城市地铁车站深基坑施工工艺

王 勇

（中铁航空港建设集团第三工程公司，河北 霸州 065700）

1 隧道工程概况

1.1 概述

本工程由土城车站、人防段、折返线组成，位于天津市解放南路和大沽南路交叉口处，车站沿大沽南路呈东西走向。车站所处位置地面交通繁忙、车流量大、地下管线复杂。施工起点里程为DK19+136.850，终点里程为DK19+629.000，全长492.15m。

土城站为单层岛式站台局部双层车站，地面有4个出入口、5个风亭、1个混合变电所。车站起点里程为DK19+136.850，车站终点里程为DK19+333.400。车站东端为人防段，起点里程为DK19+333.400，终点里程为DK19+349.600。紧接人防段为折返线，起点里程为DK19+349.600，终点里程为DK19+629.000。车站及折返线埋深约13.28m，车站双层部分覆土厚1.2～2m，单层及折返线覆土厚6～6.9m。

1.2 工艺特点

可同时开展多个工作面，以提高工效、压缩工期、降低造价。全部为敞开作业，施工作业安全可靠。根据变形监测结果可及时增加支撑数量，很好地控制基坑变形，不危及周边建筑物安全。基坑内作业空间大，施工分段不受限制。

2 施工工艺

2.1 围护结构施工

深基坑围护结构的主要作用：与支撑体系共同作用抵抗土体侧压；同时切断地下水通道；多采用地下连续墙形式或钻孔灌注桩与水泥搅拌桩联合支护形式；施工中对垂直度、抗渗性要求高。从总体效果上讲，地下连续墙在稳定性、整体性等方面均优于后者，但造价方面要高一些。

2.2 基坑降水

当围护结构达到一定强度后（一般完成15 d后），即可进行基坑内土体疏干降水。降水时间不宜过早，较开挖提前1周开始即可。施工中应加强水位监测,派专人管理降水，按时做好记录。分层开挖时，水位降至各层以下2m，保证开挖面不淌水即可，最终水位保持在基底以下0.6m，避免降水强度过大引起基坑失稳，危及周边建筑物安全。

降水井多采用大口井，用Ф400水泥砾石管外填塞滤料。大口井有效降水半径一般不超过15m，其设置及数量应根据水文地质条件确定。在天津地铁1号线土城站施工中，大口井深度低于基坑底5.5m，按照15m间距布于基坑中部。

2.3 基坑开挖

基坑开挖要遵循左右对称、分级开挖、由上而下、分层开挖、及时支撑的原则，要尽量减少无支撑暴露时间。

土方施工分层分段主要根据钢支撑布置情况进行划分。天津地铁1号线土城站主体施工中，共分4层开挖：第一层2.5m，第二层3.5m，第三层4.0m，第四层3.1m。沿线路方向纵向分台阶逐层放坡开挖，台阶长度根据腰梁长度按7.8～10.8m设置，纵坡按1∶1坡度设置。分层分段开挖顺序见图1、图2。

图1 土方分层分段开挖顺序示意图

图2 土方开挖机械平面布置示意图

第一层土体用普通型挖掘机开挖。由于钢支撑的影响，第二层以下各层普通型挖掘机已无法作业，在基坑侧面布置两台长臂挖掘机，先后将各级第二、三、四层土体分层挖出。在长臂挖掘机难以取土的地方，将小型挖掘机吊入基坑，倒土至长臂挖掘机作业范围内挖出。

对于围护结构为钻孔灌注桩与水泥搅拌桩联合支护的形式。从第二层支撑开始，均设有钢腰梁，为保证基坑及周边土体稳定安全，基坑开挖后必须快速安装钢腰梁及时支撑。开挖中，可先沿基坑边挖槽安装腰梁，当本段钢腰梁安装完成后，再将剩余土体挖出。

每层土方开挖完毕，随挖随在基坑内周边设置排水沟、集水井，抽排基坑明水，及时安装钢支撑，施加预应力。

2.4 钢支撑安装

天津地铁一号线土城车站主体基坑深度约13～13.5m，沿深度方向设4层横撑，水平间距为3.6m。当开挖到预定位置后，及时安装纵梁、横向钢支撑。钢支撑采用预先拼装，龙门吊吊装就位后，按设计要求施加预应力。

土城车站横向支撑设计轴力以及预加轴力设计值，见表1。

表1 土城车站横向支撑设计轴力以及预加轴力设计值 /车站主体

表2 土城车站横向支撑设计轴力以及预加轴力设计值 /折返线

2.5 基底清理

土方开挖中严禁超挖。机械开挖至基底以上30 cm后，剩余土方由人工清理，避免扰动基底原状土。基底设有排水盲沟，采用粗沙、碎石填充。

2.6 封闭基底

基底清理完毕后，及时浇筑垫层砼、封闭基底，以抵抗基坑围护结构变形速率。垫层砼随打随找平，在有变形缝处断开。为防止大面积垫层无规则裂纹，在垫层下半部设分格，形成有规则的纹理。

2.7 结构施工

垫层砼强度满足设计要求后，进行结构外防水及结构箱体的施工。

3 机具设备

本工法所需机具配备见表2。

表2 施工主要机械配置

4 质量控制

（1）严格按《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299—1999）要求进行施工和验收。

（2）基坑开挖不得扰动基底土壤，基底不得受水浸泡，基坑结构尺寸符合设计要求。

（3）网喷砼基面不能出现疏松、起砂，表面平整。

（4）钢支撑设置及预加应力满足设计要求。

（5）垫层砼强度、厚度以及盲沟设置均须满足设计要求。

（6）保证基坑及周边地面、建筑物稳定安装。

5 基坑土方开挖施工中易发生的质量通病及预防措施

5.1 降水

基坑开挖前降水不宜过早、过快、过深，否则易造成地面沉降或止水帷幕被破坏。降水可比开挖提前7 d进行，降水深度控制在开挖面以下1～2m处。

5.2 钢支撑安装

开挖采用分层开挖，及时安装钢支撑并进行网喷砼施工。在支撑预加应力时，要按设计值一次加足。

5.3 基坑漏水

开挖中若发生漏水现象，当出水量不大且无大量泥砂涌出时，可用速凝砼将渗漏处填塞，然后及时进行施工网喷砼，一般情况下，这样可将渗漏点封住。当水量较大，并有大量泥砂涌出时，马上取土进行回填反压，外围用麻包装土筑堰，然后在钻孔桩间补打高压旋喷桩进行封堵，利用钻孔桩高压旋喷桩相互咬合形成新的止水围帷，达到止水效果。

在开挖中出现渗漏水现象，可采取在钻孔桩间增打高压旋喷桩，以增加节点处止水能力，同时可以阻止渗透所产生的涌砂流泥现象，提高止水帷幕的功能。天津地铁1号线土城站采用了此方法，经开挖证实效果很好，在后期开挖中未发生渗漏现象。

5.4 防止基坑泡水

在基坑开挖过程中，随挖随修筑排水沟、集水井，并在上游筑坝，防止地面水涌入深基坑造成基坑泡水，集水应及时抽排。

5.5 其他

开挖中重点保护好大口井，不得损坏、掩埋。对纵坡面应随挖随修整，防止降雨冲刷淤积基坑。对监测资料及时进行分析，通过分析找出发生变化的原因，真正指导施工。

施工中严防管涌现象的发生。根据工程地质勘察报告，查明粉细砂层确切位置，合理布置降水井点的位置及深度，使降水井底距其下隔水层具有一定的安全距离，切不可将该隔水层打穿，否则极易诱发管涌等其他事故发生。

6 施工安全

按设计监测内容、频率及时监测桩位位移、水位变化、桩应力、建筑物及地面沉降等项目，及时掌握第一手资料。天气变化时加强监测，确保基坑及周边建筑物的安全。

（1）基坑四周做好围堰及地面排水设施，防止地面水流入基坑。

（2）基坑顶设置牢固的防护栏杆，颜色醒目，并挂好安全防护网。

（3）钢支撑吊装过程中，上下左右交叉作业，必须做好现场的统一指挥，协调施工。同时，坚持班前安全教育，提高全员的安全意识。

（4）对地下管线加强保护，采取悬吊或加固措施。施工中按时监测，如变形过大，应立即进行加固处理。

（5）各种施工机械经常检查、保养，确保处于最佳工作状态。

（6）各种用电设备有接地及漏电保护开关，规范用电，严禁超负荷运转。

（7）夜间施工照明设施必须充足。在有障碍物的地方,应悬挂明显警示灯。

7 效益分析

结合天津地铁1号线土城站施工的实例，作业分析如下：可多作业面同时作业，可以缩短工期，充分发挥施工机械及设备的效率；钢支撑可重复倒用，减少了一次性投资；基坑外围无其他加固措施，不会给今后临近新建建筑物的施工造成麻烦；通过施工中的变形监测，将结果及时反馈给设计部门，为其设计的安全性提供了大量的技术数据和参考资料；总结出降水强度的有效参数，减少后期施工中因降水而造成的无效浪费及对周边环境的安全隐患。

8 工程实例

天津地铁1号线土城站主体基坑宽19.9m，深13～15.5m。所处地层结构自上而下为杂填土、粉质黏土与粉土互层，局部夹有薄层粉细砂层及淤泥质粉质黏土透镜体。地下水位埋深为地面以下0.9～2.1m。

土城站采用明挖顺作法施工。基坑支护采用Φ800＠1200钻孔桩加Φ600＠400双排水泥搅拌桩止水帷幕相结合的4层支撑结构型式（局部为5层），支撑体系由Φ600钢管、Φ402工具柱以及[40组成的钢腰梁、双[40纵梁组成。由于所采用工艺合理，管理严格，最后按期完成了一期工程的施工任务，创造了良好的社会效益。