地铁深大基坑支护土方开挖施工研究

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摘要：地铁工程地下停车场基坑规模均较深大，且有些项目位于城市中心，紧邻基坑四周为已建成的市政道路及管线，如何确保基坑开挖安全，控制好基坑变形显得尤为重要。本文结合工程实例，针对深大基坑支护和土方开挖的施工方法和施工技术要素，对地铁深大基坑工程的开挖施工进行分析探讨。

关键词：地铁工程；深大基坑支护；土方开挖施工

引言

地铁停车场主要功能为列车停车列检、系统综合维修、物资存储及相关办公配套等。厦门地铁2号线高林停车场的工程项目基坑工程重点在于基坑深大，且紧邻城市重要道路环岛干道，道路下燃气、给水、电力等管线众多。为了保证地铁基坑支护结构的安全稳固并减少对邻近建构筑物的变形影响，那么就必须合理布置的基坑支护结构，灵活选择深大基坑支护的具体形式以及施工技术手段。施工人员针对基坑支护结构在进行合理布置的过程中，关键就是要保证在施工过程中控制好施工参数确保基坑支护总体结构的稳固性，并且还要妥善处理深基坑的排水施工与降水施工相关要点。高林停车场地表现状为高林公园，现状场地为弃土而成，高差较大，场地内最高处约31.9m，最低处约9m，临近基坑四周现状多为多层住宅、厂房及市政道路，房屋密集，各类管线众多。停车场为全地下停车场，呈北偏西至南偏东布置，西侧为环岛干道。停车场长度约490m，宽度约140m，工程基坑深约10.0～17.6m。基坑底位于<11-1-3>残积硬塑状砂质粘性土、<17-1>全风化花岗岩。主体基坑采用明挖法施工，支护结构为钻孔灌注桩+2/3道锚索组合支护和局部边坡土钉墙支护体系。下表给出本工程深大基坑支护以及土方开挖的几个主要工程量表，用以体现本工程的规模：

1地铁深大基坑支护和土方开挖施工技术要点

高林停车场位于已建成城市区域，周边环境复杂，基坑开挖前，应收集和了解工程地质和水文地质资料，并进行现场踏勘，了解工程现场实际情况，调查是否有存在实际情况与设计条件不符的情况。地铁停车场对限界要求严格，应控制好是施工尺寸误差，因此，灌注桩施工不得侵入内部衬砌，放线需根据施工工艺、施工水平、施工误差等进行适当外放。桩身混凝土必须连续施工，对浇筑工程中的一切故障均应记录备案。严格按设计要求和施工规范控制施工允许误差并实时监测沉降变形和水平位移。本工程基坑桩锚支护体系安全等级为一级，重要性系数γ=1.1；土钉墙支护等级为二级，重要性系数γ=1.0。基坑桩锚支护变形控制保护等级为一级，其余为二级。基坑变形控制保护等级为一级，地面最大沉降量≤0.15%H且≤40mm；围护结构最大水平位移≤0.15%H。基坑变形控制保护等级为二级，地面最大沉降量≤0.3%H；围护结构最大水平位移≤0.4%H且≤50mm。基坑开挖前地下结构外围桩必须封闭，应提前30天进行坑内预降水、疏干，以加固坑内土体，基坑降水水面控制在基地以下2.0m。土方开挖的顺序必须与设计工况一致，应分段分层均衡开挖，随开挖随支撑。为防止水土流失，基坑每开挖2m内及时进行桩间挂网抹平，特别是厦门春夏季雨水较多，应特别注意。一般在开挖至基坑地面标高以上300mm处，改用人工开挖至基底，及时铺设混凝土垫层封底，以减少对基底地基土的扰动，因本工程的重要性，为了更为保险，在开挖至基坑地面标高以上500mm处，即停止机械开挖，组织各方验收后改用人工开挖至基底。

2降水排水施工

对于高林停车场地铁基坑工程而言，需要保证基坑排水设施与基坑降水设施满足工程安全标准。施工人员对工程深基坑所在区域的土层特征应经过全面的现场勘测，确保基坑支撑部位的土层结构与设计、地勘相符，然后才能进入基坑降排水的施工处理环节。具体来讲，地铁深基坑工程的降排水施工涉及如下要点：

2.1排水设施布置

基坑降水井主要选择口径较大的降水井设施，降水井的布置应根据地下水量情况，保证纵向与横向的基坑降水井满足地铁深基坑的降水需求。例如本工程基坑内部的排水井在进行施工布置时，降水井的间隔大致为25mx18m，单口降水井面积不超过400㎡。根据有关规范及现场经验，对于深基坑内部的降水深度应当至少限定在坑底0.5米的深度范围，避免不良的水文条件给基坑降水过程造成阻碍。从深基坑的工程排水设施角度来讲，布置基坑专用排水设施的基本宗旨在于杜绝深基坑内部产生积水的安全隐患，因此必须做到合理分配截水沟与排水沟所在的施工区域位置。对于基坑边坡的安全等级应当予以正确的划分，并且借助专用的基坑排水设施与抽水设施来排除基坑内部的多余降水。施工人员具体在布置深基坑的基础排水设施体系时，必须保证基坑工程的施工开挖线与排水设施具有一致的方向，并且将排水管道放置在深基坑的适当区域部位[1]。例如对于主水沟在进行布置与实施的过程中，应当选择防水性能优良的基坑结构施工材料，然后将其铺设在深基坑的防水沟内部。在市政管网连接于深基坑主水沟的基础上，应当能够充分满足良好的深基坑排水工程效果，汇集深基坑工程的水源，增强基坑排水运行系统的安全保障。

2.2施工排水

基坑排水过程主要集中于深基坑内部，因此在挖掘排水沟的过程中，必须保证沿着横向的分段开挖土方顺序来进行施工处理，并且应当设置纵向的坡脚开挖施工线。此外，对于深基坑所在区域的周边部位以及坡顶部位都应当实施全面的工程排水处理，如局部放坡位置通过开挖台阶的施工技术手段予以完成。基坑排水沟在汇集基坑内部水流的情况下，应当在坡顶部位借助于专门的抽水装置或者水泵装置来抽取水流，确保主排水沟能够汇集排水管运送的基坑内部降水，抽水时做好工作压力、水位、抽水量的记录，发现抽水量及水位降值与设计不符，及时调整降水方案。施工人员对于集水井最好布置在坡顶的部位，同时还要保证主水沟的施工结构材料强度及排水坡度。

3冠梁及砼支撑施工

高林停车场的地铁深基坑项目涉及钢筋混凝土的梁体结构施工，为了保证结构受力的合理性，一般设计是选择在顶端的地下围护桩的部位来布置钢混梁，充分保证钢混梁的完整性与安全性，充分保障基坑支护的工程安全。有些情况下，往往因为不够重视，现场施工人员在地下围护桩未保证达到最基本的支护工程强度即开始进行基坑开挖，这种情况项目管理人员应该重点管理，工程施工单位必须等待其满足了施工强度的基本要求，才能继续从事深基坑开挖等重要施工环节。对于捆扎钢筋的施工步骤在开展之前，施工人员对于混凝土的桩头多余部分必须全面进行切除处理，避免混凝土灌注桩体顶部因浮渣，强度不满足设计要求的情况。砼支撑结构以及冠梁结构施工的基本宗旨在于连续进行施工操作，施工人员对此必须提前限定好的施工间隔距离（本工程限定为25-30米）。施工冠梁时要确保将冠梁土体全部开挖，并且还应当保证与设计标高标高相符。在成型加工钢筋结构的环节中，必须充分考虑到搭接钢筋接头以及绑扎钢筋的施工步骤，对于钢筋接头应当保留必要的搭接施工长度。此外，施工人员还需全面清理钢构件与冠梁结构的表层部位，彻底清除表层附着的混凝土碎屑。为了杜绝结构表层的裂缝后果，那么需要运用洒水润湿的方式规范的实施结构养护操作。

4地下围护桩施工

高林停车场的基坑属于深大基坑，施工过程中应控制好地下围护桩的施工，确保满足最基本的地铁基坑开挖处理前提条件，并通过各方条件验收。施工人员对于地下围护桩所在区域的土体在实施分层开挖与分段开挖的过程中，一般至少需要保证满足300mm以上的基底垂直开挖深度（本工程按500mm控制），并且对于土体开挖的工程施工状况予以全面的检查。在整个施工过程中应按设计要求及施工有关规范按频率做好施工变形和水位监测，实时掌握施工数据。在确保满足基坑降水处理以及支撑混凝土强度的工程技术标准前提下，提前规划好出土通道，出土通道土体压实度必须满足土方车荷载要求。

5结束语

经过分析可见，高林停车场的地下深大基坑工程具有较为复杂的工程总体特征，客观上形成较大的基坑工程施工处理难度。为了充分保证深基坑支撑结构的安全性及稳固性，应当因地制宜，根据基坑所处的地段情况、天气情况等采取合适的深基坑施工工艺手段，并充分考虑到地铁深基坑工程结构本身的特殊性控制好限界等对工艺有影响的参数。对于开挖土方、设置锚固支撑结构以及处理基坑排水与降水等各个施工环节都要给予全面的重视，加强全过程监控，不断分阶段总结经验，不断改进深大基坑项目现有的施工工艺手段。

参考文献

[1]杨佳奇.地铁深基坑支护和土方开挖施工分析[J].建筑技术开发,2019,46(24):129-130.

作者：苏世荣 单位：厦门轨道交通集团有限公司