施工技术范文地铁车站深基坑施工技术研究

　　摘要：随着我国地铁建设的飞速发展，深基坑施工技术在施工中发挥的作用越来越大。而深基坑施工危险性大、施工难度大、容易引起基坑周围局部土体发生位移和沉降，造成安全事故，带来巨大经济损失。因此，本文就本人的工作经验结合施工实例介绍了地铁车站深基坑的施工技术与施工中的问题处理。

　　关键词：地铁车站,深基坑,施工技术

　　一、工程概况

　　华强北站是3号线与7号线的换乘站，车站中心里程CK10+368.000，全长635.27m，有效站台长度118m，标准段宽32.7m、高14.2m;换乘节点段最宽34.3 m、高23.2 m，采用明挖顺筑法、交通疏解道路下方采用铺盖法施工。3号线车站基坑开挖深度约17.9m～23.5m，换乘段基坑开挖深度26.8m，支护工程安全等级为一级。车站围护结构施工采用800mm厚地下连续墙，连续墙标准幅宽6m，接头采用焊接工字钢接头。基坑内设3道(局部4道)Φ609mm，t=12或14mm钢管内支撑，基坑中央设临时型钢中立柱;主体结构为两层多跨双岛式、局部三层多跨现浇钢筋混凝土结构。

　　二、施工面临的问题

　　未发现对本工程有影响的不良地质，特殊岩土主要表现为人工素填土和花岗岩残积土、风化层。其中华强北站二层结构的基底主要位于强风化花岗岩;华强北站三层结构的基底深入全风化花岗岩、砂质粘性土和强风化花岗岩层具遇水软化、崩解，强度急剧降低特点。水文地质方面反映本工程地下水位较高，以孔隙潜水为主，水量丰富。华强北站基坑挖深17.8m，换乘节点挖深26.8m。

　　由此基坑开挖可能会导致以下几个方面的问题：

　　(一)工程地质条件较差以及地下水对施工和基坑本身结构安全影响较大;

　　(二)周边建筑物与基坑距离太近，有的建筑物就在基坑开挖后土体破坏范围内。既有建筑结构物荷载传递至基坑周围后会严重影响边坡稳定与结构安全，甚至会导致纵坡失稳;

　　(三)交通流量太大会引起基坑周边土体受力不均匀，使开挖施工作业与交通相互影响严重。

　　三、土方开挖施工要点

　　(一)基坑降、排水

　　1、根据工程地质及水文地质情况描述，本工程基坑主要为基岩裂隙水、具有微承压性。残积层、花岗岩全风化及强风化层均为弱透水层。所以华强北站拟采用明沟排水为主的方案，局部换乘段及东西端盾构井段采用管井降水。

　　2、标准段基坑开挖过程中，沿围护结构南北侧地连墙及时设置排水沟与集水井，用抽水机及时将集水井内的水抽到基坑北侧的排水沟内。排水沟每隔20m左右设置一个直径80cm的集水井。基坑向下边挖边加深排水沟与集水井深度，保持沟底始终低于基坑开挖面50cm左右，集水井低于排水沟底不小于50cm，集水井内的水应随集随排。

　　3、在换乘段及东西端盾构井处设置降水井，东西端盾构井处各设置2口降水井、换乘段设置4口降水井，降水井纵向间距20m，据围护结构距离5m布置。共设置6口降水井。

　　4、井管采用Φ350mm，壁厚3mm焊管外包双层1×1mm尼龙滤网制成。焊管上环向@100mm布置20×100mm条状孔，管底用Φ300mm钢板焊接封孔。降水井深度为基底下1.5m深度。

　　(二)土方开挖

　　整个车站共分A、B、C、D四个作业区，其中A作业区长度73米，B作业区长度223米，C作业区长度114米，D作业区长度224米。

　　本工程基坑长度635m，标准段宽度32.7m，3号线基坑开挖深度17.9m～23.5m，交叉换乘段开挖深度26.8m(以原始地表高度计算)。基坑总土方量约41万方。计划从C作业区及东、西端盾构井三处同时开挖，最后分别在B区、D区临时存土场处合拢。

　　基坑开挖采用后退式分层、分段接力开挖方法，开挖时遵循“时空效应”原则，在开挖中按“分段、分层、对称、平衡、限时”五个要点，即“水平分段、竖向分层、两侧对称、先支后挖”的要点。加强施工监测，以监测指导施工，做到信息化施工。

　　(三)铺盖段及交叉换乘段土方开挖

　　基坑开挖至铺盖段及交叉换乘段时，先利用挖机进行拉槽施工通过铺盖段，开挖中槽净空保证挖机能够通过，两边留反压土体，随基坑分台阶接力后退开挖相应台阶段开挖至铺盖段时再按要求扩挖两侧反压土体，随反压土体开挖至钢支撑下50cm后及时架设安装钢支撑，钢支撑利用汽车吊机分段吊放基坑内，由挖机吊运至铺盖段下方安装位置，利用军用梁结构上固定的电动葫芦提升人工现场拼装进行安装。

　　四、深基坑的围护

　　本工程所属土层强度低，地下水位高，基坑深度深，要求基坑围护结构既要有较大的刚度，又能承受水土压力并有较理想的止水能力。可采用的围护结构形式有钻孔灌注桩加止水帷幕、咬合桩、地下连续墙等，经过各方案比较，本工程围护结构选择地下连续墙形式。

　　本工程车站围护结构施工采用800mm厚地下连续墙，连续墙标准幅宽6m，接头采用焊接工字钢接头。基坑内设3道(局部4道)Φ609mm，t=12或14mm钢管内支撑，基坑中央设临时型钢中立柱。

　　1、连续墙成槽采用液压抓斗槽壁机施工为主，部分强风化、中风化及微风化岩层采用冲孔桩机成槽。

　　2、护壁泥浆采用优质膨润土泥浆，泥浆的配合比及性能指标的确定，除通过槽壁稳定的检算外，还须在成槽过程中根据实际地质情况进行调整。

　　3、钢筋笼加工平台采用16#工字钢焊成平面框架结构，其纵横垂直，周正水平，整体稳固。钢筋笼纵向主筋采用闪光对焊焊接，其他焊接采用单面搭接焊，接头工字钢采用现场焊接成型。钢筋笼吊装采用整体吊装下放入槽，吊机采用100T履带吊作主吊、50T履带吊配合吊装。

　　4、地下连续墙墙身混凝土采用导管法灌注水下混凝土，根据本工程地下连续墙的分幅情况，所有墙幅均采用两根导管进行灌混凝土。

　　五、施工监测

　　(一)深基坑监测目的

　　通过对临近建筑物、构筑物的监测,验证基坑开挖方案和环境保护方案的正确性，及时分析出现的问题,为基坑周围环境安全制定及时、有效的保护措施提供依据;由于各个场地地质条件、施工工艺和周边环境不同,基坑设计计算中未曾计入的各种复杂因素,通过对现场的监测结果进行分析、研究,将监测结果用于反馈优化设计,为改进设计提供依据。

　　(二)监测内容

　　车站主要监测内容有地表沉降、围护结构水平位移、土体侧向变形、围护结构变形、支撑轴力(含支撑变形)、孔隙水压力、围护结构侧土压力、临近建筑物基础沉降、临近地下管线沉降、地下连续墙钢筋应力等。

　　(三)基坑监测基本要求

　　1、在施工过程中，通过对地面和地下建筑物、构筑物各项指标的监测，确切的反映建筑物、构筑物及基坑的实际变形程度或变形趋势，将结构变形严格控制在标准限值之内，保证既有建筑物和构筑物的安全;

　　2、监测仪器、设备必须经过国家计深基坑施中的地下水处理量鉴定部门鉴定并且鉴定合格后方可投入使用;所采用的测试手段必须是已经被工程实践证明是正确的、可靠的;

　　3、监测手段必须简单易行，适应现场加速变化的施工状况;

　　4、所采用的测试手段不能影响和妨碍结构的正常受力或有损结构的变形刚度和强度特征。

　　5、测试方法不应该是单一的,而需要采取多种手段、监测多项内容、设置多道防线的测试方案。

　　六、管线保护

　　(一)管线调查

　　对华强北站基坑范围内需保护的管线，安排专门技术人员进行详细调查，调查出类型、管径、材质、标高等数据。在施工时结合交通疏解，配合管线改移单位进行改移或原位保护。

　　(二)保护措施

　　1、对基坑标准段采取在冠梁上施工300mm厚混凝土支撑墙，并利用临时中立柱上焊接工字钢对需悬吊的管线进行三点支撑加固。

　　2、对铺盖段及交叉换乘段部位的需悬吊保护管线，采取冠梁上施工300mm厚混凝土支撑墙进行两端支撑，并在钢便桥下方每隔5m用钢带焊接悬吊。

　　七、施工过程中的应急管理

　　(一)围护结构渗漏

　　1、若基坑发生渗漏，立即会同相关部门研究采取相应措施进行堵漏。

　　2、渗漏比较大时，立即用双快水泥、木板堆砌封堵漏水点，迅速对漏水点周围加强支撑，并在基坑外侧围护结构背面进行旋喷桩加固堵漏，以确保基坑安全。

　　3、危险时，停止施工，撤离施工人员，对基坑进行回填土或回灌水处理。

　　4、加强观测，对工法桩和周边建筑物实行动态管理。

　　(二)围护结构过大的内倾位移

　　首先应采取坡顶卸载的办法，如在围护结构后适当挖土卸载或人工降水坑内围护结构前堆筑砂石袋;或增设钢内支撑或增加坑内混凝土垫层的厚度，或设置配筋混凝土垫层等方法来增大被动土压力。

　　土方开挖分层与开挖顺序要合理严禁超挖;要做好防水、降水、排水，尽量避开在在不利的季节施工(如雨季、汛期、台风等);不能在基坑顶周围搭设临时建筑物、库房，不得停放大型的施工机械和车辆，严禁超载堆土、堆材料。

　　(三)边坡失稳

　　基坑开挖后，如果边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度，则边坡就会滑动失稳。凡影响土体剪应力和土体抗剪强度的因素，皆影响土方边坡的稳定。一般来讲，一旦土方边坡出现失稳的苗头，首先在可能的条件下，应尽快降低坑外地下水位，进行坡顶卸载，进行未滑坡区段的监测和保护，严防事故的继续扩大;其次在坡脚堆筑砂石袋，或在未滑部位施打钢板桩、钢管、木桩等以挡土，并尽快灌注封底混凝土。

　　其预防措施首先是边坡严格按规定坡度放坡，做好降水、排水和边坡保护的设计和施工;其次在坑内和坡顶要做好排水沟、集水井，将渗透水、地面水、雨水排出场地外，防止浸泡基坑和边坡;接近边坡处的土方开挖速度要放慢，严禁坡脚掏土和超挖;要严格控制地面荷载，严禁在坡顶堆土，堆材料设备等。

　　(四)周围地面沉降

　　首先停止降水作业，然后在围护结构外围的适当位置实施压力注浆进行有效隔水，同时认真检查基坑钢支撑状况后，再继续进行基坑降水和下一步的土方开挖施工。

　　结束语

　　地铁车站共墙的建筑深基坑施工在地铁施工过程中起到基础作用，因此要不断加强对地铁车站深基坑施工技术的研究，施工过程中要结合周边建(构)筑物与交通的实际情况和工程本身特点，综合考虑车站施工与今后的运营要求，做好深基坑的开挖与支护，加强监测工作，采取措施实现对地下水、地基沉陷的控制，从而实现工程的质量与安全。

　　参考文献

　　[1]龚晓南，深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

　　[2]夏才初, 李永盛. 地下工程测试理论与监测技术[M].上海:同济大学出版社,2009.

　　[3]柯书梅.地铁车站基坑工程设计与施工[J].岩土工程界，2008(11).

　　[4]李文柱.杭州地铁车站明挖施工围护结构选型[J].铁道建筑，2007(10).

　　[5]唐世强.地铁深基坑支护体系内力及变形规律分析[J].铁道建筑，2008(11).