合肥西站東廣場深基坑工程開挖方案探析

許 敏

(合肥市軌道交通集團有限公司，安徽 合肥 230000)

1 概述

近年來，隨著我國經濟的飛速發展和城鎮化進程的不斷推進，大中型城市的人口逐年增多[1-2]。火車站作為一座城市的主要客運交通方式，其合理的結構布局顯得十分重要。如今的火車站主體結構建設必然包括一個舒適寬敞的站前廣場，而站前廣場一般是向地下要地的多層結構[3-7]。如何實施開挖基坑工程是火車站廣場建設的主要內容之一。基坑工程在開挖階段經常面臨一些不可控因素，如惡劣天氣、人為操作失誤等原因，導致引起基坑坍塌、四周建筑因沉降產生變形等險情[8-13]。科學合理的基坑開挖方案是保障基坑工程得以順利實施的重要保障。本文結合合肥市西站東廣場深基坑工程的實際情況，探討該基坑工程的具體開挖方案。

2 工程概況

合肥西站東廣場深基坑工程為合肥西站站房市政配套工程東廣場基坑支護、基坑土方開挖施工工程。基坑形狀大致呈矩形，基坑面積約3.3萬m2，周長約792 m，南北長約253.3 m，東西長約132.6 m，基坑實際開挖深度為23.5 m～35.52 m。根據相應規范規定及周邊環境條件，基坑安全等級為一級，基坑使用年限為2 a。

新建合肥西站東廣場位于安徽省合肥市蜀山區潛山北路與清溪路交叉口附近(西南角)。東廣場基坑西北側緊鄰合肥西站站房三期基坑工程，后于本基坑施工。本基坑圍護樁中心線與站房三期基坑結構承臺外邊線距離約1.2 m。北側還有合武鐵路上下行線、合福鐵路上下行線、十八公里專用線5條既有運營鐵路線。既有運營鐵路為路基形式，有砟軌道。東廣場基坑東南側緊鄰既有運營地鐵3號線，其結構底板頂標高4.425 m，較本基坑淺約8.225 m。本基坑圍護樁中心線與地鐵3號線結構外邊線距離約24.9 m，其中與C出口2號風亭距離最近約1.9 m。地鐵3號線區間隧道采用盾構法施工，管片外徑6.0 m，埋深約11.63 m，基坑支護樁中心線距盾構區間隧道結構外邊線最近約15.6 m，電纜隧道埋深5.0 m，本基坑圍護樁中心與電纜隧道結構外邊線最近距離約1.5 m。東廣場基坑西南側為擬建高塘湖路隧道和既有方大郢小區，擬建高塘湖路隧道結構底標高為14.06 m～20.30 m，后于本基坑施工。本基坑圍護樁中心線與擬建高塘湖路隧道結構外邊線距離約12.6 m，與既有方大郢小區距離約66.0 m。東廣場基坑東北側為待開發用地，擬建行車公寓，后于本基坑施工。

合理的基坑支護是基坑順利開挖的前提保障。本工程主要采用素混凝土樁、鉆孔灌注樁、立柱、旋噴樁及鋼支撐相結合的支護方案。

3 基坑開挖方案

3.1 基坑開挖原則

合肥西站東廣場深基坑工程遵循以下原則進行開挖:

1)基坑開挖嚴格遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則，且嚴格按照施工方案進行施工。

2)嚴格遵循“分段、分層、對稱、平衡、限時支撐”的原則，盡量減少無支撐時間。

3)嚴格控制開挖標高，接近設計開挖標高時應預留150 mm厚土層，采用人工配合小挖機清底。

3.2 基坑開挖方法

該基坑工程開挖采用分臺階土方傳遞法施工。水平分段長度以區域劃分為準，控制在10 m～20 m之間；豎向分層以挖掘機開挖能力及支撐位置劃分，開挖面的高差應控制在2 m以內，宜按不大于1∶2放坡；挖掘機座機平臺長4 m，倒土平臺長3 m,確保土坡穩定以及基坑安全。基坑橫向開挖應在兩側預留反壓土平臺，且在反壓土與抽槽面之間縱向放坡，邊坡系數宜取1，反壓土平臺單次土方開挖高度宜小于2 m。臺階法開挖示意圖如圖1所示。

3.3 基坑開挖順序

3.3.1 基坑開挖總體思路

根據該基坑的實際情況，設計該基坑的開挖方案，基坑的開挖方案總體思路如下所示：

清除表層土方至場平標高→素混凝土樁、鉆孔灌注樁、立柱、旋噴樁施工→坡肩排水溝、坡肩、放坡開挖、坡面硬化→開挖至冠梁底→冠梁、第一道混凝土支撐施工→開挖至第二道腰梁底→第二道腰梁、第二道混凝土支撐施工→開挖至第三道腰梁底以下→第三道腰梁、第三道混凝土支撐施工(地鐵基坑繼續開挖至第四道腰梁底，施工第四道腰梁、第四道鋼支撐)→開挖至坑底→施工墊層與底板→素混凝土回填底板與鉆孔灌注樁之間的間隙→繼續向上施作樓板及換撐梁并施作外墻防水及時回填→拆除第三道支撐→繼續向上施作樓板及換撐梁并施作外墻防水及時回填→拆除第二道支撐→繼續向上施作頂板及換撐梁并施作外墻防水及時回填→拆除第一道支撐(塔樓區域利用夾層換撐，拆除第一道支撐后施工對應區域頂板)→基坑回填至設計標高。

3.3.2 基坑開挖工藝流程

基坑開挖的工藝流程為：清除表層土方至場平標高21.00 m→素混凝土樁、鉆孔灌注樁、立柱、旋噴樁施工→開挖至冠梁底→冠梁、第一道混凝土支撐施工→開挖至第二道腰梁底、掛網噴護→第二道腰梁、第二道混凝土支撐施工→開挖至第三道腰梁底以下、掛網噴護→第三道腰梁、第三道混凝土支撐施工(地鐵基坑繼續開挖至第四道腰梁底，施工第四道腰梁、第四道鋼支撐)、掛網噴護→開挖至坑底、人工清理基底。

3.3.3 首層土開挖

首層土方開挖采用大開挖的形式，開挖流向由南向北退挖、由東向西正挖，期間要形成西、北兩面鋼筋網φ6.5@200×200 mm噴射80 mm厚，C20混凝土護坡、場內臨時道路，也為素混凝土樁、鉆孔灌注樁、立柱、旋噴樁施工創造作業面，先開挖至場坪標高21.0 m為鉆孔灌注樁留出超灌量。待鉆孔灌注樁達到設計強度后第二次開挖至冠梁底，進行冠梁及第一道混凝土支撐施工。首層土開挖作業面較大，相對較易于施工，但也要及時做好支護，為第二層土開挖創造良好條件。首層土開挖平面圖如圖2所示。

3.3.4 第二層土開挖

因第一層支護結構形成后，第二層土方只能通過棧橋出土，下層土方采用由中間向四周開挖的方法，即先清理基坑兩中心部分土方，再向四周逐步清理并修建臨時坡路與棧橋平直段連接。以臨時坡路為起點向兩側分散挖掘。土方車通過臨時坡路運土，并優先形成棧橋施工作業面。待本層土方大部分清理完成后倒運臨時坡路處土方，臨時坡路通過長臂挖機最后清理外運。因第二層土方由棧橋出土，導致開挖方式和出土方式受限，開挖時要嚴格按照施工方案施工，并及時完成第二層支護。第二層土開挖平面圖如圖3所示。

3.3.5 第三層土開挖

因第二層支護結構形成后，第三層土石方只能通過棧橋出土，第三層土石方采用由該層棧橋平直段開始向中間開挖形成臨時坡路與棧橋平直段連接。以臨時坡路底為起點向兩側分散挖掘。土石方車通過臨時坡路運輸。待本層土石方大部分清理完成后倒運臨時坡路處土石方，臨時坡路通過長臂挖機最后清理外運，取土碼頭設置在棧橋平直段。第三層土方開挖與第二層土方開挖情況基本相同，開挖完成后要及時做好支護。第三層土開挖平面圖如圖4所示。

3.3.6 第四層土開挖

因第三層支護結構形成后，第四層石方只能通過棧橋出土，第四層石方采用由該層棧橋平直段開始向中間開挖形成臨時坡路與棧橋平直段連接。以臨時坡路底為起點向兩側分散挖掘。石方車通過臨時坡路運輸。待本層石方大部分清理完成后倒運臨時坡路處石方，臨時坡路通過長臂挖機最后清理外運，取石碼頭設置在棧橋平直段。第四層土方開挖與前兩層土方開挖情況并無差別，開挖后應做好支護。第四層土開挖平面圖見圖5。

3.3.7 第五層土開挖

第五層土方為局部開挖即地鐵10號線和S1線處土方，東西貫通。第五層土方開挖需待主體結構筏板施工完成，混凝土達到設計強度后進行。本層土方只能倒運。通過棧橋底部平直段的長臂挖機、裝載運輸及小挖機配合。第五層土方開挖應在主體結構施工完成且混凝土達到設計強度后方可進行。

3.4 基坑開挖注意事項

1)土方開挖應針對土層特性遵循分層分段對稱均衡的原則，控制每層開挖高度差不得大于1 m，并按不大于1∶2放坡。機械挖土時應保持與護壁樁間留有超過250 mm的空隙，挖斗不得碰撞護壁樁、內支撐、格構柱、腰梁等；當機械挖土至距設計開挖標高150 mm時，應采用人工清除剩余土方。

2)基坑開挖施工期間，應對基坑邊坡、坑底標高、周圍建筑實施安全監測，嚴格監控基坑施工異常情況。

3)機械挖土采用分層開挖方式，嚴格按照支護方案合理放坡。

4)基坑邊嚴禁大量堆載，臨鐵路側超載應控制在10 kN/m2以內，地面超載q=20 kN/m2；臨鐵路側坡頂限載10 kPa，平臺荷載限載30 kPa，臨三號線側限載20 kPa，出土口超載q=35 kPa。基坑四周防護采用鋼質標準護欄。

5)對中風化巖巖石飽和抗壓強度為5 MPa～30 MPa之間巖石采用機械鑿除方式進行開挖，對飽和抗壓強度大于30 MPa的巖石開挖采用靜態破碎+機械鑿除方式進行開挖。

4 結語

合肥西站作為合肥市重要的交通樞紐，對其進行合理地規劃建設具有重要意義。東廣場深基坑工程是合肥西站的重要組成部分，結合合肥西站東廣場深基坑開挖工程的實際情況和相關規范，從基坑開挖原則、基坑開挖方法、基坑開挖順序和基坑開挖注意事項這四個方面，對該基坑工程的開挖方案進行詳細介紹。該方案為確保合肥西站東廣場深基坑工程得以順利實施提供了科學合理的有效保障，也為相似工程提供相應的經驗。