系安全储备小，存在较大风险;开挖不合理导致支护体系变形过大、失稳引起基坑破坏;监测能及时发现降水、支护及开挖时存在的问题并加以解决。

明挖地铁车站多为地下二层岛式结构，顺做法施工，围护结构为地下连续墙+内支撑，地质条件多为砂土地层，深约15m。

1? 降水

系统包括潜水泵与管井，重点是替浆清孔与洗井。

1.1 基本要求

①管井井点降水提前20天进行，保持坑内水位低于开挖面1m。

②井点间距15m，数量及抽水强度根据地层含水量调整。

③降水井Ф350mm，孔深至基底下8m;Ф219mm钢管井管、滤管及沉砂管。坑外观测井Ф300mm，Ф108mmPVC井管。砂砾滤料5～10mm。

④潜水泵扬程大于40m，流量20m3/h。

1.2 工艺流程

施工准备→钻孔→清孔→安放井管→回填滤料→封口→洗孔→安装水泵→试抽水→正常工作→填埋井管→封井

1.3 方法及技术质量

①泥浆护壁循环成孔;泥浆浓度符合护壁及清孔

要求。

②保证孔深及垂直度，确保井管顺利安装。

③安管前替浆清孔，保证井管垂直度及钢筋骨架连接牢固;安管时不能转动或上下串动，防止滤网破损。

④安管后用砂砾在滤网与井管周围回填密实，井口3米黏土回填夯实;泥浆泵冲清水与空压机抽水洗井，清除孔壁、孔内和透水层中泥浆。洗井前后两次抽水量相差小于15%，洗井后沉渣不上升。

⑤安装水泵前测井深、沉渣厚度;洗井合格后，用缆绳将水泵吊入井内。潜水电机、电缆和接头绝缘，配置保护开关。安完后做单井试验性抽水，确定其出水量和降水深度。

⑥更换新水泵前清洗滤井、冲除沉渣。

1.4 降水要求

降水与开挖同向;避免降水速度过快引起孔内涌水;井管随开挖进度分段拆除。降水时，测量每口井流量与水位。坑内外设监控点，观测降水时对周围环境和基坑影响。

2? 支护体系

设四道支撑：第一道混凝土支撑;第二～四道钢支撑（Ф800mm，壁厚16mm）。

钢支撑位置挖出后及时安装架设、施加预应力;先撑后挖，开挖一段支撑一段。

2.1 钢支撑安装

①一端固定端，一端活動端，中间为标准管节;坑外分段拼装。

②接长时，接头处焊法兰盘和钢肋板，螺栓拧紧。

③整体两点吊装，吊点距端部0.2L。

④安装容许偏差

1）两端标高差小于2cm及支撑长度1/600。

2）挠曲度小于支撑长度1/1000。

3）水平轴线偏差小于3cm。

4）中心标高及同层支撑顶面标高偏差±3cm。

⑤各节点连好后施加预应力;两端设支托或吊挂，防止围护变形或施工撞击脱落。

2.2 轴力施加

2台标定合格的200T千斤顶。千斤顶分级施加支撑轴力，一次施加大于设计值40%，后按设计值20%逐级增加;施加预应力后再次加固，端板处空隙用细石混凝土填实。

2.3 技术及质量安全

①支撑位置墙面处理，支撑顶端及墙面受力均匀。

②架设前控制好端头托架标高，确保各支点在同一水平线;端部斜支撑焊好端面与三角钢板撑座。

③安装时端头、支撑、千斤顶各轴线在同一平面，对角顺序扳紧法兰螺栓。

④检查安装节点焊接质量及时加焊，合格后施加预应力;结构节点再检查一遍，确保安全可靠。预应力施加用超高油压泵站控制油压千斤顶，精度值±3T。

⑤加力前设定支撑轴力监测点，取得初始读数后加力;加力后测试实际预加力，控制预加力施加准确。按设计分级加载和现场观测墙体加载反应确定加载速度。

⑥施加预应力至设计值后塞紧钢楔块再拆除千斤顶。

⑦预加力后，开挖时禁止碰撞钢支撑;定期监测，发现异常及时补加预应力。

⑧预应力加设前后12h内，加密监视频率，发现预应力损失或围护结构变形速率无明显收敛时，复加预应力至设计值。

⑨支撑发现挠度增大或钢楔松动，重新施加轴力。

3? 开挖

遵循“竖向分层、纵向分段、先撑后挖、限时平衡”

原则。

3.1 工艺流程

施工准备→第一道混凝土支撑→开挖第一层土方→墙面找平→安装第二道钢支撑→开挖第二层土方→墙面找平→安装第三、四道钢支撑→开挖各层及剩余土方→墙面找平→人工清底→地基承载力验收→施工垫层→进入下一流水段

3.2 基本要求

①坑外用长臂挖机装车，坑内液压反铲配合，渣土车运输。

②开挖纵向分段，临时放坡小于1：1.2;适当高度设置台阶，每开挖层坡脚设一横向截水沟。

③阶梯状开挖遵循“从上到下，分层、分段，留土护坡，阶梯流水开挖，垫层及时浇筑”原则。

④竖向分层最深4m，超过4m分二层或多层开挖。

3.3 作业顺序

①首层开挖至第一道支撑下0.2m，施工第一道混凝土支撑。

②第二层及以下各层开挖至本层钢支撑底部下0.5m，架设钢支撑;中部掏槽，倒退开挖，边坡1：1，两侧土台宽度大于3m。

③最后一层机械开挖至基底以上0.2～0.3m，中部掏槽，倒退开挖，边坡1：1，两侧土台宽度大于3m。

3.4 开挖施工

分层分段对称开挖，每层台阶开挖时先在横断面跨中纵向拉槽，台阶两侧预留3～4m宽反压土体护坡，每层台阶长度6m。

《建筑基坑支护技术规程》强条规定：当基坑开挖面上方支撑未达到设计要求时，严禁向下超挖土方。

3.4.1 首层开挖

开挖至支撑梁底，施做垫层，浇筑混凝土。

3.4.2 分层开挖

第一道混凝土支撑满足强度后，在顶部布设工作平台及通道。每层挖至钢支撑底部下0.5m，进行支撑安装和预应力施加。放坡开挖，反铲倒运，长臂挖机挖装。

后一段开挖须在前一段支撑安完后进行;第二～四层每段开挖后，8h内完成2根支撑安装并施加预应力。

最后一层开挖每段控制在3m，支撑安装1根。

靠近墙体0.5m及基底0.2～0.3m保护层用人工开挖，基底平整后施做垫层。分层开挖如图1所示。

3.4.3 出土

第一台反铲置于台阶上，挖掘该台阶以下土体，挖土甩放在上一层台阶，由上一层台阶反铲接力;每层台阶反铲负责该台阶面到下一台阶面的土方，坑外长臂挖机负责装车。剩余土体用吊机吊出。

3.5 技术及质量安全

①坑内积水为原地层含水及雨水。每段开挖时超前设置一集水坑，将积水汇入，集中排至坑外，确保开挖面不浸水。

②缩短无支撑暴露时间，减少土体扰动范围;随挖随撑并及时施加预应力;加载卸载过程中围护结构受力要符合要求;支撑完成才能进行下一层土方开挖。

③开挖时严禁碰撞已架设钢支撑。

④渗漏水用坑内砂土反压、双液浆封堵或导管引排。

⑤开挖时加强基坑内外观察及监测，出现异常立即处理。

⑥开挖至第一道支撑4m以下时，全天巡视。

4? 监测

城市轨道交通地下工程规定在施工阶段对支护结构、周围岩土体及周边环境进行监测。内容包括监测项目、监测频率和监测报警。

4.1 监测项目

围护结构整体位移量测、基坑内外地表沉降、钢支撑轴力、地下水位、地物变形、开裂情况。

4.2 监测频率及巡视频率

4.2.1 监测频率（基坑围结护构、周边环境）

①开挖期间：深度小于5m时，1次/3天;深度大于5m小于10m，1次/2天;深度大于10m小于15m时，1次/天;深度大于15m时，2次/天。

②开挖后：1～7天，1次/天;7～15天，1次/2天;15～30天，1次/周;穩定后1次/月。

③当出现下列情况之一时，提高监测频率

1）数据达到报警值;数据变化量大或速率加快。

2）超深、超长开挖或未及时加撑。

3）附近地面荷载突然增大或超过设计限值。

4）底部、坡体或支护结构出现管涌、渗漏或流砂。

5）支护结构出现开裂;地面出现突然较大沉降或严重开裂。

6）邻近建（构）筑物出现突然较大或不均匀沉降、严重开裂。

7）基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、管道泄漏。

4.2.2 巡视频率

每次监测实施时安全巡视，每天巡视一次，特殊情况加密频率。

监测值突然增大或到预警值，现场引起注意;到警戒值时及时调整施工参数。

4.3 监测报警

4.3.1 当出现下列情况之一时，立即报警

①当数据达到报警值。

②支护结构或周边土体位移出现异常，基坑隆起或陷落。

③支撑体系出现过大变形、压屈迹象。

④周边建（构）筑物结构、周边地面出现突发裂缝。

4.3.2 当出现下列情况之一时，立即停止施工

①围护结构及其背后土体坍塌、滑移及开裂。

②数据不断增大趋势。

③地表沉降过大，超过控制基准或出现明显裂缝并不断发展。

④时态曲线长时间没有变缓趋势。

地铁车站纵向长、埋深大，深基坑施工中要确保坑内水位降至开挖面下1m;钢支撑及时架设、施加预应力;开挖遵循分层、分段、对称、均衡、适时原则;同时加强监控量测，才能确保基坑稳定安全，保证车站主体结构的顺利实施。

参考文献：

[1]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[2]GB50911-2013，城市轨道交通工程监测技术规范[S].

[3]周志新，苗新兵，赵雪娟.地铁车站深基坑施工风险管理研究[J].价值工程，2012，31（05）：67-68.

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