地鐵車站附屬基坑與主體基坑同坑開挖技術(shù)研究

楊彥

【摘? 要】本文結(jié)合天津地鐵10號線龍圖道站附屬基坑與主體基坑同坑開挖的施工實踐，對在確保基坑安全的前提下進(jìn)行基坑同步開挖進(jìn)行了分析和探討，并對相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)做了分析對比，以達(dá)到優(yōu)化施工流程、提高施工效率，縮短施工工期的目標(biāo)，并為其他地鐵施工類似問題提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站;基坑開挖;同坑開挖

引言

地鐵車站基坑開挖施工主要包括車站主體基坑開挖和出入口、風(fēng)亭等附屬基坑開挖。一般情況下，地鐵車站基坑開挖遵循“先深后淺”的原則，先進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)深基坑開挖，待主體結(jié)構(gòu)施工完成后再開挖附屬結(jié)構(gòu)基坑，進(jìn)行附屬結(jié)構(gòu)施工。這樣的施工順序會使施工工期較長，機(jī)械設(shè)備二次進(jìn)出場增加施工成本。本文結(jié)合天津地鐵10號線龍圖道站附屬結(jié)構(gòu)1號風(fēng)亭基坑與車站主體基坑同坑開挖施工工況，對地鐵車站主體基坑與附屬基坑同坑開挖施工工藝及相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)律性分析和總結(jié)，為天津及其他地區(qū)深淺基坑同坑開挖技術(shù)的應(yīng)用提供借鑒依據(jù)和指導(dǎo)作用。

1.工程簡介及問題背景

1.1工程簡介

龍圖道站主體為地下雙層島式站臺車站，共設(shè)2組風(fēng)亭和4個出入口，其中B出入口和D出入口為預(yù)留出入口（如圖1-1所示）。車站總長240m，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚度800mm的地下連續(xù)墻，端頭井地連墻深度33.6m，標(biāo)準(zhǔn)段地連墻深度30.5m。標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度約為16.824m，小里程端頭基坑開挖深度約為18.2m，大里程端頭基坑開挖深度18.69m。其中，1號風(fēng)亭位于主體基坑小里程端頭處，寬8m，長39.8m，開挖深度約為9.78m。車站主體結(jié)構(gòu)及附屬結(jié)構(gòu)均采用明挖順作法施工。

1.2水文地質(zhì)情況

基坑范圍包含四層地下水，潛水、第一承壓含水層、第二承壓含水層和第三承壓含水層（如圖1-2、圖1-3所示）。

（1）潛水層：地下水埋深0.6～2.2m（高程0.53～2.4m），主要賦存于第Ⅰ陸相層、第Ⅰ海相層中的粉土、黏性土與淤泥質(zhì)土互層的地層中，其中④3粉土、⑥3粉土、⑥4粉砂為主要的含水層，場地內(nèi)⑥3粉土貫通連續(xù)分布，④3粉土及⑥4粉砂呈條帶狀或透鏡體存在。

（2）第一承壓水層：第一層微承壓水主要賦存在第Ⅱ陸相層中的⑧3粉土中，含水層厚度0.3～1.9m，基本呈層狀分布，局部地段尖滅，穩(wěn)定水位埋深3.29～3.75m（高程-0.57～-0.23m）。

（3）第二承壓水層：第二層微承壓水主要賦存在第Ⅲ陸相層中的⑨3粉土中，含水層厚度0.6～2.8m，基本呈層狀分布，穩(wěn)定水位埋深4.1m（高程-0.71m）。、

（4）第三層微承壓水主要賦存在第Ⅳ陸相層上部的?3粉土和?4粉砂地層中，含水層大部呈條帶狀及透鏡體狀分布，部分含水層中夾黏性土層，含水層厚度一般在0.0～5.0m，穩(wěn)定水位埋深3.56m（高程-0.50m）。

1.3工程問題背景

按照先主體后附屬的一般施工順序，將在車站主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，進(jìn)行1號風(fēng)亭的施工，不僅延長了施工工期，且機(jī)械設(shè)備將進(jìn)行二次進(jìn)出場，增加相應(yīng)成本。為解決以上問題，該工程采用了1號風(fēng)亭基坑與主體基坑同坑開挖的方式。

2.施工工藝及圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻、支撐設(shè)計情況

2.1附屬基坑與主體基坑同坑開挖施工工藝

在地鐵基坑開挖前，先進(jìn)行維護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻施工，包括1號風(fēng)亭圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻與主體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻;再完成格構(gòu)柱、降水井、1號風(fēng)亭和主體結(jié)構(gòu)冠梁和第一道混凝土支撐施工;進(jìn)行降水試驗及降水工作，降低地下水水位至第二道撐以下2m;進(jìn)行土方開挖并破除1號風(fēng)亭和主體結(jié)構(gòu)相接處地連墻至第二道支撐以下0.5米，進(jìn)行第二道撐施工，其中小里程端頭井范圍內(nèi)采用混凝土支撐，其余部位采用鋼支撐;繼續(xù)降水并開挖破除1號風(fēng)亭和主體結(jié)構(gòu)相接處地連墻至1號風(fēng)亭底板位置，完成1號風(fēng)亭底板及冠梁，至此1號風(fēng)亭基坑開挖完成;繼續(xù)開挖、架設(shè)鋼支撐至主體基坑完成土方開挖。主要施工工藝流程如圖2-1所示。

2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻設(shè)計情況

龍圖道站地連墻總計104幅，其中體圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻93幅，1號風(fēng)亭圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻11幅，均采用800mm厚的地連墻，混凝土等級為C35P8，鎖口管接頭。

主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段墻深分別為30.5m、33.6m，小里程盾構(gòu)井處墻深33.6m、30.5m，大里程盾構(gòu)井處墻深33.6m。1號風(fēng)亭圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻深18m。由于1號風(fēng)亭及主體基坑同坑開挖，3-6軸主體與1號風(fēng)亭相接處地連墻高度為調(diào)整為21.686m～24.823m，其余部分為空鉆。為保證地連墻施工質(zhì)量，防止冷縫出現(xiàn)，3-6軸主體與1號風(fēng)亭相接處地連墻墻頂至地面空鉆部分灌注C35P8素混凝土（如圖2-2所示），與地連墻實體的混凝土保持一致，在后期開挖過程中隨挖隨破。這樣既節(jié)約鋼筋投資，方便后期破除施工又保證地連墻整體性。

2.3支撐設(shè)計情況

龍圖道站車站主體采用明挖法施工，車站大、小里程端均為盾構(gòu)工作井。盾構(gòu)井基坑寬24.9m，小里程端盾構(gòu)井基坑深約18.237m，大里程端盾構(gòu)井基坑深約18.807m。1號風(fēng)亭基坑位于主體基坑小里程端頭處，基坑寬8m，長39.8m，深度約為9.78m。由于1號風(fēng)亭基坑與主體基坑同坑開挖，對支撐進(jìn)行如下設(shè)計：

小里程端頭井沿基坑深度方向設(shè)置4道支撐+1道倒撐，其中第一、二道為鋼筋混凝土支撐，截面800×1000mm（如圖2-3、圖2-4所示）;第三、四道及倒撐為φ800×16mm鋼管支撐。小里程端主體基坑及1號風(fēng)亭基坑支撐剖面圖如圖2-5所示。

大里程端頭井段沿基坑深度方向設(shè)置5道支撐+1道倒撐。第一道為鋼筋混凝土支撐，截面800×1000mm;第二至第五道支撐及倒撐為φ800×16mm鋼管支撐。第一、二道支撐結(jié)構(gòu)如圖2-6、圖2-7所示。