城市地鐵車站深基坑施工工藝

王 勇

（中鐵航空港建設集團第三工程公司，河北 霸州 065700）

1 隧道工程概況

1.1 概述

本工程由土城車站、人防段、折返線組成，位于天津市解放南路和大沽南路交叉口處，車站沿大沽南路呈東西走向。車站所處位置地面交通繁忙、車流量大、地下管線復雜。施工起點里程為DK19+136.850，終點里程為DK19+629.000，全長492.15m。

土城站為單層島式站臺局部雙層車站，地面有4個出入口、5個風亭、1個混合變電所。車站起點里程為DK19+136.850，車站終點里程為DK19+333.400。車站東端為人防段，起點里程為DK19+333.400，終點里程為DK19+349.600。緊接人防段為折返線，起點里程為DK19+349.600，終點里程為DK19+629.000。車站及折返線埋深約13.28m，車站雙層部分覆土厚1.2～2m，單層及折返線覆土厚6～6.9m。

1.2 工藝特點

可同時開展多個工作面，以提高工效、壓縮工期、降低造價。全部為敞開作業，施工作業安全可靠。根據變形監測結果可及時增加支撐數量，很好地控制基坑變形，不危及周邊建筑物安全。基坑內作業空間大，施工分段不受限制。

2 施工工藝

2.1 圍護結構施工

深基坑圍護結構的主要作用：與支撐體系共同作用抵抗土體側壓；同時切斷地下水通道；多采用地下連續墻形式或鉆孔灌注樁與水泥攪拌樁聯合支護形式；施工中對垂直度、抗滲性要求高。從總體效果上講，地下連續墻在穩定性、整體性等方面均優于后者，但造價方面要高一些。

2.2 基坑降水

當圍護結構達到一定強度后（一般完成15 d后），即可進行基坑內土體疏干降水。降水時間不宜過早，較開挖提前1周開始即可。施工中應加強水位監測,派專人管理降水，按時做好記錄。分層開挖時，水位降至各層以下2m，保證開挖面不淌水即可，最終水位保持在基底以下0.6m，避免降水強度過大引起基坑失穩，危及周邊建筑物安全。

降水井多采用大口井，用Ф400水泥礫石管外填塞濾料。大口井有效降水半徑一般不超過15m，其設置及數量應根據水文地質條件確定。在天津地鐵1號線土城站施工中，大口井深度低于基坑底5.5m，按照15m間距布于基坑中部。

2.3 基坑開挖

基坑開挖要遵循左右對稱、分級開挖、由上而下、分層開挖、及時支撐的原則，要盡量減少無支撐暴露時間。

土方施工分層分段主要根據鋼支撐布置情況進行劃分。天津地鐵1號線土城站主體施工中，共分4層開挖：第一層2.5m，第二層3.5m，第三層4.0m，第四層3.1m。沿線路方向縱向分臺階逐層放坡開挖，臺階長度根據腰梁長度按7.8～10.8m設置，縱坡按1∶1坡度設置。分層分段開挖順序見圖1、圖2。

圖1 土方分層分段開挖順序示意圖

圖2 土方開挖機械平面布置示意圖

第一層土體用普通型挖掘機開挖。由于鋼支撐的影響，第二層以下各層普通型挖掘機已無法作業，在基坑側面布置兩臺長臂挖掘機，先后將各級第二、三、四層土體分層挖出。在長臂挖掘機難以取土的地方，將小型挖掘機吊入基坑，倒土至長臂挖掘機作業范圍內挖出。

對于圍護結構為鉆孔灌注樁與水泥攪拌樁聯合支護的形式。從第二層支撐開始，均設有鋼腰梁，為保證基坑及周邊土體穩定安全，基坑開挖后必須快速安裝鋼腰梁及時支撐。開挖中，可先沿基坑邊挖槽安裝腰梁，當本段鋼腰梁安裝完成后，再將剩余土體挖出。

每層土方開挖完畢，隨挖隨在基坑內周邊設置排水溝、集水井，抽排基坑明水，及時安裝鋼支撐，施加預應力。

2.4 鋼支撐安裝

天津地鐵一號線土城車站主體基坑深度約13～13.5m，沿深度方向設4層橫撐，水平間距為3.6m。當開挖到預定位置后，及時安裝縱梁、橫向鋼支撐。鋼支撐采用預先拼裝，龍門吊吊裝就位后，按設計要求施加預應力。

土城車站橫向支撐設計軸力以及預加軸力設計值，見表1。

表1 土城車站橫向支撐設計軸力以及預加軸力設計值 /車站主體

表2 土城車站橫向支撐設計軸力以及預加軸力設計值 /折返線

2.5 基底清理

土方開挖中嚴禁超挖。機械開挖至基底以上30 cm后，剩余土方由人工清理，避免擾動基底原狀土。基底設有排水盲溝，采用粗沙、碎石填充。

2.6 封閉基底

基底清理完畢后，及時澆筑墊層砼、封閉基底，以抵抗基坑圍護結構變形速率。墊層砼隨打隨找平，在有變形縫處斷開。為防止大面積墊層無規則裂紋，在墊層下半部設分格，形成有規則的紋理。

2.7 結構施工

墊層砼強度滿足設計要求后，進行結構外防水及結構箱體的施工。

3 機具設備

本工法所需機具配備見表2。

表2 施工主要機械配置

4 質量控制

（1）嚴格按《地下鐵道工程施工及驗收規范》（GB50299—1999）要求進行施工和驗收。

（2）基坑開挖不得擾動基底土壤，基底不得受水浸泡，基坑結構尺寸符合設計要求。

（3）網噴砼基面不能出現疏松、起砂，表面平整。

（4）鋼支撐設置及預加應力滿足設計要求。

（5）墊層砼強度、厚度以及盲溝設置均須滿足設計要求。

（6）保證基坑及周邊地面、建筑物穩定安裝。

5 基坑土方開挖施工中易發生的質量通病及預防措施

5.1 降水

基坑開挖前降水不宜過早、過快、過深，否則易造成地面沉降或止水帷幕被破壞。降水可比開挖提前7 d進行，降水深度控制在開挖面以下1～2m處。

5.2 鋼支撐安裝

開挖采用分層開挖，及時安裝鋼支撐并進行網噴砼施工。在支撐預加應力時，要按設計值一次加足。

5.3 基坑漏水

開挖中若發生漏水現象，當出水量不大且無大量泥砂涌出時，可用速凝砼將滲漏處填塞，然后及時進行施工網噴砼，一般情況下，這樣可將滲漏點封住。當水量較大，并有大量泥砂涌出時，馬上取土進行回填反壓，外圍用麻包裝土筑堰，然后在鉆孔樁間補打高壓旋噴樁進行封堵，利用鉆孔樁高壓旋噴樁相互咬合形成新的止水圍帷，達到止水效果。

在開挖中出現滲漏水現象，可采取在鉆孔樁間增打高壓旋噴樁，以增加節點處止水能力，同時可以阻止滲透所產生的涌砂流泥現象，提高止水帷幕的功能。天津地鐵1號線土城站采用了此方法，經開挖證實效果很好，在后期開挖中未發生滲漏現象。

5.4 防止基坑泡水

在基坑開挖過程中，隨挖隨修筑排水溝、集水井，并在上游筑壩，防止地面水涌入深基坑造成基坑泡水，集水應及時抽排。

5.5 其他

開挖中重點保護好大口井，不得損壞、掩埋。對縱坡面應隨挖隨修整，防止降雨沖刷淤積基坑。對監測資料及時進行分析，通過分析找出發生變化的原因，真正指導施工。

施工中嚴防管涌現象的發生。根據工程地質勘察報告，查明粉細砂層確切位置，合理布置降水井點的位置及深度，使降水井底距其下隔水層具有一定的安全距離，切不可將該隔水層打穿，否則極易誘發管涌等其他事故發生。

6 施工安全

按設計監測內容、頻率及時監測樁位位移、水位變化、樁應力、建筑物及地面沉降等項目，及時掌握第一手資料。天氣變化時加強監測，確保基坑及周邊建筑物的安全。

（1）基坑四周做好圍堰及地面排水設施，防止地面水流入基坑。

（2）基坑頂設置牢固的防護欄桿，顏色醒目，并掛好安全防護網。

（3）鋼支撐吊裝過程中，上下左右交叉作業，必須做好現場的統一指揮，協調施工。同時，堅持班前安全教育，提高全員的安全意識。

（4）對地下管線加強保護，采取懸吊或加固措施。施工中按時監測，如變形過大，應立即進行加固處理。

（5）各種施工機械經常檢查、保養，確保處于最佳工作狀態。

（6）各種用電設備有接地及漏電保護開關，規范用電，嚴禁超負荷運轉。

（7）夜間施工照明設施必須充足。在有障礙物的地方,應懸掛明顯警示燈。

7 效益分析

結合天津地鐵1號線土城站施工的實例，作業分析如下：可多作業面同時作業，可以縮短工期，充分發揮施工機械及設備的效率；鋼支撐可重復倒用，減少了一次性投資；基坑外圍無其他加固措施，不會給今后臨近新建建筑物的施工造成麻煩；通過施工中的變形監測，將結果及時反饋給設計部門，為其設計的安全性提供了大量的技術數據和參考資料；總結出降水強度的有效參數，減少后期施工中因降水而造成的無效浪費及對周邊環境的安全隱患。

8 工程實例

天津地鐵1號線土城站主體基坑寬19.9m，深13～15.5m。所處地層結構自上而下為雜填土、粉質黏土與粉土互層，局部夾有薄層粉細砂層及淤泥質粉質黏土透鏡體。地下水位埋深為地面以下0.9～2.1m。

土城站采用明挖順作法施工。基坑支護采用Φ800＠1200鉆孔樁加Φ600＠400雙排水泥攪拌樁止水帷幕相結合的4層支撐結構型式（局部為5層），支撐體系由Φ600鋼管、Φ402工具柱以及[40組成的鋼腰梁、雙[40縱梁組成。由于所采用工藝合理，管理嚴格，最后按期完成了一期工程的施工任務，創造了良好的社會效益。