地铁车站深基坑土方开挖施工

地铁车站深基坑土方开挖施工研究

Research of the Deep Foundation Pit Excavation Construction of Subway Station ■ 杨易成 ■Yang Yicheng

[摘 要] 随着全国城市化进程的发展，城市外来人口急剧增加，交通拥堵也成为了各大城市共同面对的一大问题。因此，也带来了城市地下空间开发和利用的热潮，特别是地铁施工。深基坑工程施工的一个重要内容就是土方开挖，土方开挖的组织方式与工程进度、成本有很大关系。本文通过对深圳地铁2号线两个基坑的施工经验的总结，对深基坑开挖要注意的事项提出了自己的见解。

[关键词] 地铁车站 深基坑 土方开挖

[Abstract] With the development of city development, sharp increase of city population, each big city is facing traffic cong- estion has become a major issue. Therefore, it brought the boo- m of the city underground space development and utilization, especially the subway construction. One of the important cont- ents of construction of deep excavation engineering is the eart- hwork excavation, has the very big relations with organization and construction schedule, cost of earthwork excavation. Acco- rding to the summary of construction experiences of Shenzhen Metro Line 2 two excavation, this paper puts forward their vie- ws on the matters to the attention of deep excavation.

[Keywords]subway station, deep foundation pit, earthwork excavation

一、 工程概况

某车站长316m，标准段宽18m，深18.5m，土方量10.5万m3。站址处原始地貌为冲洪积平原及其间沟谷区，地面高程9.8～11.1m，地面坡度小于3°； 车站范围上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土、冲洪积粘性土及砂土，残积粘性土层，下伏基岩为燕山期花岗岩。本站底板主要位于全风化层、强风化层。车站范围地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于冲洪积砂层及沿线砂(砾)质粘土层中。地下水埋深2.00～3.10m，含水层厚度9.70～18.20m，以孔隙潜水为主，局部微承压。主要由大气降水补给。水量较丰富，水质易被污染。岩层裂隙水较发育，广泛分布在花岗岩的中～强风化带、构造节理裂隙密集带中。富水性因基岩裂隙发育程度、贯通度、断层带性质及胶结程度、与地表水源的连通性而变化，主要由大气降水、孔隙潜水补给，局部具有承压性。

本站围护结构采用800mm厚地下连续墙。本基坑内支撑竖向按4道支撑设置。第一道支撑采用钢筋混凝土支撑，支撑水平间距按6m考虑。第二、三、四道采用采用φ600mm钢管支撑，支撑水平间距按3m考虑。车站站址及周围地下管线密集，周边建筑物复杂，地质不均，交通疏解困难，施工场地狭窄。

某盾构井长50m，宽25m，深33m，土方量4万m3。地质及水文状况与车站相差不大，盾构井底板主要位于中风化层，结构有三分之一位于荔湖范

围，需围堰填湖。采用1m厚的地下连续墙，扩大

段采用七道环框梁、一道钢支撑和一道换撑，标准

段采用一道砼支撑及六道钢支撑。

二、 土方开挖方式的选择

1. 车站土方开挖

车站由于长度较长，开挖深度较浅，且内支撑

系统较为简单（第一层为混凝土支撑，二、三、四

道为钢管支撑），便于边挖土边支支撑，具备放坡开

挖的条件，故本车站采用了两个工作面开挖，由两

端向中间放坡开挖，从中间集中出土的开挖方法。

基坑土石方开挖遵循“纵向分段、竖向分层、

由上至下、先支后挖”的施工原则，竖向从上至下

分层进行，纵向形成台阶，横向先挖中间土体，后

开挖两侧土体。开挖时按照施工规范的要求进行基

坑降排水作业。基坑开挖至每道支撑下部50cm时

架设相应支撑，在每一道支撑架设完毕，到达设计

要求强度后，方能继续开挖土方。

图1 基坑“分层台阶法”开挖示意图

2. 盾构井土方开挖

盾构井由于开挖深度较深，那支撑系统主要为

混凝土支撑，开挖时需挖一层土施作一次混凝土支

撑，再加上基坑长度较小（仅50m长），无法形成

放坡开挖，故采用分层垂直开挖。

维护结构完成后，施作第一道混凝土支撑，等

混凝土支撑强度达到80%时，可进行土方开挖，开

挖时先挖支撑之间位置，然后再掏挖支撑下面土方，

开挖到下一层混凝土支撑的底面，再进行下一道混

凝土支撑的施工。直至开挖到基坑底设计标高。基

坑深层土方开挖采用挖掘机作业，岩层开挖采用破

碎机破碎、机械开挖。前两层土方（约10m深）开

挖采取2～3台挖机台阶翻土至地面装车，三层以下

土方采用挖机直接装土斗，由龙门吊（用于后期盾

构出土的45t龙门吊）直接调出。

在基坑开挖过程中遇不同土(岩)层面，及时报

驻地监理工程师、业主确认并做好记录、绘制施工

工程地质素描图。当基底土层与设计不符时，及时

通知设计、监理工程师。

图2 盾构井现场施工照片

3. 施工降排水

在富水的深基坑土方开挖施工中，施工降水是

一项关键工作，如施工降水做得不到位，基坑的开

挖面可能变成一个泥塘，给土方开挖带来极大的困

难。

基坑施工采取以管井降水为主，沿基坑两侧布

置，间距约20m排水沟明排为辅的降、排水体系。

基坑降排水施工在围护结构完成基坑开挖前20天

施做。

基坑施工期间应注意地表和基坑内的引排水，

避免冲刷基坑围挡、浸泡基坑。基坑开挖过程中，

应在基坑外的地表采取截流、导流等措施，基坑四

周地表设截水沟，截排地表水，防止地表水进入基

坑。基坑内分级设排水明沟及集水井。基坑内排水

沟设于基坑内四周坡脚处，其边缘距离基坑围护结

构内壁不小于0.5m，沟底宽度不小于0.3m，纵向

坡度不小于0.5%，沟底应比基坑开挖底低约0.5m；

在基坑的四角及基坑边每隔20m左右设一集水井，

集水井井底应比排水沟底低约1.0m，集水井井壁用

滤水管等透水材料，坑内集水用水泵排至地面市政

雨、污水系统中；雨季施工必须加强排水措施，及

时引排水，确保工程安全和设备的正常运用，做到

大雨后能立即复工。

在基坑土方开挖过程中，还应密切关注维护结

构的渗漏水情况，一旦发现有渗漏水情况，应及时

做堵漏处理。一些基坑在最初的时候只是漏水，最

后发展成流沙流泥，造成基坑周边建筑物沉降，严

重的可能造成基坑失稳，周边建筑物倒塌的惨剧。

4. 基坑监测

在基坑开挖的过程中。基坑内外的土体将由原

来的静止土压力向被动和主动土压力状态转变，应

力状态的改变引起维护结构承受荷载并导致维护结

构和土体的变形，维护结构的内力和变形中的任一

量值超过容许的范围，将造成基坑的失稳破坏或对

周围环境尤其是对四周建筑物和地下管线造成不利

的影响。

基坑工程处于力学性质相当复杂的地层中，在

基坑维护结构设计和变形预估时，一方面，基坑维

护体系所承受土压力等荷载存在者较大的不确定

性；另一方面对地层和维护结构一般都作了较多的

简化和假定，与工程实际有一定差异。

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