地铁深基坑土方开挖施工技术分析

地铁深基坑土方开挖施工技术分析

李芳圆

北京城建道桥建设集团有限公司 北京 北京市 100000

摘要：在经济的带动下，中国农村人口在渐渐向城市转移，这也推动了城市建设的向前发展，幢幢高楼随着城市人口的增加而增加，这就在一定程度上使得城市的土地资源更趋于紧张化，大型地下建筑物不断增多，深基坑是建筑工程中重要的基础施工项目。为了方便人民的生活，加快社会经济的快速发展，我国很多大中型城市都在进行地铁的不断建造并将其作为最主要的交通方式之一。在进行地铁工程的建造时，深基坑工程的建造质量会受到土的种类、深基坑支护类型以及墙体位移模式等因素的深切影响。当其中某一因素出现较大的问题，不但会给深基坑工程的质量造成严重影响，也会成为周边建筑物以及居民生活的安全隐患。所以深基坑支护及土方开挖施工技术质量至关重要。地铁车站深基坑施工中，基坑土方开挖及运输受多种因素影响，如何安全、快速、经济地完成基坑土方开挖。地铁工程施工期间，深基坑土方开挖是一个基础，如何进行技术管理和质量控制，成为施工企业的关注要点。文章结合工程案例，介绍了深基坑土方开挖施工工艺，总结了施工重难点和采取的对策，以供参考。

关键词：地铁；共享综合楼；深基坑；土方开挖；支护方案

1．工程概况

以某地铁工程为例，其中基坑工程周边无建筑物和地下管线，基坑安全等级为二级，设计使用年限为1年。基坑长141.3m、宽45.7m、周长380m，基坑面积7000m²，开挖深度最大为9.15m。因该基坑开挖深度超过5m，属于深基坑工程，采用护坡桩+锚索和土钉墙支护方案，控水措施包括止水帷幕、基坑内设置疏干井、基坑外设置应急\观测井。根据岩土工程勘察报告，控制性勘探孔最大深度为77.00m。按照地层沉积年代、成因类型、地层岩性及其物理力学性质，将地层划分为人工堆积层、第四纪沉积层两大类。

图1:拟建东坝车辆段的具体位置

2．深基坑土方开挖施工工艺

本工程中，深基坑土方开挖的工艺流程是：施工准备→测量放线→开挖工作面→土方支护→降水施工→第一步土方开挖→第二步土方开挖→第三步土方开挖→第四步土方开挖→土方运输→马道收尾。重要环节的施工要点如下：

2.1 测量放线

第一，以施工图纸为准，测量放样基坑开挖的上下口，使用白灰进行标记。施工中，为避免机械碰触测量桩，要将控制桩和水准点引到施工区域外，并进行重点保护。开挖时，测量人员定期复核作业面的标高和宽度。第二，根据测量控制点，结合施工图纸、施工方案中的预留工作面，放出首层施工开挖线，监理复核后即可开挖施工。第三，以下每一层开挖前，均要测量深度和坡度，开挖期间随时监测深度大小，避免出现超挖现象^[1]。第四，为了保证后续施工连续性，测量作业采用两级复合制，要求仪器设备在有限期内，严格按照规范作业。

2.2 开挖工作面

现场清运垃圾及渣土，至现场地坪标高为27.00m。以设计图纸为准，完成测量放线后，先开挖护坡桩和止水围幕桩工作面，开挖至25.50m；边坡按照1:1放坡开挖，并且人工修整边坡，将表层浮土清除干净。

2.3 土方支护

采用边坡锚喷、土钉墙、护坡桩等支护措施，支护和土方开挖分段、分层循环进行。以土钉墙支护为例，工艺流程是开挖工作面→修整边坡→喷射第一层混凝土→测量标定孔位→成孔→插筋→注浆→绑扎钢筋网→安装加强筋→喷射混凝土面层。其中，喷射混凝土是关键环节，本工程使用C20细石混凝土，将空压机的风量控制在9m³/min，气压为0.2-0.5 MPa，喷头水压≥0.15 Mpa，喷射距离控制在0.6-1.0m，首层喷射厚度为40-50 mm。土钉墙施工完成后，设计允许偏差如下：平面位置上＜100 mm，孔深＜50 mm，倾角＜3°，长度不能低于设计值，钢筋网间距偏差＜±30mm^[2]。

2.4 降水施工

施工工艺流程是：准备工作→钻机就位→搅拌下沉至设计值→喷浆提升→清洗管路→清理机具→钻机移至下一位置。

2.5 土方开挖

现场配置4台挖掘机，配合自卸汽车从基坑东北角、西北角进行土方开挖。第一，分层开挖时，每步开挖深度≤2m，上层土钉墙和桩间护壁喷射混凝土完成，且满足安全规范和设计要求后，可开挖下步土方。第二，基坑边坡人工修坡挖除，严禁超挖，防止碰撞支护结构。第三，开挖至设计槽底后，及时设置排水措施，包括排水沟、集水坑等。第四，基坑南侧汽车坡道部位局部提前进行开挖，保证护坡桩施工及做为出土马道使用。第五，开挖至距基底标高300mm时，从机械开挖转变为人工或小型机械开挖至设计标高。第六，清理槽底时，人员不能进入铲斗的回转半径范围内，应在挖掘机停止作业后，才能进入铲斗的回转半径范围内。第七，开挖深度≥2m时，要设置防护栏、悬挂安全网^[3]。

2.6 马道收尾

基坑开挖深度＜5m时，出土马道设置在基坑西南角和东北角部位，分别设置出土马道，直接与现场道路相连接。基坑开挖深度≥5m后，在基坑南侧的汽车坡道兼用出土马道。汽车出入沿坡道南侧行驶，远离内排护坡桩，距离＞3m。

3．深基坑施工重难点和采取的对策

3.1 深度较大，地层分布不均匀

场地局部存在砂质粉土、粉细砂夹层等不利地层时，厚度不均匀可能局部厚度较大或大于0.3-0.5m时，开挖边坡易出现坍塌现象。对此，采取对策是：挖土施工时减小每步开挖深度，必要时可先喷一层水泥浆或薄层混凝土对坡面进行固化，再进行挂网或土钉锚杆施工，成孔后应尽快下入杆体、进行注浆，从而防止塌孔。

3.2 水位较高，止水方案有难度

止水帷幕布置在基坑周边，位于土钉（锚杆）的区域内，锚杆施工采用专用锚杆套管钻机成孔，砂石地层漏水严重，对止水帷幕效果造成不利影响。对此，采取对策是：①在施工土钉（锚杆）过程中做好堵漏措施，确保止水帷幕的止水效果；②成孔后注浆也存在漏水泥浆现象时，应及时调整水灰比，增加水泥用量和水泥浆粘稠度，保证锚杆的成孔和注浆质量。

3.3 工期紧、工序多、工程量大

本工程涉及护坡桩及冠梁、土钉墙、锚杆、止水帷幕、疏干井、土方挖运，其中护坡分多个剖面，坑深不等，桩顶标高不一，多个工序孰先孰后，施工顺序极为重要。对此，采取对策是：①组织多个作业队伍，协调好各作业队伍之间的关系，保证按时保质保量完成施工任务。②合理安排设备及人员进场，保证各工序间合理有序衔接。③合理安排水泥、混凝土等车辆的进场时间，尽量避开道路拥堵时间。

3.4 锚杆施工难度大

锚杆设计长度较长；基坑阳角，两侧锚杆（土钉）施工时容易产生交叉；而且南侧地下有试验桩。对此，采取对策是：①为保证锚杆（土钉）成孔及注浆质量，锚杆可采用水泥浆护壁成孔，并按设计要求多次注浆，保证锚杆达到设计拉力。②施工时阳角两侧锚杆（土钉）应高度错开、角度错开、时间错开。③现场对已施工试验桩进行精确测量定位，锚杆施工时调整位置和角度，避免与试验桩的碰撞。

3.5 汽车坡道影响护坡桩和止水帷幕施工

本工程中，基坑先挖下1-1.5m，在此平面上施工护坡桩、止水帷幕桩，汽车坡道会影响施工作业。对此，采取对策是：①护坡桩、止水帷幕首先施工汽车坡道位置。②合理安排挖土工段，统筹安排支护与挖土交叉作业。

3.6 基坑支护结构变形监测

支护作业完成后，结构监测对象是围护桩和锚索，周围环境监测对象是周围土体、地下水、建（构）筑物及地下管线等。对此，制定了完善的监测方案，主要包括位移、沉降值、测斜、地下水位、锚索轴力^[4]。以基坑支护结构的位移为例，监测项目见下表1。

表1：基坑支护结构位移监测项目

4．结语

综上所述，深基坑工程在地铁项目中比较常见，文章从测量放线、开挖工作面、土方支护、降水施工、土方开挖、马道收尾6个方面，主要阐述了深基坑土方开挖技术要点；针对本工程的施工重难点，提出针对性的解决对策。希望通过本文，为类似工程的施工作业提供借鉴，以保证工程质量。

参考文献：

[1]李鸿浩.复杂周边环境下地铁深基坑变形控制技术应用研究[J].建筑施工,2021,43(5):808-812.

[2]秦文献.地铁车站工程深基坑开挖施工技术[J].城市住宅,2021,28(3):237-238.

[3]冷学岩,阳进.地铁深基坑施工风险与控制策略分析[J].价值工程,2020,39(9):154-155.

[4]管喆玮.地铁深基坑支护和土方开挖施工探析[J].建筑技术开发,2020,47(5):157-159.