半幅鋪蓋地鐵車站基坑開挖關鍵技術

張西京

摘 要：地鐵站深基坑開挖技術綜合性強，開挖過程中風險較大，各個工序必須緊密配合，并做到信息化監測才能確保施工安全。某些車站因地理位置特殊，交通疏導難度大，會在基坑局部或半幅設置臨時鋪蓋系統，以滿足場外車輛的行駛要求，但因此造成基坑內支護系統復雜，特別是對基坑開挖及內部支撐體系的安拆造成較大的困難。該文將針對設有半幅鋪蓋系統的地鐵站基坑開挖方案進行介紹，以供類似工程借鑒。

關鍵詞：半幅鋪蓋；地鐵車站；基坑開挖

中圖分類號： TU473 文獻標志碼：A

1 基坑工程概況

西安地鐵4號線五路口站全長135 m，標準段寬22.9 m，平均深22.3 m。該站設計工法為“分期倒邊、半幅鋪蓋、明挖順筑”法。圍護結構采用混凝土灌注樁，樁頂設冠梁和擋土墻。坑內設4道支撐，第一道為混凝土支撐，第2道～第4道為鋼支撐。樁間外側設三重管旋噴止水帷幕，樁間內側設網噴混凝土。基坑中間設Φ1500@6000臨時立柱，西半幅基坑頂部設軍用梁、預制蓋板、現澆疊合層和瀝青面層組成的臨時鋪蓋路面，作為基坑開挖期間的主要交通道路。

2 工程特點

此基坑屬于車站半幅有鋪蓋、全深度范圍有圍護、有圍檁、有內支撐、結構順做的邊界形式。基坑平面狹長，安全等級一級。基坑支護結構復雜，除具有一般地鐵車站的鋼支撐外，基坑中部還存在混凝土臨時立柱、剪刀撐和鋼連梁等構件，這些構件對挖機設備的伸展動作造成限制，制約因素很多。該站處于城市商業繁華區域，基坑變形控制要求很高。基坑開挖、樁間網噴、支撐架設、車站主體結構處于同時并進狀態，風險點多。

3 前期施工事項說明

該站圍護結構及鋪蓋系統已經在開挖前1個月結束，簡述如下：1）大部分圍護樁采用旋挖鉆成孔。受過街天橋影響，天橋下部圍護樁采用反循環鉆成孔工藝施工。部分樁位受地下管線影響作了小范圍調整，調整方案及缺樁部位的補強措施均得到設計工程師的同意。鋼筋籠主筋采用直螺紋機械連接，與螺旋箍筋綁扎焊接成鋼筋骨架，汽車吊分兩節吊裝入孔，上下鋼筋籠在孔口處焊接。圍護樁、中間臨時立柱樁已按要求做了實體檢測，檢測結果合格。2）基坑范圍內冠梁以上部分土方（3 m高）已全部開挖完成，樁頂冠梁、擋墻已施工完成。考慮出土坡道限高需要，除基坑南端剩余6根混凝土支撐外，其余第一道支撐也已施工完畢。3）需要埋設監測器材的灌注樁均按監測設計要求安裝了測斜管、鋼筋應力計、土壓力盒等。項目部監測人員對周邊建筑、地下管線的信息已調查完畢，并按要求埋設了相應的沉降、傾斜、裂縫、應力計和應變計等觀測元器件和點位。4）西半幅軍用梁鋪蓋路面已投入使用4個月，經監測，變形、軸力等監控數據正常，面層完好。5）不能遷改、需要懸吊的管線均已按專項技術方案保護完畢，并已經通過了各產權單位相關部門的審查和批準。6）基坑降水、排水系統均已布設完畢，試抽試排實驗正常。7）施工現場布置、機械設備、勞動力、原材料、應急物資等生產要素已經準備完畢，應急預案已經過演練。

4 土方開挖控制重點

由于該站地處繁華商業區，不僅附近有密集的地下管線，而且緊鄰一號線五路口站節點段，且有環形天橋從基坑頂部越過，因此，對開挖引起的地層的位移有很高的要求。這就要求施工中各環節各工序必須密切配合。在開挖順序、支撐架設時機、分層分段參數選擇等方面應嚴格控制，以減少圍護結構及周圍地層的變形，確保一號線地鐵的正常運營和五路口天橋、地下管線等設施的正常使用。

由于該站西半幅基坑頂部設計有臨時鋪蓋路面，基坑開挖過程中如圍護結構變形較大或對中間臨時立柱產生擾動，勢必會影響鋪蓋路面的安全。因此在開挖前，必須在相應部位設置醒目的限載限速標志，開挖過程中，杜絕自卸車、挖機碰撞坑內水平支撐和中間臨時立柱。立柱兩側土體嚴禁出現2 m以上的高差，防止對立柱樁產生附加側壓力。

由于該站基坑開挖過程中的風險較高，施工必須通過對支護結構和周邊環境進行動態監測，實行信息化施工。

5 土方開挖總體要求

（1）該站深基坑的設計特點和周邊環境決定了開挖過程中必須嚴格遵循“分層、分段、對稱、平衡、限時”和“先撐后挖、限時支撐、嚴禁超挖”的原則。

（2）挖土機械的停放和行走路線布置、挖土順序、土方駁運、材料堆放等施工過程因素應避免引起對圍護樁、中間臨時立柱樁、鋼支撐、連系梁、鋼圍檁、降水設施、監測設施的不利影響。

（3）基坑開挖至支撐設計位置時，應待鋼支撐架設完畢并施加預應力后，才能進行下層土方開挖。

（4）應采用分層臺階式開挖的方式，分層厚度小于鋼支撐豎向間距，分段長度小于30 m。

（5）因機械及土方運輸車輛需直接進入坑內，應采取措施保證坡道的穩定。坡道寬度應保證2輛車相向行駛，坡度應能保證拉土車在滿載狀況下能爬坡出坑。

（6）機械挖土過程中應設置指揮人員，防止挖機碰撞臨時立柱、降水井、鋼支撐、連系梁等構件。

（7）機械挖土應挖至坑底以上20 cm～30 cm，余下土方應采用人工修底、機械配合的方式挖除，減少坑底土方的擾動。開挖至設計標高應及時施工接地網，并快速完成封底墊層，防止雨水浸泡坑底。

6 總體開挖方案

綜合考慮工程特點、施工工藝、環境要求等因素，該車站主基坑采用全深度范圍內分層分段土方開挖方案。第一道混凝土支撐以下、第二道鋼支撐以上土方開挖時，由基坑南側向北端前進式掏挖，采取不分段連續開挖方法；第二道鋼支撐以下土方從北向南后退式多級接力開挖；開挖至南端頭后，余留土方用汽車吊吊運出坑。坑內大部分土方采用挖機直接裝車，由自卸車外運出坑。在挖土過程中，先撐后挖，支撐安裝完成后及時施加預應力。

開挖至坑底后保留0.3 m厚土層采用人工配合小型挖機挖除。下翻基礎梁、集水坑采用小型挖掘機開挖，人工配合修理邊坡。網噴混凝土、鋼支撐鋼圍檁、縱向連系梁等安裝與挖土工作密切配合，利用時間差穿插進行。分段見底后，及時組織驗槽。

7 關鍵施工參數

（1）施工分層：根據支撐設計位置，考慮挖掘機的開挖能力，將開挖深度分為5層。每層挖土標高不超過支撐中心線以下0.8 m。分層厚度控制在4 m～6 m，第二道支撐以下土方需待鋼支撐安裝好后，再開挖下層土方。

（2）施工分段：根據該站底板結構平面圖，混凝土結構需按橫向施工縫及誘導縫設置分塊組織施工。橫向施工縫原則上間距控制在20 m。考慮到主體結構工程量的均衡性和施工流水的節奏性，實際將土方開挖和結構施工的流水段在縱向劃分為6段組織施工。

（3）階梯傳遞：除第二道鋼支撐以上的土方外，基坑大部分土方采取“后退式階梯傳遞”的方法挖除，根據開挖設備的技術性能及分層開挖要求，階梯傳遞過程中，臺階寬度控制在4 m～6 m，分層高度控制在3 m～4 m、臺階坡率控制在1︰0.5。

（4）坑內坡道及行走路線：坑內坡道路不小于4 m，坡率在1︰8～1︰10，坡面采用鋪設磚渣、混凝土塊硬化，最后在面層鋪設20 mm厚防滑鋼板。

6 結語

地鐵車站基坑開挖過程中安全風險點較多，我國正處于城市軌道交通建設的熱潮，在城市鬧市區主干道下部開挖深基坑時，必須要從基坑安全出發，分析影響施工的各類環境因素，編制有針對性的專項施工方案，加強關鍵參數控制，做到信息化施工，避免發生安全事故。

參考文獻

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