陳婷婷

（十八局集團第四工程有限公司 天津 300350）

地鐵車站異形基坑土方開挖施工技術(shù)

陳婷婷

（十八局集團第四工程有限公司 天津 300350）

在地鐵工程施工中，深基坑因可以充分利用地下資源，在地鐵施工中得到廣泛地應(yīng)用。主要闡述的車站基坑因結(jié)合上部物業(yè)開發(fā)結(jié)構(gòu)，車站小里程端基坑為不規(guī)則形狀，如何選擇合適的開挖方案，以便在保證施工工期要求的前提下，確?；娱_挖工程安全質(zhì)量，成為施工的重難點。主要闡述地鐵車站異形基坑土方開挖方式以及開挖的方法，結(jié)合工程實例，針對地鐵車站異形基坑土方開挖施工技術(shù)進行探討，為類似的工程提供參考。

地鐵車站 基坑 土方開挖

1 工程概況

1.1 工程簡介

天津地鐵5號線思源道站位于河北區(qū)思源道東南側(cè)，小紅星路東側(cè)，車站主體位于原軋鋼三廠廠區(qū)，為地下雙層島式站臺車站；車站設(shè)計里程為DK12＋169.51～DK12＋360.59。車站線間距為15 m，站臺寬12 m；車站總建筑面積14 655 m2，長度191.08 m，標準段總寬20.7 m，基坑深16.811 m，盾構(gòu)井段寬24.7 m，基坑深18.431 m。車站設(shè)有4個出入口（2個預(yù)留）及2個風(fēng)道，其中2座風(fēng)道均為地下雙層結(jié)構(gòu)。

1.2 臨近建、構(gòu)筑物情況

圖1 思源道站平面圖

天津地鐵5號線思源道站位于河北區(qū)思源道、群芳路、白楊道與紅星路相交的地塊內(nèi)。為原市軋鋼三廠型鋼一分廠拆遷地塊，車站周圍建筑物為中石化紅星支路加油站，該加油站為一層磚砌平房結(jié)構(gòu)，加油棚距離車站最近處20.45 m，加油站營業(yè)廳距離車站38 m，該站周邊無管線，詳見圖1思源道站平面圖。

1.3 異形段基坑概況

因車站結(jié)合上部物業(yè)開發(fā)結(jié)構(gòu)，車站小里程端基坑為不規(guī)則形狀，其中異形段長63 m，位于基坑1～9軸，開挖深度為18.7 m。異形段支撐體系為環(huán)梁+輻射撐+斜撐的鋼筋混凝土桁架支撐，共設(shè)3道。詳見圖2異形段基坑支撐平面圖。

圖2 異形段基坑支撐平面圖

1.4 工程地質(zhì)條件

本段地層主要為本段地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（人工堆積Qml），新近組沉積層（第四系全新統(tǒng)新近組坑底淤積Q43Nal和古河道、洼淀沖擊Q43Nal），第Ⅰ陸相層（四系全新統(tǒng)上組河床～河漫灘相沉積Q43al），第Ⅰ海相層（第四系全新統(tǒng)中組淺海相沉積Q42m）、第Ⅱ陸相層（第四系全新統(tǒng)下組沼澤相沉積Q41h）、第Ⅱ陸相層（第四系全新統(tǒng)下組河床～河漫灘相沉積Q41al）、第Ⅲ陸相層（第四系上更新統(tǒng)五組河床～河漫灘相沉積Q3eal）、第Ⅱ海相層（第四系上更新統(tǒng)四組濱?！毕珟喑练eQ3dmc）、第Ⅳ陸相層（第四系上更新統(tǒng)三組河床～河漫灘相沉積Q3cal）、第Ⅲ海相層（第四系上更新統(tǒng)二組淺?！珵I海相沉積Q3bm）、第Ⅴ陸相層（第四系上更新統(tǒng)一河床～河漫灘相沉積Q3aal），第Ⅳ海相層（第四系中更新統(tǒng)上組濱海三角洲相沉積Q23mc），第Ⅵ陸相層（第四系中更新統(tǒng)中組河床～河漫灘相沉積Q23al）。

1.5 水文情況

本場地地表水主要為河水及坑塘水，河流常年有水。表層地下水類型為第四系孔隙潛水，地下水埋藏較淺，本次勘察期間埋深0.10～2.80 m（高程－0.20～2.10 m）。本場地范圍內(nèi)的空隙潛水主要賦存于第Ⅰ陸相層⑷2層級第Ⅰ海相層⑹3層的分圖層中。地下水主要補給來源為大氣降水。場地內(nèi)第Ⅱ陸相層及其以下的粉土、粉砂層為承壓水含水層，常被粘性土分隔為多層含水層，各含水層分布不很穩(wěn)定，其頂部隔水層分布較為穩(wěn)定，以⑺粉質(zhì)粘土層和⑻1粉質(zhì)粘土為主要隔水層頂板，以⑻2粉土、粉砂、⑼2粉細砂、⑽2粉細砂、⑾2粉土、粉砂和⑿4粉細砂等為主要含水層。

2 土方開挖方法

2.1 開挖方法的選擇

圖3 棧橋布置平面圖

在環(huán)梁距地連墻較近處，設(shè)置三道施工棧橋，方便挖掘機施工站位。棧橋為鋼圍檁＋工字鋼＋鋼板結(jié)構(gòu)，C30的鋼筋混凝土板，板厚40 cm，板下設(shè)置兩道800×1000縱梁，利用冠梁和環(huán)梁上格構(gòu)柱作為支撐點，考慮兩格構(gòu)柱距離超過7 m，在兩格構(gòu)柱之間增設(shè)一根格構(gòu)柱。格構(gòu)柱包括鋼立柱和立柱樁兩部分，上部格構(gòu)柱為560 mm×560 mm鋼立柱，下部立柱樁為直徑1 000 mm，深度20 m的鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，立柱樁頂標高為第三道混凝土支撐底標高，樁身砼強度等級為C30，鋼立柱深入灌注樁3 m，棧橋布置平面圖詳見圖3。

2.2 挖土方法

異形段基坑為環(huán)形輻射支撐體系，環(huán)梁直徑37.6 m，最大開挖深度為18.431 m，利用設(shè)置的三道施工棧橋，作為挖土平臺，方便挖掘機施工站位。1#平臺采用1臺長臂挖掘機，基坑內(nèi)1臺200型普通挖掘機配合倒土；2#平臺采用1臺200型普通挖掘機，基坑內(nèi)2臺200型普通挖掘機配合倒土，3#平臺采用1臺200型普通挖掘機，基坑內(nèi)2臺200型普通挖掘機配合倒土。土方開挖采取盆式挖土法，混凝土支撐達到設(shè)計強度后，先開挖基坑環(huán)梁中間部分的土方，再開挖基坑周圍四邊及支撐下的土方，呈同心圓形式擴大，三個工作面同時施工。

土方開挖按照豎向分層，第一層土方的開挖深度為地面至第一道混凝土支撐梁底下方20 cm，進行墊層的施工，然后進行混凝土支撐的施作。中間各層土方開挖深度為上下兩道支撐的豎向距離，最后一層土方開挖深度應(yīng)為最下一道支撐底至坑底，挖土挖至坑底以上30 cm，余下土方采用人工修底方式挖除，減少坑底土方擾動。具體開挖步驟如下：

工況一：土方開挖至冠梁及混凝土支撐梁底部20 cm，施工冠梁及第一道混凝土支撐。

工況二： 第一道混凝土支撐達到設(shè)計強度后，挖掘機先開挖環(huán)梁圈內(nèi)土方，采用長臂挖掘機坐在地面將土方垂直運輸至地面，從圓心處往四周開挖，呈同心圓形式擴大。

工況三：挖掘機開挖輻射支撐下土方，將土方倒運至環(huán)梁圈內(nèi)長臂挖掘機抓土位置，采用長臂挖掘機坐在地面將土方垂直運輸至地面，挖至第二道支撐底部20 cm。

工況四：土方開挖至第二道混凝土支撐底部20 cm，施工第二道混凝土支撐。

工況五： 第二道混凝土支撐達到設(shè)計強度后，挖掘機先開挖環(huán)梁圈內(nèi)土方，采用長臂挖掘機坐在地面將土方垂直運輸至地面，從圓心處往四周開挖，呈同心圓形式擴大。

工況六：挖掘機開挖輻射支撐下土方，將土方倒運至環(huán)梁圈內(nèi)長臂挖掘機抓土位置，采用長臂挖掘機坐在地面將土方垂直運輸至地面，挖至第二道支撐底部20 cm。

工況七：土方開挖至第三道混凝土支撐底部20 cm，施工第三道混凝土支撐。

工況八： 第三道混凝土支撐達到設(shè)計強度后，挖掘機先開挖環(huán)梁圈內(nèi)土方，采用長臂挖掘機坐在地面將土方垂直運輸至地面，從圓心處往四周開挖，呈同心圓形式擴大。

工況九：挖掘機開挖輻射支撐下土方，將土方倒運至環(huán)梁圈內(nèi)長臂挖掘機抓土位置，采用長臂挖掘機坐在地面將土方垂直運輸至地面，挖至坑底以上30 cm，余下土方采用人工修底方式挖除。

工況十：基坑底長臂挖掘機無法抓土的地方，采用吊車坐落在地面提吊斗取土。挖掘機在基坑內(nèi)取土裝入吊斗，直至土方開挖全部完成。

2.3 基坑開挖注意事項

（1）基坑嚴格按設(shè)計位置分層進行施工，及時施加支撐及斜支撐等加強措施，確?；涌颖诜€(wěn)定。施工過程中，密切與施工監(jiān)測配合，加強信息化管理，若有不穩(wěn)定的因素存在，及時報請監(jiān)理工程師和設(shè)計人員調(diào)整施工方案。

（2）深基坑開挖應(yīng)用“時空效應(yīng)”理論原理，遵循“分層、分段挖土，先撐后挖”原則，始終把基坑變形量控制在警戒指標之內(nèi)。

（3）限制基坑開挖線以外地面堆土堆物荷載不超過20 KN/m2，并做好計算校核工作，隨時檢查確保安全。

（4）基坑開挖前對開挖范圍的圍護結(jié)構(gòu)止水帷幕進行隔水效果檢測，節(jié)點處采用洛陽鏟進行超前探水，每次開挖深度不大于超前探水深度。

（5）嚴格控制基坑施工降水時間和降水量，充分運用集中施工，集中降水，減少因降水而造成周圍地面沉降。

（6）分段開挖的同時放坡，隨挖隨起坡，坡度應(yīng)符合要求。

（7）施工中各工序應(yīng)以測量監(jiān)測為指導(dǎo)，根據(jù)水位變化，圍護結(jié)構(gòu)位移，軸力的大小，基底反彈量等數(shù)據(jù)調(diào)整施工方法。

（8）作好基坑兩側(cè)的防護護欄的設(shè)置工作，護欄采用腳手管進行搭設(shè)，護欄高1.5 m，掛密目安全網(wǎng)。

（9）第二層及其以下各層均分層開挖并及時安裝鋼支撐，挖至每層支撐下0.2 m位置應(yīng)及時安裝鋼支撐，并按設(shè)計要求施加預(yù)應(yīng)力至設(shè)計軸力。

（10）以基坑土體卸載后支撐暴露時間作為指導(dǎo)施工的主要參數(shù)，在開挖過程中應(yīng)遵循“短開挖、快支護、嚴治水、勤測量、分層分段”的原則進行，確保基坑及其周邊環(huán)境的安全。對關(guān)鍵工序的工作時間進行嚴格控制。

（11）基坑開挖接近基底300 mm時，人工配合清底，不得超挖或擾動地基土。發(fā)生超挖時，用碎石或混凝土回填至基底標高。

（12）基底經(jīng)檢查合格后，及時施工混凝土墊層，避免基底暴露時間過長。

（13）圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)設(shè)擋土墻，防止坑外地面水倒灌基坑。

（14）開槽施工時，人工沿坡底開挖一條400×400 mm排水溝，與基坑內(nèi)疏干井相通，設(shè)專人負責(zé)定時抽水。槽坑滯水挖明排水溝，導(dǎo)入坡底排水溝內(nèi)，達到疏干滯水的要求。

2.4 土方運輸和存放

（1）嚴禁挖掘機在挖空后的支撐梁上作業(yè)，挖掘機施工中不得碰撞水平撐及豎向支撐；（2）基坑開挖階段挖掘機、吊車、運土車等車輛需在坑邊運行，根據(jù)設(shè)計要求開挖階段地連墻后超載標準段不大于20 kPa，盾構(gòu)井段不大于30 kPa；（3）土方主要由反鏟挖土直接裝車，汽車采用自卸式環(huán)保車。土方棄至存土場。為了保持“市容”整潔，白天進行土方堆放，在夜間集中外運至棄土場。外運棄土采用環(huán)保運輸車，一是車斗門保持嚴密，防止漏土；二是車廂加高0.5 m，裝車不超限；三是對流塑狀泥土用專用泥漿車外運或經(jīng)晾曬后裝運；四是車廂覆蓋篷布且出場前用高壓水沖洗車輪及車體外表。運輸車輛進出施工現(xiàn)場，設(shè)專人防護，統(tǒng)一指揮，及時疏導(dǎo)行人及車輛。

3 結(jié)語

天津地鐵5號線第7合同段思源道站異形段基坑土方開挖施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場情況的變化，不斷地對施工技術(shù)方案進行優(yōu)化，合理組織施工，無論是對周邊環(huán)境的保護還是車站地連墻結(jié)構(gòu)的變形控制的都比較好，有效地控制了地連墻變形、滲漏水等質(zhì)量問題，滿足設(shè)計及施工規(guī)范要求，多次受到業(yè)主的好評。尤其是不規(guī)則形狀的基坑開挖，獲得了寶貴的經(jīng)驗，在以后的車站基坑開挖施工中將得到進一步的應(yīng)用，并隨著地鐵施工的不斷發(fā)展，對同類條件下的施工提供了參考和借鑒。

[1]DB29-143-2010天津市地下鐵道基坑工程施工技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB50026-2007工程測量規(guī)范[S].

[3]JGJ120-2012建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

Excavation Construction Technology of Irregular Foundation Pit of the Subway Station

CHEN Ting-ting

(No.4 Engineering Corporation Limited of China Railway 18th Bureau Group Co. Ltd Tianjin 300350 China)

The deep foundation pit is applied widely in the subway construction for its sufficient use of the underground water. The foundation of this subway station is an irregular one due to its combination with the above estate development, so it’s important to choose a proper excavation scheme to meet the construction duration requirement and guarantee the construction quality. The excavation method and construction technology of irregular foundation pit in the subway station is discussed, which provides reference for the similar construction.

subway station foundation pit excavation

U231

A

1673-1816(2014)01-0017-05

2013-11-24

陳婷婷（1981-），女，學(xué)士，工程師，研究方向鐵道工程。