地铁车站明挖基坑与支护施工

地铁车站明挖基坑与支护施工

胡子轩

中铁六局集团石家庄铁路建设有限公司 河北 石家庄 050000

摘要:随着我国城市化完成度逐渐增加，城市人口数量不断上升，交通拥堵问题越来越明显，因此城市轨道交通的大力发展显得尤为重要。地铁在轨道交通系统中占比最大，项目施工过程繁琐、技术难度较高、投资较大，其中的深基坑支护工程和土方开挖是施工重点。基坑工程属于地下工程，复杂的地质条件将会增加技术难度，构建合理安全的支护体系并选择合适的开挖方式可增加施工安全性，确保工程质量。

关键词：地铁施工、基坑开挖、基坑支护、明挖法

1 引言

地铁工程的施工难度相较于一般工程项目较大，尤其是在深基坑工程中，主要包括基坑支护及开挖环节，这使得在深基坑施工阶段，需要综合考虑技术因素、自然环境因素，结合现场实际条件，综合设计基坑支护、开挖方案，避免施工中出现变形、塌陷等问题，确保安全性的同时提高基坑结构的稳定性。其中，在地面建筑物较少，拆迁少，地表干扰小的地区一般采用明挖法施工，具有工期短、速度快、作业面多、造价低、易保证质量等优点。

2 基坑开挖施工流程

围护结构施工---坑底土体加固（降水）---开挖第一层---架设第一层支撑---第n层开挖---架设第n层钢支撑---开挖至基底设计标高以上不少于200mm---人工开挖至设计标高

3基坑明挖法施工

3.1开挖原则

1）车站基坑开挖严格遵循“自上而下分层、分段依次开挖，机械设备退挖作业、先支后挖、随挖随支”原则进行开挖。

2）中间开槽，两边开挖，循环进行：例如50米为一个循环单元，其中开挖面25米，坡道25米，开挖段中间开槽两侧对称开挖。

竖向分层：每层最大开挖厚度宜≤1.5m。

3）按照对称、平衡原则进行土方开挖：由中部向两侧对称抽槽开挖，保证两侧的开挖深度基本一致，以中部向两侧进行台阶放坡，坡率设置为1:1，确保两侧围护桩均匀受力，增加施工安全性，同时加设支撑平台。

4）可现场不留临时堆土点，采用反铲挖掘机直接开挖并装车外运。基底预留不少于200mm土，由人工开挖至设计标高，预防超挖，保持基底原状土。

3.2开挖步序

一般由基坑两端或一端向中间开挖，依照分层开挖原则，自上而下分步开挖，具体施工步序如下：

1）第一层土方开挖：开挖土体至第一道支撑下500mm。采用反铲挖掘机，开挖完成清运土方，并安装第一道撑。

2）第二层土方开挖：采用台阶开挖法，土体开挖至第二道支撑下500mm，配备多台反铲挖掘机进行平行作业。每次开挖深度按设计文件、技术方案确定，对于土质边坡台阶宽度不小于1m，岩石边坡不小于0.5m。每开挖一层进行一次挂网喷射混凝土作业，厚度宜为50-60mm。在设计高度安装第二道钢支撑。

3）第n层土方开挖：采用台阶开挖法，至设计标高不少于200mm时需改为人工开挖至基底，挖至设计标高后应及时对基坑进行平整，必须经过验收后再进行后续施工。

3.3 开挖要点

1）基坑开挖过程中，应对下列项目进行中间检验：基坑平面位置、平整度、宽度、高程以及地质情况；基坑围护结构在施工过程中的稳定情况；地下管线悬吊稳固情况。在进行基底验收前，应完成基底的平整压实，其允许偏差为：高程-20mm至+10mm；平整度20mm，且在1m范围内最多只能有1处；此外，地基承载力应满足设计和规范要求。

2）基底发生水浸、超挖、扰动等现象或发现土质软硬不均、有异物、杂土、土质松软等情况时，应做好记录，及时通知有关单位进行研讨。基坑开挖中经常采用的方法为：回填或换填。

3）每层开挖时，先在中间成槽，再向两边扩展，从而避免产生偏压现象。考虑到开挖稳定性的要求，应当及时架立支撑，并适当施加轴力，从而有效控制围护桩体变形量。确保支撑装置成型且稳定后，再进行下层土方的开挖。

4基坑支撑施工

4.1支撑系统施工

4.1.1 支撑系统构件

车站基坑采用水平支撑，斜撑则应用至端部及角部。支撑系统分为冠梁、支撑和围檩三部分，横向按设计间距，竖向按设计分层设支撑，第一道支撑架设在冠梁上。第二、三、四道支撑架设在围檩上，围檩通过三脚架用膨胀螺栓固定在围护结构上。

4.1.2 支撑拼装

应依据现场测量的基坑尺寸确定支撑拼装长度，使用高强螺栓分顺序拧紧连接，扭力应符合设计要求。拼装好的钢支撑应检查其平直度，轴线偏差不大于20mm，检查合格的支撑应编号堆放，以免用错。

4.1.3 围檩安装

围檩安装前用砂浆找平开挖面，保证与围护桩密切接触。参考施工图的布置间距，在围护桩结构上定出支撑中心点位。托盘与钢围檩应用焊接或螺栓连接，托盘与支撑钢管搭接长度不得小于 150mm; 当需要安装端头轴力计时，托盘的长度应为轴力计长度与搭接长度之和。安装三角托架及斜拉筋上部，用于固定角钢，将围檩吊装至桩身周围并贴紧，放置在三角架上，最后安装花篮螺丝并拉紧。围檩安装要求连续、封闭，开挖期间，开挖长度与围檩安装长度相匹配，在整个基坑开挖完成后围檩同时封闭成环。

4.1.4支撑安装

在基坑外完成支撑的拼装，采用龙门吊完成吊装至正确位置。在三角形支撑托架安装好后，将支撑吊装至牛腿上，一端与围檩（冠梁预埋钢板）顶紧，另一端用千斤顶施加预压应力。在预压应力达到设计要求后，将钢楔加至伸缩头间，将千斤顶卸载，最终横向支撑在基坑两边的围护结构上。

4.2 支撑施工技术要点

1）为使桩、围檩及支撑实现紧密结合，同时有效减少基坑外地层沉陷，并使围护架构降低内向位移，在支撑安设好后，及时施加预加轴力，从而避免围护结构向外侧发生过大的位移，预加轴力值的大小应当根据地表沉降值及桩顶位移值进行调整。

2）在钢支撑安装前，应提前根据数量及质量要求完成支撑的配置；开挖过程，应随开挖随测量安装点，确保点位误差在允许范围。

3）即使发生碰撞，其端部和连接处不得发生脱落和位移。两端应有防坠绳拉紧支撑。

4）斜撑安装时须确保受力，避免偏心，保证支撑结构稳定。

5）施工时及完成后应由第三方监控量测单位定期监测，支撑轴力为应测项目，若发生变化，应暂停施工，确定解决方案。

6）在进行支撑体系的拆除工程时应注意以下事项：应当分级释放轴力，利用主体结构倒撑时，主体结构混凝土强度应不小于设计的85%。

4.3 支撑安装质量要求

1）完成拼装后的支撑，其轴线偏心应不大于20mm，在安装至工程中后，其总偏心量应小于50mm。

2）在进行腰梁的安装时，其高度要水平并且符合设计要求。开挖至设计标高后，及时安装支撑，同时按照设计要求施加预应力，达到顶紧状态后进行固定。

3）支撑位置允许偏差为：高程±50mm，水平间距±100mm。

5基坑监控量测

地铁车站的安全等级一般为1级且开挖深度大于5m，故需实施基坑监测。检测范围确定依据由设计深度、地质条件、周围环境、支护形式、施工工艺方法等综合确定。

应测项目有围护结构顶部水平、竖向位移，支撑轴力，地下水位，周边建筑物、管线、地表的竖向位移等。

6 结束语

对地铁深基坑工程而言，其具有明显的区域性、综合性、特殊性与危险性，基坑开挖及支护是基坑工程的重要环节，在这个过程中，工程人员需要充分根据施工区域的实际条件和设计要求，保障基坑开挖、支护技术选用的合理性和科学性，从而使地铁深基坑施工安全与高效，同时保证工程质量。

主要参考文献：

[1]深基坑支护施工技术 王艳红；《城市建设理论研究》；2015-04-25

[2][J].关于建筑工程中深基坑开挖施工及支护措施探讨 董彦辉；《黑龙江科技信息》；2015-10-01

[3]地铁车站明挖法施工要点控制 朱韶彬；《城市建筑》；2017-01-01