地铁深基坑开挖边坡稳定性控制措施

任伟

摘  要：深基坑是一项综合系统工程，深基坑开挖施工阶段具有很多的不稳定性因素，文章介绍了深基坑开挖阶段边坡稳定性影响因素;介绍了奥体中心站车站主体深基坑的土方开挖方式、支护形式及施工工艺以及采取的截排水措施，确保基坑开挖过程中安全、质量、进度受控，为以后类似工程的施工提供指导作用。

关键词：地铁深基坑;边坡稳定性;影响因素;控制措施

中图分类号：TU753        文献标志码：A        文章编号：2095-2945（2019）28-0129-02

Abstract： The deep foundation pit is a comprehensive system engineering. There are many unstable factors in the construction stage of deep foundation pit excavation. This paper introduces the influencing factors of slope stability in the stage of deep foundation pit excavation. This paper introduces the earthwork excavation mode， support form and construction technology of the main deep foundation pit of Olympic Sports Center Station， as well as the intercepting and drainage measures taken to ensure the safety， quality and progress of foundation pit excavation. It provides guidance for the construction of similar projects in the future.

Keywords： subway deep foundation pit; slope stability; influencing factors; control measures

1 概述

基坑變形主要分为以下三类：基底隆起、支护结构失稳、基坑周边地层移动。在基坑土方开挖期间，基坑周边地层移动将会直接影响基坑边坡的整体稳定性。大量实例表明，基坑失稳的主要原因是边坡失稳，因此在基坑开挖阶段，维持基坑边坡的整体稳定性是深基坑安全文明施工的重中之重。

2 深基坑施工阶段边坡稳定因素分析

在深基坑施工过程中存在各种影响边坡稳定的因素，主要影响因素如下：

（1）基坑的开挖深度和宽度的影响。

（2）地质、气候、水文及地下水位的影响。

（3）支护结构、设计入土深度、刚度及施工工艺。

（4）基坑周边环境复杂程度。

（5）基坑的荷载条件。

（6）基坑土方开挖速度、次序、基坑土体暴露及架设支撑土体暴露的时间。

深基坑在开挖阶段的边坡稳定性的关键影响因素主要有基坑支护施工工艺，土方开挖次序、速度以及采取的基坑截、排水措施等。

本文将主要介绍奥体中心站深基坑在开挖阶段的施工工艺和采取的控制措施，以保证基坑边坡的稳定性。

3 奥体中心站深基坑开挖阶段边坡稳定性控制

3.1 工程概况

奥体中心站为14号线与6号线的换乘车站，呈T形换乘。奥体中心站结构设计参数如表1。

奥体中心车站主体结构顶板以上土体采用1：0.75放坡开挖，边坡采用锚杆+加强土钉的支护方式。坡面采用挂网喷混方式，以保持桩间土体稳定。顶板以下采用“围护桩+内支撑”的支护形式。14号线车站采用围护桩+一道倒撑+四道支撑的支护型式，四道支撑中第一道支撑选用钢筋混凝土支撑，其余支撑采用钢支撑。6号线车站采用围护桩+一道倒撑+五道支撑的支护型式，五道支撑中第一道支撑选用钢筋混凝土支撑，其余支撑采用钢支撑。基坑围护桩桩顶设有冠梁，桩间采用挂网喷混加固，以保持桩间的密封性及土体稳定性。

3.2 冠梁及挡土墙施工

围护结构灌注桩桩顶设置钢筋砼冠梁，与灌注桩连接成整体。

（1）冠梁土方开挖应分段进行，开挖一段支护一段。沟槽开挖首先开挖围护桩内侧土体（开挖深度2m），然后开挖围护桩外侧土体，最后开挖钢筋笼上方土体。

（2）冠梁钢筋配筋及模板安装

严格按设计图纸进行钢筋加工，加工好的钢筋按类堆放整齐，并注意防雨防锈。钢筋采用机械连接或焊接方式连接。板撑钢筋应与冠梁钢筋同时绑扎，且钢筋锚入按设计要求，挡土墙待冠梁砼强度达到75%。

3.3 土方开挖

3.3.1 土方开挖的原则

土方开挖是基坑发生失稳风险最大的阶段。在基坑土方开阶段应遵照“分层、分段、对称、平衡、限时”的五要点。基坑土方开挖过程中应充分利用土体时空效应规律，熟练掌握施工工艺重要节点，沿纵向按限定长度逐段开挖（先挖中部，后挖两侧），在每个开挖段应严格遵守“分层（分层厚度不超过2.5m）、分段、对称、平衡、时限”的原则开挖，坑内土体开挖坡度不应大于1：1.5，并应随挖随撑，按规定时限开挖及安装支撑并施加预应力。

3.3.2 基坑开挖方法

（1）做好开挖准备工作，主要包括地基加固、降水、场地硬化、做好防、排水设施等。

（2）基坑开挖顺序：本工程基坑较深，所以基坑开挖分四步并配备三套机械。

3.3.3 钢支撑架设

奥体中心站第二道支撑设置在钢腰梁上，当土方开挖至钢支撑底标高下0.5m至1m时停止开挖并安装钢腰梁。奥体中心站第三、四、五道支撑架设在腰梁上，故在土方开挖至腰梁底标高时停止土方开挖并整平土面施工腰梁，施工腰梁时要在钢支撑对应位置预埋钢板。及时按设计要求施加预应力，最后再一次复紧连接螺栓。由于本站埋深较深，为安全起见，在底板及板上侧墙施工完毕后要在底板上3.55m处安装倒撑。钢支撑主要由两大部分组成：活络端、固定端和中间段，活络端施加预应力。

3.3.4 基坑内外的截、排水

（1）地表排水。由于本工程特殊性，本工程地表防排水分为两部分，分别为地面防排水和结构坑顶面防排水。地面距坡顶2m位置设置一圈排水沟，沿排水沟每隔200m设置一个集水坑;结构坑顶沿冠梁设置一圈排水沟，在东、西端头各设置1 组沉淀池，在坡底东侧设置一个沉淀池，在坡底西侧设置一个大型沉淀池。从而保证地表水不倒灌基坑影响边坡稳定性。

（2）基坑排水。由于在开挖阶段，基坑开挖面存在少量的地下水和地表降水，因而需在基坑内设置汇水沟，通过汇水沟将水流汇入集水井，然后使用泥浆泵将水排到基坑周边的地面排水系统，经沉淀后排入雨水管。

雨季开挖时，纵坡面采用彩条防水布覆盖，雨水汇集至最低处集水井内用水泵明排至地面排水系统。

基坑分段开挖至基底30cm停止开挖，施工接地装置。期间，基底暴露面采取喷（抹）1：3水泥砂浆或土工塑料膜覆盖的方法封闭。每段基坑内设置两道排水沟，在较低的东西端设置两个集水井，用水泵明排至結构顶排水系统。

4 监测

工程监测的根本目的是通过真实有效的数据，进而全方位、准确判断工程的安全现状，进而正确的指导工程的下一步施工，保证工程的安全进行。同时工程监测为以后的类似工程研究提供一定的借鉴作用，为其提供基础的参数、数据等，进而建立一套适合于类似地质和工程条件下的理论基础。

（1）地铁车站。基坑施工期间通过对基坑内布设墙体测斜、墙顶位移和沉降、坑外水位，支撑轴力、立柱沉降、被保护对象的变形以及其它与施工有关的项目进行监测，高效、全方位的反映其既有现状，判断基坑整体稳定性的安全和周边环境安全，保证地铁车站基坑开挖顺利地进行。

（2）通过对施工监测和第三方监测得到的各项数据的变化趋势进行分析，结合事先设置的警戒值，判断当前开挖基坑的风险大小，预测和评价下一步施工的安全指数，对现有专项安全施工方案进行修正，达到科学、高效、安全的效果。

（3）通过对坑外水位的监测，能全面的把控坑外、坑内降水过程中对周边既有建筑物、管线和基坑本身的影响，及时排除基坑止水帷幕渗漏水险情，防止施工中发生大面积涌砂现象，导致基坑被淹甚至基坑坍塌。

（4）将现场监测分析结果、发展趋势及时反馈给建设单位、设计单位，使设计单位能根据施工需要，从安全、经济、高效的角度出发进一步修正施工方案，达到安全、缩短工期、经济的目的。

（5）本监测工程还将为科研项目服务，监测获得的数据应用于科研，为今后类似地铁车站的设计、施工及监测积累经验，并起到一定的指导作用。

5 结束语

本文通过分析深基坑开挖阶段边坡稳定性的影响因素，结合郑州奥体中心站在地体车站基坑开挖阶段所选取的基坑开挖方式、基坑开挖次序、基坑围护结构形式及支撑体系和采取的基坑降水措施，介绍了深基坑在开挖施工阶段边坡稳定性控制措施。为以后深基坑工程施工提供指导和借鉴。

（1）深基坑土方开挖前坑内水位必须降到坑底1.5m以下方可开挖，开挖过程中必须遵照“分层、分段开挖，先撑后挖、支撑架设、挂网喷锚要及时，每层开挖深度不超过设计深度”的原则，确保基坑的整体稳定性。

（2）现场施工人员必须严格遵照设计文件和技术交底、相关规范进行施工、并且严格控制基坑开挖坡度。

（3）基坑开挖阶段应按照施工监测方案进行监测，对每天监测报表中的数据进行认真分析总结，如若发现异常，应加强监测频率，并及时采取相关措施。

（4）制定合理有序的施工流程，优化施工工艺，确保施工的质量。

参考文献：

[1]朱健，侯海芳，范垚垚，等.软土地区紧邻地铁的深大基坑土方开挖技术[J].建筑施工，2018，4005：656-658+661.

[2]杨钦文，蒲文.深基坑边坡稳定性及支护技术分析[J].城市建设理论研究：电子版，2014（17）.

[3]郑强华.地铁车站明挖深基坑稳定性及变形控制研究[D].重庆大学，2016：10-15.