-西安地铁3号线某深基坑施工控制技术研究

西安地铁3号线某深基坑施工控制技术研究

邓祥辉，徐甜，乔梁

（西安工业大学建筑工程学院，西安710032)

摘要：地铁深基坑工程由于开挖深度大，受周围建筑物影响，施工难度较大。本文结合西安地铁3号线保税区车站基坑开挖特点，对其施工方案进行分析。基坑支护采用上部放坡、喷锚支护，下部采用钻孔灌注桩加桩间挂网喷射混凝土，并采用大口井降水的方案。根据基坑水平及沉降位移变形监测结果，本方案实施效果良好。

关键词：地铁深基坑；围护结构；施工技术；变形监测

Research on construction control technology of a deep

foundation pit of Xi 'anmetro line 3

DENG Xiang-hui ，XU Tian

（School of Civil Engineering，Xi’an Technological University，Xi’an 710032，China)

Abstract:Because of the deepexcavation and influencing bysurrounding buildings,construction of subway deep foundation pit projectis difficult.The article analyzes the construction scheme of Xi'an metro line 3 bonded area station based on theexcavation conditions.The slope+shotcrete+bo邓祥辉（1976-），男，四川德阳人，西安工业大学副教授，工学博士（后），主要从事地下工程方面研究工作。lt supporting method is used in the upper of the subject, bored pile with net shotcrete pile for lower and dug wells drainage is took during pit supporting.According to horizontalandsettlement deformationof the displacement of foundation pit,the construction control technology which is designed is reasonable and feasible.

Key words: the deep foundation pit of subway; retaining structure; the construction technology; deformation monitoring

黄土地区深基坑的支护方式和结构类型较多，根据结构形式的不同，主要有悬臂式支护结构、土钉墙支护结构和钻孔灌注桩支护结构[1]。悬臂式支护结构完全靠埋入坑底以下土体部分的嵌固作用保持桩体稳定，进而发挥对坑壁土体的支挡作用，起到护坡的效果。悬臂式支护结构对土体的自稳能力要求较高，在黄土地区当基坑开挖深度较深时，不宜釆用[2]。土钉墙支护形式发展时间并不长，但因为诸多优点而成为当前应用相当广泛的支护形式。土钉墙支护结构施工速度快、经济，但当基坑深度较大以及地下水位较高时不适用[3]。钻孔灌注桩支护结构对周围环境影响小，工期短，但桩与桩之间主要通过桩顶冠梁连成整体，因而相对整体性较差，当在重要地区，特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要专项设计[4-6]。很多情况下，单一的支护形式很难满足既经济又安全的施工要求。因此，针对这种情况，研究复合支护方式是非常有必要的。

1 工程概况

西安地铁三号线保税区车站位于深渡村，施工基坑平面呈十字形，开挖深度约为18m。东西方向基坑较深，南北方向基础较浅，主体基坑侧壁安全等级为二级。结构形式为地下一层车站，箱型框架结构，采用明挖顺做法施工。车站设置4个出入口，出入口底板埋深约9.0m，出入口及风亭为箱型框架，全部采用明挖法施工。根据车站所处的环境，工程地质条件，基坑的深度以及基坑的形状，下部采用直径800mm旋挖钻孔桩加网喷混凝土，上部采用1：0.75放坡结合喷锚支护系统，车站平面布置如图1所示。

保税区站地下水位埋深在10.30~11.15m之间，水位由南向北缓慢降低，流向为NE10度。地下水主要赋存于砂类土中，属孔隙性潜水。根据抽水试验成果，砂类土渗透系数为0.052～0.072cm/s。土层按竖向分布见表1。

收稿日期：2015-12-23

基金资助：国家自然科学基金项目（51408054）；陕西省教育厅专项科技计划项目（15JK1337）

作者简介：邓祥辉（1976-），男，四川德阳人，西安工业大学副教授，工学博士（后），主要从事地下工程方面研究工作。

图1 车站平面布置图

Fig.1 The floor plan of station

表1 主要岩土参数

Tab.1 The main of geotechnical

土层名称土层厚度（m）天然重度（km/m2）粘聚力c (kpa) 内摩擦角(°)

素填土 3.5 19.0 10 11

黄土状土 4.3 17.7 27 15 中砂 5.5 19.9 0 30 粉质黏土10 19.7 26 21

2总施工方案

基坑开挖必将导致周围土体变形，并对周边建筑物产生不利影响，影响施工效果。本地铁站深基坑的施工难点主要是解决黄土基坑的湿陷性问题。工程结合基坑自身及周边环境特点，制定了较完善的施工方案，减少黄土湿陷性对施工的不利影响。工程总体施工方案为：上部放坡采用喷锚支护，下部钻孔灌注桩加边坡挂网。主要施工步骤包括：①基坑降水；②基坑开挖；③围护桩施工；④冠梁顶支护和网喷支护；⑤车站主体开挖；⑥施工监测。

2.1基坑降水

本车站主体结构防水等级为一级，其余部位防水等级为二级。水位埋深介于10.30~11.15m，考虑到要降水1.26m，采用井径为0.8m的大口井降水，降水井在围护结构边线外侧1.5m处设置，采用深水泵强制抽水、水管集中排水的方法。根据降水深度及后期有效降水深度，本工程降水井井深选用20m，布设22口井[7]。降水井构造如图2所示。

图2 降水井构造图

Tig.2 The structure of precipitation well

2.2 基坑开挖

根据基坑地下水位以及工程地质特点，采用放坡加喷锚支护体系，设置地面及坡底两个排水沟。以地面高程为基准点，开挖至-1.6m处施做第一道锚杆，施作完成后继续开挖土方，至-4.3m 处施作第二道锚杆。锚杆共三种尺寸，车站四周第一排锚杆长13500mm间距1100mm，第二排锚杆长1200@1100mm，通道处设一排锚杆长4000mm间距1100mm。

挖至冠梁设计标高后，施作钻孔桩后浇筑冠梁，浇筑完成后开挖至基坑，挖至基地上30cm 采用人工清底。基坑开挖如图3所示。

图3基坑开挖图

Fig.3 Excavate foundation

2.3围护桩施工

围护桩采用直径800mm，间距1500mm，长度20000mm的钻孔灌注桩。根据本工程钻孔桩所经过的杂填土、中(粗)砂、卵粒石等的地质条件，采用旋挖钻机成孔施工，泥浆护壁，导管法灌注水下砼方法施工，为防止在钻孔过程中对相邻桩孔造成影响，采取“跳三钻一”的方法施工。主要施工步骤为：①施工准备②测量定位③埋设护筒④钻孔施工⑤清孔⑥钢筋笼制作、吊装⑦灌注混凝土⑧凿桩头。

2.4冠梁顶支护和网喷支护

冠梁施工完成后，在冠梁顶立模施工现浇混凝土挡墙。车站基坑地面四周砌砖砌挡墙并设置排水沟，防止雨水、施工废水等流入基坑。为保持基坑坡面土体稳定，进行挂网喷射混凝土支护。基坑坡面喷射混凝土支护施工随土方开挖分步进行。沿坡面设固定钢筋，与钢筋网通过焊接，喷

射混凝土采用自上而下、随挖随喷。为了使施工搭接方便，每两次喷射混凝土作业应留有一个的时间间隔，每层下部30cm暂不喷射，并作45度斜面形状。每次喷混凝土完毕后，立即检查厚度，若厚度不够需要进行补喷达到设计厚度。

2.5车站主体开挖

车站主体结构按照伸缩缝共分为十三节，按纵向分段、竖向分层法，从车站两端向中间进行流水作业施工。车站主体结构分段结构示意图如图4所示。土方开挖由两端同时进行，每次开挖深度控制在锚杆中心线以下1.0m停止开挖，同放坡及时进行锚杆施工，施工方法同基坑开挖。桩间网喷支护随分层开挖跟随进行，注意及时进行基坑降水和排水。车站主体施工图如图5所示。

图4车站主体结构分段开挖图图5 车站主体施工图

Fig.4 Segmental construction of the station’s subjectFig.5 Subject construction of station

3施工监测

本车站基坑变形控制等级为一级，施工基坑平面呈十字状，为确保基坑安全，结合西安地铁三号线保税区车站深基坑施工方案，对车站基坑围护结构进行现场变形监测。监测内容为围护结构水平位移监测和坑外土体沉降监测[8]。具体监测方案如下：

（1）围护结构水平位移监测

在围护结构上端沿基坑节点共埋设14个水平位移监测点，东侧基坑由于长度较长，为保证基坑施工安全，分别在中间位置加设两个测点，共16个水平位移测点，编号分别为C1~C16。水平位移监测点平面布置如图6所示。

图6位移监测点平面布置图

Fig.6 The layout of displacement monitoring

（2）坑外土体沉降监测

沿基坑外边线35m处布沉降观测点，不点位置与水平位移观测点类似，分别设在基坑外35m

外边线节点处，编号分别为A1~A16。沉降监测点布置如图7所示。

图7沉降监测点平面布置图

Fig.7 The layout of ground settlement monitoring

位移监测数据如表2所示，从表2可见，围护结构水平位移的16个监测点中最大值为22.3mm，小于《城市轨道交通工程监测技术规（GB50911-2013）》中规定的允许值30mm。坑外土体沉降量最大值为18mm，小于规范允许值25mm。根据监测结果可见，施工过程中的位移满足规范要求，因此施工过程及施工方法安全可行[9]。

表2 位移监测数据

Tab.2 Monitoring data of displacement

4结论

本文通过分析西安地铁3号线保税区站的工程地质情况，制定了放坡、钻孔灌注桩加锚杆及降水的复合深基坑施工方案，并在施工过程中进行了基坑变形监测。主要得到以下结论：（1）本基坑周围无重大建筑物，具备一定的放坡条件，因此边坡上部采用1：0.75的放坡加锚喷支护，下部采用钻孔灌注桩加锚杆，并进行降水的施工方案。

（2）由监测结果可知，围护结构水平位移监测点16个，最大位移值为22.3mm；坑外土体沉降监测点16个，最大沉降量为18mm。基坑围护结构水平位移和坑外土体沉降值均小于规范允许值30mm。监测结果表明本文的施工方案合理可行。

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