談某地鐵基坑開挖及支護安全控制要點

孟 凱

(廣州軌道交通建設監理有限公司南京分公司，江蘇南京 210000)

1 工程概況

1.1 車站概況

南京地鐵三號線天元西路站是本條線路的第25個車站，本站位于利源中路與天元西路交叉路口南側設置，車站為地下2層三跨箱形框架結構，設計車站總長194.68 m，標準段寬21.1 m，底板埋深16.30 m;端頭井寬 25.3 m，底板埋深 17.5 m ～17.79 m。車站共設4個出入口、1個疏散通道和2組風亭。

1.2 工程地質、水文地質情況

車站主體范圍內穿越的主要土層由上至下依次為:①-2b2-3(雜填土)、④-1b1-2(粉質粘土)、④-2b2(粉質粘土)、k1g-0(殘積土層)、k1g-2(強風化泥質粉砂巖)、k1g-3(中風化泥質粉砂巖)。基坑底主要位于kg1-3(中風化泥質粉砂巖)。地下水主要為孔隙潛水，主要賦存于①2素填土中。①2素填土，松軟，由軟～可塑狀粉質粘土組成，夾碎塊，厚度不均，富水性一般，透水性一般。水位埋深1.8 m左右，主要受大氣降水及地表水影響，以大氣蒸發為主。場地底部基巖主要為白惡系葛村組(k1g)泥質粉砂巖，k1g-0殘積土層呈砂土狀，透水性較好，微透水～透水，其富水性根據層厚及起伏變化具有一定的差異性。k1g-0層土位于基坑底板以上時，基坑開挖過程當中在樁間容易產生流砂塌空現象，當k1g-0層土位于基坑底板以下較淺時，基坑開挖過程當中容易產生管涌，造成基坑底板墊層出現上浮的現象。

1.3 圍護、止水結構

本站圍護結構選用旋挖鉆鉆孔灌注樁(φ1 000 mm@1 500 mm局部1 400 mm)+水平內支撐支護體系，局部樁間設置φ600 mm旋噴樁止水;樁頂設置鋼筋混凝土冠梁，斷面尺寸為1 000 mm×1 000 mm;基坑標準段采用1道混凝土支撐+2，3道鋼支撐，端頭井段采用1道混凝土支撐+2，3，4道鋼支撐(第4道為倒撐)，其中第一道支撐均為800 mm×1 000 mm混凝土支撐(間距約為8 m)，其余為φ609 mm×16 mm鋼管支撐(間距約為4 m)。

車站采用圍護樁間加設旋噴樁止水，開挖至設計標高后采用集水溝進行排水。

2 基坑開挖施工流程

本車站采用明挖順作法進行施工，根據設計要求，本基坑安全等級為一級。施工流程如下:1)開挖至第一道支撐底標高，施作用圈梁及第一道混凝土支撐。2)待第一道支撐混凝土強度達到80%時，開始繼續開挖土方。3)開挖至基坑第二道鋼支撐下0.5 m，架設第二道鋼支撐。4)開挖至基坑第三道鋼支撐下0.5 m時，架設第三道鋼支撐。分層開挖土體，直至開挖至坑底上方30 cm。5)人工配合小挖機開挖至基坑底標高，施作底板墊層。

3 基坑開挖及支護安全工作控制要點

3.1 施工準備階段

1)基坑土方開挖實施方案已審批。2)基坑土方開挖安全應急預案已審批。3)基坑監測方案已審批，監測單位、人員、儀器、測點布置、監測項目及控制值、監測頻率等符合要求，各監測點已布置好并取得初始值。4)基坑周邊控制樁及水準點已有測量成果。5)基坑土體加固強度符合設計要求。6)建筑物、構筑物及其他障礙物已清理或搬遷，地面供電線路、變電站已改移。

3.2 土方開挖

1)定期對排水系統檢查、加固及疏通，及時排除基坑內的積水。2)在基坑外側設置擋水墻及截水溝，防止因下雨雨水倒灌進入基坑。3)基坑開挖應嚴格遵循“豎向分層，縱向分段，先撐后挖”的施工原則，每層開挖土層厚度為3 m～4 m，分段寬度為8 m～10 m，保證每層土方開挖過程中無支撐暴露時間不超過12 h。4)按設計及方案的要求(1∶2)放坡開挖，監理部定時對平面位置、標高和邊坡坡度進行測量復核。通過每天安全巡視檢查開挖邊坡是否有明顯裂縫及變形現象。5)按時對監測數據進行分析，判斷基坑周邊變形情況。

3.3 進場材料及構件驗收

3.3.1 鋼管支撐

1)檢查鋼管的直徑，管壁厚度是否符合要求。2)檢查鋼管的銹蝕情況，觀測內外壁應無明顯銹蝕造成壁面凹凸不平。3)檢查鋼管部位的連接焊縫，所有連接部位均應滿焊，且無開裂現象。

3.3.2 鋼圍檁

1)檢查型鋼規格是否符合設計要求。特別應注意圍檁與圍護結構接觸部位應是完全封閉的，否則圍檁與圍護結構之間空隙就無法填充混凝土以形成良好的受力。2)檢查外觀:局部變形應重新修整，彎曲、變形嚴重的應廢棄，表面嚴重銹蝕的應采取補強措施或由設計按實際尺寸進行驗算，滿足要求方可使用。3)各部位焊縫應無開裂現象，焊縫規格應滿足設計要求。4)舊鋼圍檁再次使用應清除內外壁上粘結的混凝土塊等雜物。

3.3.3 千斤頂

1)千斤頂的額定頂力應大于鋼支撐設計頂力的兩倍。2)千斤頂的油壓表送檢、標定，并由檢測部門給出壓力與頂力的換算公式。3)千斤頂使用前應進行試運行，檢查設備狀況。

3.4 鋼圍檁安裝與驗收

1)鋼圍檁的安裝高程。對兩邊的鋼圍檁標高應一致，以保證支撐的水平軸心受力。采用標高基準線直接量取兩端的標高進行驗收控制。2)鋼圍檁與圍護結構的結合情況。鋼圍檁應與鉆孔灌注樁密切結合，樁間及樁兩側與鋼圍檁結合空隙處應用C20混凝土填充密實，應保證填充混凝土達到設計要求強度后方可施加鋼支撐預應力。3)鋼圍檁的焊接。鋼圍檁的焊接應順直，肋板及腹板連接處應使用鋼板搭接滿焊，焊縫應飽滿。應抽取有一定代表數量的焊縫進行無損探傷試驗。特別是支護結構拐角處，應做成剛性連接。4)斜撐部位的圍檁。斜撐部位的圍檁與圍護結構應有可靠的連接或其他構造措施以承受之間的剪力。5)托架。托架個數應滿足設計要求，固定用的膨脹螺栓無松動現象，螺帽應擰緊。

3.5 鋼支撐的安裝與驗收

1)每層鋼支撐的架設應在土方開挖至設計標高0.5 m時及時進行，施加鋼支撐預應力不得超過設計允許值，防止圍護樁因鋼支撐軸力過大發生斷裂或基坑向外發生變形。2)檢查鋼支撐并試拼裝，保證支撐有適當的長度和足夠的安裝精度，以滿足基坑開挖進度需要。3)安裝流程:量測實際長、選擇支節段、拼裝、吊運就位、施加預應力、緊固鋼楔、拆除千斤頂。4)鋼管節段連接良好，檢查支撐桿件各節點的連接狀況、檢查法蘭螺栓是否擰緊。5)鋼支撐兩端標高應水平，通過標高基準線尺量支撐桿件兩端的標高，標高偏差應小于20 mm。

3.6 施工監測

本基坑安全等級為一級，易發生圍護結構滲漏水、土體縱向滑坡等重大安全事故。因此，根據《建筑基坑工程監測技術規范》的要求，本車站支護結構采取樁頂水平位移、樁體測斜、土體測斜、鋼及混凝土支撐軸力、周圍地表及建筑物沉降、冠梁及立柱沉降、地下水位等多方面監測措施。確保監測頻率，以監測數據指導施工，監測單位發現監測數據超過報警值時應及時報施工、監理、業主等單位。由于鋼支撐架設及時，基坑無支撐暴露時間較短，加之地質條件較好，本工程未發生監測數據報警情況。

4 結語

本文以南京某地鐵車站深基坑工程為實例，按實際工程的施工程序，對深基坑開挖事前準備階段、開挖過程中一系列風險源及安全控制要點進行分析。由于深基坑工程施工存在較大危險性，易發生較大工程事故，因此，深基坑工程開挖方案需專家組審核通過方可施工，并且必須嚴格按照既定方案組織施工。

［1］JGJ 120-99，建筑基坑支護工程技術規程［S］.

［2］GB 50108-2001，地下工程防水技術規范［S］.

［3］GB 50017-2003，鋼結構設計規范［S］.

［4］GB 50497-2009，建筑基坑工程監測技術規范［S］.

［5］江蘇南京地質工程勘察院.南京地鐵三號線D3-XK04標天元西路站巖土工程詳細勘察(補充)報告［R］.2011.

［6］南京地下鐵道有限責任公司.安全、質量管理辦法匯編(2011版)［Z］.