地鐵深基坑開挖施工技術

■蔡永元，馬立偉，林 飛 ■浙江省大成建設集團有限公司，浙江 杭州 310000

地鐵銜接的深基坑，在開挖范圍內，要核驗周邊的地質情況，明確基坑開挖影響范圍內的周邊環境。開挖施工特有的疑難，包括地下水對基坑開挖的影響、場地內潛在的流砂管涌。若遇到場地以內的邊坡失穩，還應限制這一邊坡的影響因素。在最大態勢下，控制邊坡失穩的原有概率。按照水平分段架構下的開挖次序，創設最佳情形下的聯合圍護。這樣做，能確保場地以內的邊坡穩定，在很近的區段，確保圍護構架應有的安全。

1 工程概況

福州某地鐵車站的西延伸段地面標高－0.8m，基坑最深處坑底標高－16.972m，開挖深度16.172m，基坑總長160m，寬度為25～41m;本工程圍護結構為沖孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕，按照現場實際和地質情況分別設置兩道至三道混凝土支撐，局部設置換撐板，土方開挖與外運90000m3，設計采用管井降水。工程總造價為9615.4977萬元。

2 土方開挖方式的選取

本基坑開挖范圍內土方以雜填土、淤泥質土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖等土層為主，在開挖過程中起主導作用的土層可確定為淤泥質軟土層及由全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖組成的巖層。由于風化巖本身具有一定的強度，在土方開挖時可以直接采用挖掘機或鎬頭機進行開挖，但在淤泥質土層開挖時，由于淤泥質土本身遇水浸泡后容易形成稀泥，開挖機械不容易行走，所以需要采取進一步的措施，以利于土方開挖工作。

本基坑在淤泥質土層開挖時可以選取以下6種開挖方式或措施:(1)先進行電滲井點降水再開挖，可適用于滲透系數小的粘土或淤泥土，先降水，后開挖，開挖安全系數大，但降水費用高，降水周期長，土層滲透系數小，降水難度相對較大;(2)利用現有建筑垃圾對淤泥表層進行回填，提高地基承載力，建筑垃圾對淤泥層表面形成排水通道，對淤泥有固結作用，與淤泥結合形成復合地基，承載力有保障，但排水不夠通暢，機械及行人可以在其上行走自如，方便施工。此方式成本較高，工期難以控制，嵌入建筑垃圾的同時，等量淤泥被擠出，排淤過程復雜，在現場沒有現成建筑垃圾時，回填及外運浪費時間及材料。(3)開挖時采用集水井排水溝明排方式，排水施工前不需要利用原材料，準備足夠排水泵即可，排水溝渠制作靈活，破壞容易恢復，而且恢復成本較低，適用于滲透系數低、不具備流動性的土質，但人員、機械不能直接在其上行走，需要借助路基板或竹笆才能完成。在基坑開挖面以下50cm開挖明排水溝，在坑內最低處設置集水坑，待水流集中后利用水泵抽至基坑外。(4)挖機下墊路基板，可以增大挖掘機與土層的接觸面積，減少挖掘機下沉量，有效緩解挖掘機行走在軟土上的地基承載力的問題，基坑內積水若未及時排除，將會使土層遇水攪合，形成泥漿，不利于機械的行走。在巖石地層機械可以直接停在土層表面行走，但在淤泥層必須在其下墊2.5m×1.5m×0.1m的路基板兩塊，才便于行走及工作。在機械整平后人工修整，工人仍不能在其上直接行走，在其下鋪設竹笆增大接觸面積，保證工作人員行走方便。(5)建筑垃圾+路基板+積水明排方式將建筑垃圾換填、下墊路基板與積水明排有機結合，根據現有條件決定使用建筑垃圾或路基板結合積水明排方式，既解決了地基承載力不夠的問題，又解決了坑內積水排除問題，能夠達到基坑開挖既保證質量、安全、工期又能節約成本的要求。

通過實驗初步分析，以上幾種方法各有優點，可以將其進行組合，以發揮各自優點。對于表層土方開挖，由于現場現有建筑垃圾數量可以滿足回填所需，回填也比較方便，充分利用現有資源，可以采取建筑垃圾回填+明排水的方式進行開挖;對于第二層、第三層土方開挖時，在巖層開挖時，由于其本身強度較高，能滿足機械行走的承載力要求，可以采用明排水方式開挖;在淤泥質軟土開挖時，為滿足基礎承載力的而要求，在機械履帶下鋪設路基板，在工作面四周開挖面以下50cm開挖排水溝，至最深處設置集水井即路基板+集水明排方式進行土方開挖。

3 效果檢驗

經過以上措施的實施，基坑開挖的效果從安全、開挖效果、工期及經濟效果方面做了檢查，得到結果如下。

3.1 安全性效果

在土方開挖過程中，監測人員對基坑每天進行一次，與設計允許的水平位移相比，得出以下結論:

(1)整個開挖過程中基坑土體位移變化量最大的位置在TCX12點。TCX12點位于西二區，主要地質為淤泥質土，相比于花崗巖層，土質較軟，變形較大，最大累計位移變化量為8.76mm。

(2)樁體位移最大變化量為QCX4，位于西六區。最大累計變化量為8.09mm。

(3)理論計算的最大位移變化量為12.3mm，開挖過程土體位移及樁體位移在理論計算范圍內，取得了明顯效果。

3.2 工期效果

本工程基坑在2011年11月10日全部開挖完成，土方開挖總共施工了3個半月，比原定工期提前了半個月，同時也保證了結構施工的工期，加快了施工進度。

對不同地質條件提前確定開挖參數，采用多種方式結合的開挖模式，減少了開挖過程中遇到的問題，大大地縮短了工期，加快了施工進度，得到了業主的好評。

3.3 經濟效益

采用建筑垃圾回填+集水井排水溝明排+路基板方式進行土方開挖施工，增加了建筑垃圾的短駁及挖機機械費用25000元、路基板租用費用9000元、集水井明排水費用10000元，總計耗費44000元。在施工過程中取消了原設計在淤泥質土層中每200㎡設置一口降水井的項目，共計取消降水井14口，直接節約了降水井施工費用28萬元，節省的費用達到236000元，大大節約了成本。

4 結束語

深基坑的開挖要首先搜集各種不同的開挖方式，結合現場實際情況針對不同工況制定出有針對性的基坑開挖方式，以取得良好的經濟效益和社會效益，確保工程的安全順利實施。

［1］徐安軍，王建華，丁勇春.上海地鐵明珠線二期西藏南路基坑施工技術［J］.巖土工程學報，2006(z1).

［2］陳志軍.臨近地鐵邊深基坑開挖的施工技術［J］.工程建設與設計，2012(05).

［3］馬海賢.地鐵深基坑開挖施工技術［J］.安徽建筑，2013(06).