车站深基坑土方开挖施工技术

张 培

（中铁十八局集团有限公司 天津 300222）

1 工程概况

翠湖车站位于华山西路与华山南路交叉口以北，车站东侧是云南省财政厅（8层砼楼房，距离基坑约16.14m），西侧是昆明市第二中学华山校区（6层砼楼房，距基坑约14.28m）、市妇幼保健院（7层砼楼房，距离基坑约7.9m），东南侧为云南省公路工程咨询公司（8层砼楼房，距离基坑约15.11m），西南侧为五华区政府，车站通道出入口位于省财政厅停车场及五华区政府院内。车站采用地下三层岛式站台站形式，站台宽度为13m，车站中心里程为右DK6+839.828，设计起点里程为右DK6+764.728，终点里程为右DK6+925.528。车站总建筑面积为17011.82m2，车站主体外包长度为160.8m，标准段外包宽度为22.7m（中心里程处），基坑深度28.69～32.05m，车站中心里程覆土厚度约3.44m。车站共设4个出入口，其中2个为预留，2组风亭。车站两端接盾构区间，设置盾构井，小里程盾构井为圆通公园站～翠湖站盾构区间的始发井，外包宽度为29.2m；大里程盾构井为翠湖站～五一路站盾构区间的始发井，外包宽度为29.6m。车站主体采用半盖挖顺作施工，主体基坑围护结构采用1.2m厚地下连续墙+内支撑；内支撑第1、4道采用钢筋混凝土支撑，第2、3、5、6道采用φ800（t=20mm）钢支撑。

2 总体施工部署

主体基坑在地下连续墙、格构柱、抗拔桩、降水井等工序施工完成后，在基坑开挖前20d采用内井点对坑底进行预降水、疏干，待降水井抽水试验检测合格后，再进行土方开挖。开挖第一层土方至第一道混凝土支撑底，然后施工冠梁及第一道混凝土支撑，待冠梁、第一道混凝土支撑强度达到设计要求，并通过基坑开挖条件验收后进行混凝土支撑以下土方开挖。每层土开挖时，均采用放坡开挖，先挖非盖板区土，在逐步分层开挖盖板区土，盖板下方土方开挖，需先用小型挖掘机将土转至非盖板区，每层土开挖至内支撑下50cm后安装内支撑体系，待支撑安装好后，再开挖下一层土体。基坑开挖由第一仓向第四仓、第五仓向第八仓分开挖施工，充分利用时空效应，采用“纵向分段，竖向分层”的方法施工。竖向土层提升采用2台45t桁吊提升，土斗为18m3。翠湖站主体基坑全长160.8m，总体施工顺序为：先进行围护结构施工，再开挖并支撑，最后施工主体结构。主体标准段挖深约30.034m，端头井挖深约32.04m，土方开挖计划分8仓。

冠梁及第一道混凝土支撑施工完成后，分仓分层开挖基坑，同时分别施工第二、三、四、五、六道支撑，最终开挖至基底。开挖设两个工作面，从第一仓向第四仓、第五仓向第八仓分开进行。竖直方向根据基坑纵深遵循“竖向分层、纵向分段”的原则由下至上分段分层。基坑开挖时，第二道支撑上采用小挖机配合大挖机台阶式向上倒土，然后在地面上直接挖出装车。第二道支撑下采用小挖机配合45t桁吊开挖，垂直运输至地面，直接装车，运送到弃土场。利用桁吊将小型挖掘机吊出，最后人工清底剩余的300mm厚土体到基底标高，完成基坑土方开挖。坑内土方开挖共投入2桁吊、4台大挖机和2台小型挖机开挖。

3 基坑土方开挖施工技术

3.1 基坑土方开挖原则

翠湖站土方开挖前首先对地连墙按照20%的比列检测墙身完整性，检测合格后施工冠梁及第一道砼支撑，在冠梁混凝土达到设计强度要求后在进行土方开挖，基坑开挖时，随时根据监测结果不断进行施工参数的调整和优化，钢支撑在基坑开挖后8 h内架设完毕并施加预加力；向下开挖至地下基底后，及时施作综合接地网，并在24h内浇筑混凝土垫层；至基底后，10d内做好该段底板，以减少围护结构变形，确保周边环境稳定。

3.2 施工流程

坑内降水、排水→基坑冠梁施工→第一道支撑土方开挖→施工第一道支撑（轴力测点布设）→基坑开挖至第二道支撑底以下500mm→架设第二道钢支撑（轴力测点布设）→基坑开挖至第三道支撑底以下500mm→架设第三道钢支撑（轴力测点布设）→基坑开挖至第四道砼支撑底下500mm→架设第四道砼支撑（轴力测点布设）→基坑开挖至第五道钢支撑底下500mm→架设第五道钢支撑（轴力测点布设）→基坑开挖至第六道钢支撑底下500mm→架设第六道钢支撑（轴力测点布设）→基坑开挖至第七道钢支撑底下500mm→架设第七道钢支撑（轴力测点布设）→第七道钢支撑下土方开挖→基坑清理→基坑底变形测点布设→开挖完成。

3.3 基坑土方开挖顺序

（1）总体开挖施工顺序。根据翠湖站基坑施工筹划，主体基坑开挖第二道支撑以上拟从一端（小里程端）向另一端（大里程端）施工；第二道支撑以下部分：分两个开挖面，第一个开挖面从一端（小里程端）向中间（第四仓）开挖，另一个开挖面从一端（大里程端）向中间（第五仓）。基坑土方开挖顺序见图1、图2。

图1 翠湖站第二道支撑以上主体土方开挖顺序图

图2 翠湖站第二道支撑以下主体土方开挖顺序图

（2）平面开挖顺序。第二道支撑以上土方开挖顺序：先开挖主体北端第一仓非盖板部位，然后开挖第一仓盖板部位，架设第二道钢支撑，再依次开挖第二仓、第三仓、第四仓、第五仓、第六仓、第七仓、第八仓并架设支撑，待第八仓施工完成后，进入第二道支撑以下土方开挖。

第二道支撑以下土方开挖顺序：同时开挖主体北端第一仓及第八仓非盖板部位，然后开挖第一仓和第八仓盖板部位，架设第一仓、第八仓第三道钢支撑，再依次放坡开挖第二仓、第三仓、第四仓、以及第八仓、第七仓、第六仓、第五仓土方并架设支撑，依次循环，直至开挖至基底。

（3）纵向开挖顺序。在纵断面上，采用从由一端（第一仓）向中间（第四仓）和另一端（第八仓）向中间（第五仓）、由上至下、分层分段阶梯状推进的开挖顺序。首先开挖基坑表层土施做砼冠梁及第一道砼支撑，待砼冠梁及砼支撑达到设计强度后开挖下方土体。下方土体以1:1.5的坡度放坡分层开挖，层与层之间设有平台，平台宽度大于5m，以此类推，逐层逐段以阶梯状由端头井向标准段（标准段向端头井）推进，直至完成整个基坑的土方开挖。在开挖过程中应先撑后挖，并及时跟进主体结构的施工。见图3。

图3 基坑分层分段开挖示意图

（4）竖向开挖顺序。在竖向上，每次开挖深度为每道支撑下方0.5m（第四道混凝土支撑位置开挖至梁底以下5cm），当最后一层土体开挖至基底以上300mm时，停止机械开挖，完成验槽后人工开挖至基底标高。基坑开挖过程中，为检验围护结构渗漏水情况，加强围护结构渗漏水预防工作，确保基坑开挖安全，对地连墙接缝处进行掏槽验缝制度。掏槽验缝方式采用宽度1 m，深度1.5 m的楔形，掏槽方法采用机械掏槽，按开挖分层、分段情况进行调整。当掏槽时发现围护结构漏水漏沙，立即用黏土回填楔形槽。此阶段采取用基坑外侧引孔注浆，注浆材料为水泥浆和水玻璃的混合浆液。

3.4 基坑土方开挖方法

根据施工总体布署，结合划定的施工场地、施工组织，车站基坑拟由一端头井（小里程）向中间（第四仓），另一端头井（大里程）向中间（第五仓）开挖，土方完成后随即施工主体结构。受场地条件限制，施工机械、临时便道设置在车站主体结构的西侧。

开挖时，采用大挖机进行出土，基坑内设1台小型挖掘机、1台大挖机、配合倒土（单个工作面），分层进行土方开挖。

土方开挖施工至后期，当挖掘机没有足够的空间进行施作时，换用伸缩臂挖机将土方垂直调运至地面，存放到临时渣土池内，夜间由挖机装车运至渣土场。

（1）表层土方开挖。由基坑端头井（小里程）向另一端头井（大里程）开挖，根据砼支撑、冠梁顶标高采用放坡开挖，采用挖掘机直接挖土，自卸汽车运土，行车路线用硬土做适当的铺垫。第一层土方挖到支撑梁底以下5cm，同时施工冠梁及第一道砼支撑。

（2）第一层土方开挖。冠梁及第一道支撑达到设计强度后进行第一层土方开挖，第一层土方开挖深度约为6.5m（分两次开挖），纵向放坡为1:1.5，横向放坡为1:1.5。开挖配合支撑架设由一端头井（小里程）向另一端头井（大里程）开挖，一般以6m为一开挖段，以便及时施工钢围檩和架设钢支撑。

（3）第二层土开挖。第二层土方开挖深度约为6m（分两次开挖），纵向放坡为1:1.5，横向放坡为1:1.5，开挖配合支撑架设由一端头井（小里程）向中间（第四仓）和中间（第五仓）向另一端头井（大里程）开挖，一般以6m为一开挖段，以便及时施工钢围檩和架设钢支撑。

（4）第三层土开挖。第三层土方开挖深约4.85m（分两次开挖），纵向放坡为1:1.5，横向放坡为1:1.5，层与层之间设台阶为不小于10m，开挖配合支撑架设由一端头井（小里程）向中间（第四仓）和另一端头井（第八仓）向中间（第四仓）开挖，一般以6m为一开挖段，以便及时施工钢围檩和架设钢支撑。

（5）第四层土开挖。第四层土方开挖深约4.4m（分两次开挖），纵向放坡为1:1.5，横向放坡为1:1.5，层与层之间设台阶为不小于10m，开挖方法与第三层土方相同。

（6）第五层土开挖。第五层土方开挖深约3.5m，纵向放坡为1:1.5，横向放坡为1:1.5，层与层之间设台阶为不小于10m，开挖方法与第四层土方相同。

（7）第六层土开挖。第六层土方开挖深约3.28m，纵向放坡为1:1.5，横向放坡为1:1.5，层与层之间设台阶为不小于10m，坑底保留200～300mm厚土层用人工挖除整平，人工配合捡底，防止坑底土扰动，并合理确定土体回弹超挖量。基坑清理后，及时布置基坑底变形观测点。

3.5 基坑排水

基坑土方开挖过程中，采用疏干井降水。本工程基坑内共布置降水井19口，排水管沟的排水能力需要达到排水量的要求。

（1）沿基坑周边设置排水沟和挡水墙，并在排水沟中设置集水井将大气降水汇集后排至集水井中或施工排水沟内汇入市政管道排出。

（2）基坑中间明排水，基坑低洼处将汇集明水，此时应设置临时集水井，采用污水泵将明水排入坑外排水网道中。

3.6 基坑验槽

基坑开挖至距基坑底30cm后，组织建设单位、监理单位、设计单位、勘测单位、总包单位等进行基坑验收，改用人工开挖至基底，及时封底，尽量减少对基底土的扰动。

4 结 语

基坑开挖过程中严格控制坑边堆载，在不进行开挖作业时重型设备严禁停放在基坑边，可停放在已完成结构施工的路段，基坑纵坡坡顶严禁堆载和停放重型设备，以防出现滑坡。在施工中沿基坑壁四周做内净空300mm×300mm截水沟和临时排水沟，与市政排水管网接通，用来防止坑外水进入基坑。盖板下土方开挖时应增加施工照明，确保足够的施工亮度，满足施工安全需求。基坑开挖过程中应保证格构柱两侧对称开挖，受力平衡。确保基坑开挖科学合理，达到预期要求。