地铁基坑开挖及支护施工工法研究

地铁基坑开挖及支护施工工法研究

任建彬

中铁七局集团西安铁路工程有限公司  710032

摘要：地下空间的合理开发能够切实缓解城市土地紧张的局面，满足城市规划发展需求。其中地铁工程建设项目在大中城市普遍开展，更好的满足了人们日常出行需求，缓解了城市拥堵局面。地铁工程建设项目规模大，工程量大，通常需要进行基坑开挖，对于基坑支护技术的要求高，难度大，复杂性强，不确定性因素多。因此文章结合实例，就地下连续墙施工工法在地铁基坑开挖及支护施工中的应用展开详细论述，以供参考。

关键词：地铁工程；基坑开挖；地下连续墙；支护施工

现如今，地铁项目在很多城市中广泛建设，日渐成为了城市交通运输中的重要力量之一。在地铁工程项目建设中，基坑的开挖时不可避免的，而基坑的开挖以及支护方案选择就有为关键，结合地铁项目实际，合理选用基坑支护和施工工法，对于确保基坑项目的稳定性和可靠性意义重大。

1地连墙支护体系施工工艺

地连墙是指采用专用的成槽机械，沿深基坑或地下构筑物周边开挖具有一定宽度和深度的沟槽，并灌注钢筋混凝土或插入钢筋混凝土预制构件，形成具有防渗、挡土或承重功能的连续地下墙体，具体施工流程如下：（1）导墙施工。基于设计图纸在地面开挖导墙和绑扎钢筋，浇筑导墙混凝土。（2）制备泥浆。根据地质条件、地下水状况、成槽工艺、技术指标等进行浆液配置。（3）成槽。根据槽段划分，使用成槽设备进行地连墙成槽施工，成孔后及时清孔。（4）钢筋笼制作及安装。根据槽段划分和图纸制作钢筋笼，使用履带吊吊装。（5）混凝土浇筑。应用导管法施工，2～3 根导管同时浇筑。导管埋入混凝土深度控制在2～6m。浇筑时需合理调整不同导管间混凝土浇筑速度，确保槽内混凝土高差小于0.5m。（6）基坑开挖。根据设计要求分层开挖土方，按顺序架设钢支撑。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

某地铁工程建设项目主体为地下四层岛式车站，车站总长为228m，标准段宽度为27.7m，有效站台中心里程处顶板覆土 3.0m，标准段深度为 29.00m。车站为地下四层双柱三跨框架结构，采用明挖顺作法施工。

2.2基坑围护结构施工设计方案

基坑开挖深度约29.00m，基坑宽度约为 27.70～28.25m。根据岩土工程勘察报告显示，该地铁车站所在区域深度范围内存在 3 层地下水，分别为潜水、承压水、层间水，基于地连墙围护结构具有较好的防渗性能，一旦施作完成后，能将地下水隔离在深基坑外，故该车站采用基坑内疏干井降水，施工期间的地下水位需降至基坑底板以下 1.0m。考虑施工时要求振动小，噪音低；需要承受周边人行天桥侧很大的土压力，墙体刚度要求大，而地连墙正好满足挡土结构可以贴近施工的要求。经过综合比较及计算分析，标准段围护结构采用800mm 厚的地下连续墙，嵌固深度14m，地连墙底部坐落于黏土地层，是较理想的隔水层。墙顶设冠梁，非结建段冠梁兼做压顶梁，结建段冠梁不兼做压顶梁。该车站共设5道支撑+1道换撑，其中第1道支撑采用1000mm×1000mm 的混凝土支撑，第2道支撑及换撑采用Φ609mm、t=16mm钢支撑，第3～5道支撑采用Φ800mm、t=16mm 钢支撑；与枢纽结建段负一层增设一道Φ609mm 钢换撑（5道支撑+2道换撑），钢支撑通过预埋钢板支撑在地连墙及主体侧墙上。

2.3深基坑土方开挖控制

2.3.1施工准备

（1）所有材料、设备、运输作业机械等必须进场到位，做好三通一平工作。（2）基坑开挖前，落实好弃土场地。通往弃土地点的道路应能承受大型出土车的载荷，否则应做加固处理。（3）降、排水系统正常运转，检查井点降水效果，当井点降水达到设计要求，方可进行基坑开挖施工。（4）管线改移、保护全部完成或做好开挖过程中的加固措施。（5）布置测量网点，先布置好每个基坑的测量网点，放出各轴线位置及冠梁顶标高，以保证支撑的及时安装和控制挖土标高。（6）将开挖分层位置、标高、深度和各道支撑位置等技术指标和质量标准，向全体施工人员详细进行技术交底，使全体施工人员熟悉并掌握本工程所执行的各项技术措施和技术标准。（7）根据施工的工作量及工期要求，配备挖掘机和吊车、龙门吊等施工设备。

2.3.2开挖方法

基坑主体土石方约1.8×105m3，土方开挖由北向南施工，前期基坑纵向开挖以放坡开挖为主，放坡坡度最大19%，中期采用放坡开挖+挖机接力方式，后期收方采用挖机接力。基坑开挖标准段每个作业面配置4台挖掘机开挖土方，人工配合清底，挖机配合倒运，后期基坑南段龙门吊挂土斗，人工配合提升出土。施工过程中，为提高工效，采用台阶接力式开挖，纵向拉槽，两侧预留2m宽平台。具体就是开挖第 2 层土方时，将第 3 层的中间部分土体挖除，留设2m宽的工作平台，便于架设钢支撑，放坡坡度约 1:2，开挖第3层土方时，将第4层的中间部分土体挖除，依此类推。随着待开挖段基坑长度越来越短，自卸汽车不能直接从基坑运输时，即第 7 段以后采用坑内两台挖掘机加基坑外地面一台挖掘机装车的开挖方式。单层最大开挖深度 3.5m，每层开挖面之间考虑机械施工工作面预留 3.5m 宽平台，各层台阶土坡度设为 1∶0.75。每层钢支撑处开挖时考虑机械的最大限界，预留基坑侧壁土方代替钢支撑对基坑起支护作用。随着基坑待开挖段长度更短，此时采取在基坑端头处用一台长臂挖掘机进出土，基坑内一台挖掘机配合的出土方式。长臂挖掘机的最大开挖深度约为 17m，剩余 8.7m深度的基坑余土，采用龙门吊吊装出坑，坑内用一台挖掘机配合装土及清理工作。当基坑全部土方吊运完毕后将挖掘机从斜支撑的空隙间吊运出基坑。

2.3.3土方运输

该站日均出土量为1000m3，对外运输的废弃土受出土时间和运输距离的影响较大。弃置土的合理组织布置是关键环节。弃土运输由专人负责，现场内外统一调度，协调内外部关系，组织安排出土车辆运输。场地外的运输路线应与业主及相关部门协调，确保弃置土按计划进行。

综上所述，基坑支护作为地铁建设项目施工中的重要一环，其施工方案的选择和施工质量直接关系到最终地铁建设项目的质量水平。目前基坑支护方案众多，需要结合工程实际，优化选择，科学规范施工，从而确保工程项目的质量目标达成。

参考文献 ：

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[2]陈安.地铁工程中钻孔桩与地连墙基坑支护方式比选[J].交通世界,2022(11):1-2.

[3]崔起飞.基于改进可拓理论的地铁基坑工程施工安全评价[J].福建建筑,2021(10):60-63.