地铁车站深基坑开挖及支护施工质量控制

摘" 要：因城市建筑密集、道路和地下管线交错等特殊环境影响，地铁建设施工过程中，地铁车站深基坑开挖和支护一直是一个难点，在开挖过程中总是存在各种各样的问题，这给地铁建设留下很多的安全隐患。该文以天津地铁某站为施工案例，对深基坑开挖及支护施工质量控制等施工流程、控制要点进行探讨分析。旨在为类似工程施工提供参考。

关键词：地铁车站；深基坑；开挖；支护；施工质量

中图分类号：U45" " " " "文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2023）31-0164-04

Abstract： Due to the special environmental influence of dense urban buildings， roads and underground pipelines， the excavation and support of deep foundation pit of subway station has always been a difficulty in the process of subway construction， and there are always a variety of problems in the process of excavation. This has left a lot of hidden dangers to subway construction. Taking a subway station in Tianjin as a construction case， this paper discusses and analyzes the construction process and control points of deep foundation pit excavation and support construction quality control. The purpose is to provide reference for the construction of similar projects.

Keywords： subway station; deep foundation pit; excavation; support; construction quality

随着我国国民经济的快速发展，我国城市发展也逐渐步入区域集群化模式，城市交通作为城市发展基础设施的重要组成，交通规模和交通设施不断完善进步。地铁除了能避免城市拥挤和充分利用城市空间，还具有运输量大、效率高、速度快等优点，已经成为大中城市的重要交通工具。为便于地铁基础和隧道施工，一般地铁车站采用基坑施工，而在建筑密集、道路和地下管线纵横交错的城市，以及基础埋深较深、水文地质条件较复杂等特殊条件下进行施工，除此之外，为了消除因城市建设对地铁选址、基坑施工设计的影响，必须对开挖方式及支护条件进行调整，如何选择开挖方式，如何选择更为科学合理的支护方法，在特殊条件下保证基坑开挖和施工质量，已成为深基坑支护工程的热点议题[1-3]。

1" 工程概况

天津地铁线路某站沿谊黄道东西方向敷设，与既有地铁线路“T”型换乘，为地下3层岛式站台车站。站台宽度14 m，车站总长219.1 m（6号线范围内58.1 m），标准段宽度为24.1 m（墙趾宽度0.8 m）。车站共设2个地下二层风道、4个出入口（其中C号出入口为预留出入口）、1个紧急疏散口。车站站台中心轨面标高为-21.284 m。车站线路平面为直线，纵向沿线路方向由小里程端向大里程端2‰上坡。车站站台中心处顶板覆土约2.7 m。

场地表层分布有人工填土，以杂填土及素填土为主，分布不均匀。杂填土含砖块、灰渣、碎石和建筑垃圾等，素填土多以黏性土为主，密实程度差且不均一，易造成不均匀沉降，工程性质差，厚层填土对基坑开挖及支护有较大影响。本场地⑥1、⑥2、⑥4层为软弱土层，具有高含水量、高灵敏度、高压缩性和低强度等特点，极易发生蠕动和扰动，工程性质差。土壤最大冻结深度0.70 m；标准冻结深度0.60 m。地下障碍物主要包括建筑物基础、各种地下管线，这些地下障碍物埋藏深度及范围对工程影响较大。本场地表层地下水类型主要为第四系孔隙潜水，赋存于Ⅱ陆相层及以下的粉土、砂层的地下水具承压性，为微承压水。

2" 工程调整内容

受工期影响，本文对工程施工方案进行了调整，具体内容如下。

2.1" 基坑尺寸变化

二期基坑场地发生变更，取消二期基坑内盾构井，基坑北侧盾构井扩大段15.7 m，长度范围收窄为标准宽度，基坑深度取消盾构下沉段。16轴—19轴之间有4幅地连墙位置发生变化，与既有线围护结构连接处不变。

2.2" 支撑体系变化

调整第四道在支撑标高避开负二层板，调整后竖向为6道支撑+1道换撑，其中第一、四道支撑为砼支撑，第二、三、五、六道支撑及换撑为钢支撑（800 mm，t=20 mm），竖向增设一道剪刀撑，见表1。

2.3" 降水井位置变化

围护结构调整后，取消二期基坑下沉段，但考虑到靠近换乘节点处仍有局部深坑，且位于基坑边缘位置，为保证降水效果，坑内疏干井深度及数量不进行调整，仅根据最新围护图纸对坑内降水井及坑外观测井的位置进行相应调整。开挖前加强试降水工作，止水帷幕完整后再进行开挖。

3" 二基坑开挖施工

施作地下连续墙、临时格构柱及立柱桩，待第一道支撑完成并达到设计强度后进行坑内降水。施工混凝土冠梁、挡墙及第一道支撑，基坑内试降水，（施作冠梁时，植筋与既有地铁线路围护结构地连墙植筋连接）；基坑开挖时，根据地质、环境条件等确定安全的土体放坡坡度。分段、分层、对称进行开挖。二期基坑从大里程向小里程分2段，第一段长22.35 m，第二段长34 m。为有效控制基坑隆起及变形，基坑开挖过程中，应遵循“早开挖早封闭、由远及近（地铁侧）”的原则。总深度26.81 m，每段共分10层进行放坡开挖，具体见表2和如图1所示。

具体施工工序为：①第一段开挖第一层，破除既有线围护结构、侧墙；开挖第二层，破除既有线围护结构，第二段开挖第一层，破除一二期中间分隔墙。②第一段开挖第三层，破除既有线围护结构、侧墙，架设第二道钢支撑；第二段开挖第二层，破除一二期中间分隔墙。③第一段开挖第四层，破除既有线围护结构、侧墙；第二段开挖第三层，破除一二期中间分隔墙，架设第二道钢支撑。④第一段开挖第五层，破除既有线围护结构、侧墙，架设第三道钢支撑；第二段开挖第四层，破除一二期中间分隔墙。⑤第一段开挖第六层，破除既有线围护结构、侧墙；第二段开挖第五层，破除一二期中间分隔墙，架设第三道钢支撑。⑥第一段开挖第七层破除既有线围护结构、侧墙，架设第四道砼支撑；第二段开挖第六层，破除一二期中间分隔墙。⑦第一段开挖第八层，破除既有线围护结构、侧墙，架设第五道钢支撑；第二段开挖第七层，破除一二期中间分隔墙，架设第四道砼支撑。⑧第一段开挖第九层，破除既有线围护结构、侧墙，架设第六道钢支撑；第二段开挖第八层，破除一二期中间分隔墙，架设第五道钢支撑。⑨第一段开挖第十层，破除既有线围护结构、侧墙，人工找平，施作垫层；第二段开挖第九层，破除一二期中间分隔墙，架设第六道钢支撑。⑩第二段开挖第十层，破除一二期中间分隔墙，人工找平，施作垫层。

4" 墙体凿除

4.1" 既有线路结构及一二期分隔墙拆除

拆除施工包括：既有线路站地连墙、侧墙、运营区隔墙和一期分隔墙拆除。考虑施工阶段对既有结构的扰动及环境影响因素，既有线路地连墙、侧墙选择在一期基坑开挖过程中进行拆除；临时隔墙措施选择在土建或装修竣工移交前进行拆除，以防止施工过程中对既有线车站内部造成污染。既有线路站接口处地连墙、侧墙、一二期分隔墙在基坑开挖过程中，整体采取静力切割方式进行。同时，考虑施工过程中切割噪音、振动及扬尘等方面因素，拟采用绳锯切割方式进行施工，土方开挖过程中同步进行分层分块切割、破除。即围护结构两侧土方每下挖一层，及时破除一、二期分隔墙、既有线路站围护结构地连墙、侧墙，架设支撑，依次循环至底板垫层以下。破除完成后，做好新旧界面的接地网、防水层对接工作，然后凿除既有线路站预留底板横截面的钢筋接驳器，表面凿毛露出骨料，涂抹界面剂，必要时预留注浆管。待防水、钢筋及模板验收合格后，浇筑底板混凝土；待底板强度满足要求后搭设盘扣式满堂支架，然后依次完成侧墙、拆撑、立柱、中板和顶板等结构部位浇筑，最终完成线路接驳。

4.2" 辅助孔布设

地连墙破除前，采用水钻在既有线路站围护结构地连墙、侧墙破除面上分层布设直径50 mm辅助孔，每层高度不大于1.5 m，每层分6段进行切割，每层布设孔间距不大于6 m，为方便后续吊装作业，每层首吊装段切割呈一定角度，如图2所示。

车站一、二期分隔墙破除面上分层布设直径50 mm辅助孔，每层高度不大于1.5 m，每层分5段进行切割，每层布设孔间距不大于6 m，为方便后续吊装作业，每层首吊装段切割呈一定角度，如图3所示。

4.3" 起重吊装

4.3.1" 吊车及钢丝绳选型

混凝土块最重=（5.4+5.6）×1.5/2×1.2×2.5=24.75 t，吊索吊具按2 t计算，共计26.75 t，计算按照最不利计算这里取29 t。采用一台180 t“三一型”汽车吊进行吊装，经查表180 t汽车吊臂长31.5 m，吊装半径18 m工况下，起吊重量为31.5 t，满足吊装需求。钢丝绳选用公称抗拉强度为1 700 N/mm2的6×37钢丝绳，直径选用D=47.5 mm，其破断拉力为143 t。采用2个吊点，每个吊点14.5 t，钢丝绳水平夹角按最小60°计算，安全系数k=143/（14.5/sin60°）=8.5gt;8倍，符合施工要求。

4.3.2" 地基承载力验算

180 t汽车吊自重约60 t，支腿跨度8.3 m、前后间距8.9 m。汽车吊作业幅度严格控制在18 m以内，计算时以实际工作幅度18 m来计算。支腿的受力情况，4个支腿分别为A、B、C、D，汽车吊的重心位置在支腿的对角线交点上，如图4所示。

①当汽车吊在后侧起吊，大臂旋转过程中，大臂垂直于CD时，支腿CD受力最大，对CD做弯矩平衡，FCD×8.9=600×4.45+290×22.45=1 031.52 kN，平均分到2个支腿上为515.76 kN；②当大臂吊重回转到某一支腿的正上方时，此支腿受较大的力，假设此时大臂回转到支腿C的正上方，大臂与对角线AC基本重合，对其做简易的受力分析如下（点A到对角线BC的垂直距离约为6.07 m），对A做弯矩平衡，FC×12.14 m+FBD×6.07 m=600 kN×6.07 m+290 kN×24.07 m，做纵向受力平衡，FC+FBD+FA=600+290=890 kN，出于安全考虑，设FA为0，代入弯矩平衡式为FC=859.97 kN；③当汽车吊回转到右侧，大臂垂直于BC时，支腿BC受较大的压力，对AB做弯矩平衡，FBC×8.3 m=600 kN×4.15 m+290 kN×22.15 m，得FBC=1 073.92 kN，平均分到2个支腿上为536.96 kN。综上所述，180 t汽车吊在作业过程中，单个支腿承受的最大载荷为859.97 kN。

当支腿下垫2.5 m×2.5 m刚性垫板时，汽车吊需要的地基承载力为859.97 kN/（2.5 m×2.5 m）=137.59 kPa，小于地基承载力280 kPa（现场实测）。汽车吊就位支腿处的实际地基承载力数据大于以上汽车吊需要的地基承载力，满足吊车需要的地基承载力要求。

5" 结束语

地铁车产深基坑开挖和支护情况比较复杂，影响因素较多，如果不加以重视和质量把控，可能会引发严重的施工事故，所以施工设计中就要严格把控施工强度和稳定性，同时在施工过程中做好围护结构、周边建构筑物、坑外水位和支护强度等监测工作。除此之外，为了防止雨水倒灌、坑外水位变化对基坑施工产生影响，应设置施工防水墙和其他相应的防止雨水倒灌措施。

参考文献：

[1] 谢渭平.地铁车站深基坑开挖施工技术应用研究[J].智能城市，2020，6（20）：76-77.

[2] 王江.地铁明挖车站基坑开挖施工技术[J].工程机械与维修，2021（4）：92-94.

[3] 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.