復雜邊界條件下地鐵車站超深基坑開挖施工工藝

王新龍

(中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原 030000)

0 前 言

地鐵超深基坑工程建設環境復雜，地下管線的分布缺乏規律性，土層類型豐富，存在諸多不可預見因素，不利于地下深基坑土方開挖作業的順利推進[1]。為確保施工質量，需緊密結合實際情況，采取相適應的開挖施工技術，以便在既定工期內順利完成建設工作。

1 工程概況

文灶站建設于福建省廈門市湖濱中路與廈禾路十字交叉路口處往北220 m范圍處，車站起止里程為YDK3+599.342～YDK4+176.825，站臺中心里程YDK4+076.500，總長224.401 m，標準段寬20.9～25.75 m，深16.049～21.460 m。車站基坑深度較大，設800 mm厚地下連續墻和Φ1000 mm灌注樁，以構成完整的圍護結構體系。受地質條件的影響，局部由灌注樁轉為吊腳樁的方式。

2 工程地質概述

文灶站施工范圍內地質條件較為復雜，有近代人工填筑土層(Qs)、殘積層(Qel)等多種類型，下伏基巖絕大部分為中粗粒花崗巖(γ)，少部分區域為輝綠巖脈(γδ)，伴有較明顯的風化作用，加之地質構造活動的影響，基巖全、強風化帶普遍以大厚度形式為主，給基坑開挖施工提出較高的要求。車站建設于湖濱中路與廈禾路交口，不跨交叉口。其中廈禾路設有BRT通道，于該處預留車站，湖濱中路現狀雙向6車道。文灶站建設區域以商業用地居多，周邊地面建筑分布密度較大，湖濱中路兩側集商業、辦公等類型的建筑于一體，西側有交通銀行大廈、金悅酒店等，東側有KTV、沿街商鋪等，且各類建筑均緊鄰道路，開挖期間易由于擾動性影響而導致建筑物失穩，需采取有效的防護措施。

3 車站基坑土石方開挖

3.1 總體概述

文灶站沿線共分為9個施工段，按照先兩頭后中間的順序依次開挖到位。各工作面適配3～4臺挖掘機以及10～15臺自卸車，采用臺階法有序開挖。局部施工段的土方開挖量較大，需要盡可能避免白天出土，否則易發生交通擁堵以及環境污染問題，較合適的是于夜間10點至次日5點出土，該階段道路車流、人流均相對較少，出土效率較白天可大幅提高。車站兩端設臨時棄土場，作為臨時場所而使用，暫緩臨時土方外運困難的局面。運土車駛離現場時必須全面清洗輪胎，以免因輪胎攜帶雜物而污染路面。

土方開挖工作量較大，采取機械化作業方式分層依次開挖到位，由挖機倒土至地面，再通過挖掘機裝車外運。基底出土作業在龍門吊和坑內小挖機的協同配合下完成，土方吊運至基坑周邊后通過挖掘機裝車，最后由自卸車外運至指定堆放區域。

3.2 施工方法及順序

豎向自上而下分層開挖，縱向形成臺階，橫向開挖時優先處理中間土體，再逐步轉向兩側，全程均采用半蓋挖法施工[2]。以現場情況和工程規范為準，合理組織基坑降排水作業，同時采取邊坡防護措施，以確保施工安全。嚴格控制基坑暴露時間，不宜超過24 h，并綜合考慮斷面特點、變形縫等多方面因素，適當調整各段的開挖長度。確定各開挖段后再進一步細分為多個小層，各層尺寸約為長6 m、高3 m。每完成一小段(6～8 m)的開挖作業后，應及時增設支撐裝置，經首層開挖后再設置鋼筋混凝土冠梁和支撐梁，檢測結構混凝土的強度，實測值滿足要求后方可組織第二層的開挖作業，期間及時設置支撐系統，按照此方式依次向下開挖。

基坑深層土方開挖難度較大，以小型挖掘機為主要設備，輔以人工開挖的方式。隨基坑開挖作業的逐步推進，當其達到各道支撐下部50 cm時需要增設支撐裝置，在強度滿足要求后方可繼續開挖作業。

施工人員密切關注基坑開挖進度，當到達基坑底部以上20 cm時不宜再采取機械開挖的方式，其原因在于機械設備單次開挖量較大，容易發生超挖現象，該部分需由人工挖掘，到達設計標高處后及時組織基坑底部找平作業，并根據要求設置墊層、防水層，澆筑底板。

主要施工流程為：①第二層土方(冠梁底以上)：以反鏟挖機為主要設備，從大里程端開始逐步向小里程端推進，開挖深度約1.5 m，根據施工進度及時設置冠梁和第一道混凝土支撐；②第二層土方(第一道鋼支撐以上)：該處以淤泥質土等穩定性不足的土質居多，開挖深度設為7.2 m，采用臺階法開挖到位，期間利用反鏟挖機接力，陡坡不宜超過1∶2；對于地質條件欠佳而難以設置臺階的區域，較合適的是以長臂挖機為主要設備，開挖期間產生的土方利用小型挖機周轉；③第三層土方(第二道鋼支撐以上)：此部分地質條件以殘積礫質黏性土居多，開挖深度4.5 m，通過臺階法依次完成各部分的開挖作業，陡坡不宜超過1∶1.5；④第四層土方(基底以上)：此部分為最后的開挖區域，開挖深度4.4 m，采用臺階

法，現場配置多臺反鏟挖機接力作業，應保證施工成型的開挖陡坡不超過1∶1.5。

3.3 開挖施工技術要點

1)土方開挖需按照分段、分層的順序有序推進，本站共分為9個施工段，先開挖兩端，再逐步轉向中間。

2)土方開挖所用方法為分層臺階法，具體工藝如圖1所示。反鏟挖掘機為主要設備，利用該裝置直接開挖；遇深層土方施工區段時，可以通過臺階反鏟接力的方式開挖，期間產生的土方通過自卸車及時外運，盡可能避免現場土方堆積的現象。土方開挖期間需要嚴格控制各層的厚度，原則上不超過3 m，若遇到淤泥質土層，鑒于該處施工條件的特殊性，不宜超過1 m。

圖1 基坑“分層臺階法”開挖示意圖

3)各層土方開挖均優先從中間處開始，再逐步向兩側擴展，具體如圖2所示。隨各層開挖作業的持續推進，當到達設計鋼支撐底下0.5m時需暫停開挖，及時設置鋼管支撐，對該裝置預加軸力，從而有效避免圍護樁體變形現象。

圖2 標準段基坑開挖流程圖

4)基坑開挖至最后部分時，該處不具備臺階法反鏟接力轉運土方的施工條件，此時需輔以汽車起重機，利用該裝置完成土方吊運作業。基底設計標高以上0.2 m的區域需轉為人工開挖方式，以免因機械作業而導致基底嚴重受擾等異常狀況的出現。

5)以基坑監測設計方案為準，合理布設測點，以便獲取初始數據，將該部分完整記錄。開挖期間加強觀測，及時發現安全隱患并適時調整施工方案，營造安全的基坑開挖施工環境。

6)基坑開挖期間所遇地質條件復雜，存在多類土(巖)層面，必須及時將該情況告知監理工程師和業主，完整記錄各項信息以及繪制地質素描圖。若存在基底土層與設計要求不符的情況，則要準確掌握現場情況，報設計、監理工程師，探尋解決對策。

7)基坑開挖期間的擾動性影響較為顯著，需對臨時鋼立柱、降水井采取防護措施，遵循四周對稱開挖的原則，并且需要避免支撐體系受到碰撞等不良情況。

3.4 石方爆破開挖

文灶站的小里程端巖面較高，該區域分布大量中風化至微風化花崗巖，巖石具有相對較高的強度，因而爆破法較為合適[3]，在切實保證開挖質量的同時最大限度降低對既有結構的不良影響，營造安全的爆破開挖施工環境。

4 結束語

城市化進程逐步推進的背景下，地鐵工程建設工作正如火如荼展開，地鐵車站為重點建設內容，但其施工復雜度較高，現場地質、周邊既有建(構)筑物均會對正常施工造成影響。對此，工程實踐時必須以實際情況為立足點，準確把控工程的重難點，采取科學的機械設備選型方案，按特定的流程有序開挖土方并外運，增設支撐等防護措施，最大限度消除安全隱患。施工人員需將自身職責轉化至實際行動中，依舊規范做好建設工作，確保施工質量。

[ID:010655]