地鐵車站基坑開挖技術研究

張雷明

摘 要：隨著我國城市化進程步伐的加快，大中城市的地鐵建設已經陸續開始，地鐵車站基坑開挖工程在城市中已是常見現象，該文就地鐵車站深基坑的開挖技術做了簡明論述，對開挖深基坑中的設計要求、施工要求、技術難點、解決辦法做了簡要介紹，著重介紹了地鐵深基坑的開挖工藝和支撐工藝，希望對地鐵車站的基坑開挖及類似的工程施工有所幫助。

關鍵詞：地鐵車站 深基坑 開挖工藝 支撐工藝

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（b）-0019-02

大中等城市的發展需要地鐵，地鐵施工多數在城市中的人口密集區，因其建筑物密集、交通飽和、地上地下管線較多、地質狀況復雜等因素，對基坑開挖技術要求較高，在開挖過程中稍有不慎就會導致嚴重后果。

1 工程概況和難點分析

地鐵車站基坑開挖需要掌握工程概況：工程建設位置、工程結構、施工面積、設計深度標高、開挖地點的地質狀況及周圍建筑狀況凡此等等。遇到的困難主要有：（1）工程水文地質條件不好，地下水對基坑開挖有較大影響。（2）地上建筑物較多，尤其是在深基坑土體破壞范圍內的建筑物，基坑開挖后荷載傳遞會引發基坑邊部失穩，嚴重時可導致會塌陷。（3）施工地點附近交通繁忙，車流量過大易引起邊坡受力不均，嚴重時會導致邊坡滑陷。（4）其他影響基坑變形的因素都要加以控制。地鐵車站基坑開挖技術的核心表現在對深基坑支撐體系的控制上，這些影響深基坑開挖的因素都加大了對坑邊支撐維護的難度。

2 設計要求和施工要求

2.1 設計要求

按地鐵車站施工的要求、結構和營運的要求，工程要滿足下列最低條件。

（1）基坑安全：基坑工程安全等級為一級。（2）結構耐久：主要結構構件設計使用年限為100年。（3）抗震等級：結構的抗震等級為三級，對非承重構件也要采取相應的抗震措施。（4）安全等級：車站主體結構的安全等級為一級；附屬構件和圍護結構的安全等級可為二級；露天結構和迎土面的混凝土結構設計類別可為二類。（5）防水等級：設備區和車站結構的防水要設為一級，非設備區防水等級為二級。

2.2 施工要求

基坑開挖應根據支護結構設計、降水排水要求，結合周圍建筑物狀況和交通狀況確定開挖方案。

基坑周圍地面應設排水溝，且應避免雨水、滲水等流入坑內；同時基坑內要設置必要的排水設施，保證開挖時及時排出雨水。放坡開挖時，應對坡頂、破面、坡腳采取降排水措施。當采取坑內外降水措施時，應按要求降水后方可開挖土方。

軟土地層必須分層、分塊、對稱、均衡地開挖，分塊開挖后必須及時施工支撐。對于有預應力要求的鋼支撐和錨桿，還必須按設計要求施加預應力。當基坑開挖面上方的支撐、錨桿和土釘未達到設計要求時，嚴禁向下超挖施工。

基坑開挖時必須采取措施防止開挖機械等碰撞支護結構、格構柱、降水井點或擾動基底原狀土。

發生下列異常情況時，應立即停止開挖，并應立即查清原因和及時采取相應措施后方可繼續開挖。（1）圍護結構變形達到設計規定的位移限值或位移速率持續增長且不收斂。（2）支護結構的內力超過其設計值或突然增大。（3）圍護結構或止水帷幕出現滲漏，或基坑出現流土、管涌現象。（4）開挖暴露的基底出現明顯異常，包括粘性土強度明顯偏低或者砂性土層水位過高造成開挖施工困難。（5）圍護結構發生異常聲響。（6）邊坡或者支護結構出現失穩征兆。（7）基坑周圍建筑物變形過大或已經開裂。

3 基坑的開挖與支撐

地鐵車站基坑運用的開挖技術主要表現在兩方面：一是開挖施工；二是保證開挖的支撐施工。

3.1 開挖施工

分層開挖方式。第一層，可采用大型挖機開挖，直到挖至第一道支撐處，開始安裝支撐并且施加預應力。第二層，可采用小挖機在基坑中挖土、機械出土。第三層，即余下300 mm厚的土層，可由工人清除，減少對地層的擾動。

開挖時可分層、分段呈均衡對稱型向前進行，在平面上是先中間后兩邊按一定坡度進行。按照“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則進行施工。

支撐預應力控制。采用“分段、分層、分塊、對稱”的方法來組織施工，減少側墻橫向位移和坑底回彈或隆起，合理做好挖土和支撐的配合時間及關系，做好應力控制。當支撐加設后應對支撐按設計要求及時加預應力，當墻體水平位移超過警戒值時可適當增加預應力或者采取加強支撐的措施以控制變形。

跟進施工。當基坑開挖至設計標高后，要根據施工方案、施工縫留置的位置及時進行混凝土墊層的跟進施工。

控制施工機械。在挖土過程中，要嚴格控制機械按規程操作，避免機械施工過程中臂碰撞支撐柱和土方超挖。

3.2 基坑開挖支撐施工

直撐法支撐。按照在地面進行的預拼裝快速進行支撐安裝，禁止使用不合格的或有損傷變形的支撐，預安裝時要按部位進行順序編號，以免在安裝中出錯，耽誤架設支撐的及時性。

斜撐法支撐。基坑端頭井、盾構始發、盾構接收井等大拐角處采用斜撐法支撐。斜撐安裝可預先在支撐座處埋設鋼板進行焊接處理，也可以將斜撐支座連成整體后安裝。

施加和復加預應力。在完成支撐作業后要按設計要求及時施加預應力，預應力常因圍護結構位移、其后土體位移、溫度變化、施工振動等因素而發生損失，為避免維護結構發生不可逆轉的位移，需要復加預應力操作。

支撐的拆除。在拆除支撐時要注意分級釋放軸力，避免因短時間內完全釋放預加應力，而導致結構發生局部變形、開裂等現象，要按預應力的大小順序逐步釋放。

4 結語

實踐表明，根據車站基坑的地質條件和周邊環境條件，并結合基坑本身結構特點，提出的地鐵車站基坑開挖順序、方法以及與之相適應的聯合圍護結構方案、圍護形式及參數，可以確保基坑本身的邊坡穩定與結構安全。可嚴格控制地基變形；能夠滿足復雜條件下的基坑開挖安全、質量與進度要求。由于城市地理位置不同，地鐵建設地點的地質條件及地下水位不同，同時地鐵車站的結構和設計風格不同，地鐵車站開挖的基坑需要的技術也不是千篇一律的，每個車站基坑開挖都要根據具體地點并結合圍護地鐵結構形式和設計參數做進一步研究。在城市地鐵建設過程中，工程建設者們都在實踐中努力探索、總結經驗、推廣經驗，并積極應用新技術、新材料、新工藝、新設備，大大提高了修建地鐵的效率，為降低修建地鐵成本、保證施工安全、改善城市交通做出了貢獻。

參考文獻

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