地下车站主体结构明挖区间深基坑工程安全施工探讨

地下车站主体结构明挖区间深基坑工程安全施工探讨

张恺

铁科院（深圳）研究设计院有限公司

摘要：城市轨道交通工程中，地下车站主体结构一般都采用明挖区间深基坑方式，而明挖区间主体基坑深度较深，受地质条件和地下管线影响也比较大，因此需要特别注重施工中采取安全措施，本文以深圳市城市轨道交通14号线工程某地下车站为例进行详细论述。

关键词：地下车站；主体结构；明挖区间；安全施工

1工程重难点分析

1）本车站地下主体结构明挖区间主体基坑深度较深，最深处29.8m。基坑范围内地质条件较差，广泛分布有溶岩地质，且基坑开挖范围内部分岩溶根据设计要求并未进行预处理。所以开挖过程中防止未处理溶洞顶板坍塌是本工程的重点。

2）本工程地下水位高，含水量丰富，确保围护结构的防水质量和耐久性，是工程质量管理的难点。

3）明挖基坑距离地铁3号线高架桥（简支梁结构，端承摩擦桩、端承桩）最近处约4.14m，开挖过程中保证3号线高架桥的安全是本工程的重点。

4）明挖区间施工安全风险控制是本项目的难点，主要有以下几方面:

深基坑需根据建办质【2018】31号文编制安全专项施工方案，做好应急处理措施方案，施工监测单位做好信息化监测，施工时严格按照施工图纸施工。加强施工监测工作，做好应急方案。主要体现在以下三个方面:

a）基坑开挖前做好应急物资、设备的准备工作，防范开挖过程中渗漏水等情况发生，以便及时处置。

b）做好对管理人员及施工作业人员的培训工作，开挖过程中加强管理，严禁超挖，随挖随支撑。

c）加强施工监测，及时了解开挖过程中基坑及周边的变形情况，防患于未然。

2、深基坑明挖区间主要施工工艺及方法

主体工程开挖之前要先根据要求做好咬合桩、抗拔桩、临时立柱桩与旋喷桩和基坑降排水施工，然后准备基坑开挖。基坑开挖应按照“先撑后挖、限时支撑、分层开挖、严禁超挖”的方法，减少基坑无支撑暴露的开挖空间与时间。斜面分层分段进行开挖。每小段长度为6m，每层厚度按支撑竖向间距确定，每小段开挖和支撑形成时间均应进行严格的限制在24h内。土质斜面分层分段纵向总坡度按不大于1:3设置；各级边坡坡度不大于1:1.5，各级边坡平台宽度不小于3.0m；边坡间应根据实际情况设置安全加宽平台，加宽平台之间的土方边坡不超过二级，加宽平台宽度不小于6.0m。斜面分层分段形成的多级边坡，均按照上述边坡构造要求设置；强风化岩质斜面各级边坡坡度不大于1:0.5，各级边坡平台宽度不小于3.0m；微风化岩质斜面各级边坡坡度不大于1:0.15（当边坡旁有溶洞时，坡度不大于1:0.5），各级边坡平台宽度不小于3.0m。由于本基坑开挖期间大多数时间处于雨季，开挖坡面采取毡布覆盖，坡顶设置0.3*0.5m砖砌垱水堤、平台面设置0.4*0.4*0.4m截水沟等护坡措施。

开挖过程中，如咬合桩墙面局部若出现鼓包、侵限情况，对鼓包必须进行凿除，每开挖一层凿除对应部位鼓包混凝土，并及时采用1：3水泥砂浆分层找平，保证基面平顺，侵限严重时需召开四方会议（业主、监理、设计、施工方）进行侵限处理方案商讨。

开挖期间为格构柱和降水井不被挖掘机碰撞与损坏，采取以下措施对格构柱和降水井进行保护：

（1）对基坑开挖施作人员及现场管理人员进行关于格构柱与降水井平面位置的技术交底；

（2）格构柱与降水井周边500mm范围内采用小型挖机，专人进行指挥开挖。

3、深基坑施工开挖原则及技术要点

（1）施工土方开挖原则为“分层支撑、分层开挖、限时支撑、先撑后挖”。基坑开挖应充分考虑时空效应，开挖应分段、分层均衡开挖，合理确定土方分层开挖层数、每层分段数量、护壁土留置宽度和高度、分段开挖的时间限制等。每段长度为20～30m，每层厚度不超过2m，并应与主体结构的施工进度、施工顺序相协调，严禁挖成锅底状；每开挖一小段后，及时施作支撑。

（2）另若基坑开挖出其他土（岩）层边坡允许的坡率值，应按照同类土（岩）的稳定坡率确定，对土质比较均匀的基坑边坡，根据《建筑基坑工程技术规程》（DBJ/T 15-20-2016）确定。

（3）在首层土方开挖时，为保证基坑开挖车辆行驶安全与基坑安全，基坑内行车通道坡度不大于1：5，行车坡道收坡需平整，并使用重型机械进行压实，存在泥泞出需铺垫2cm厚以上钢板，钢板上焊接螺纹钢筋增加摩擦力，防止车辆打滑。对于基坑外垂直提升设备作业时所占区域需使用C25混凝土，并加设双层钢筋网片、浇筑不小于厚度20cm混凝土硬化，保证车辆地基承载力要求。基坑开挖施工时严禁在基坑1倍深度范围内堆放弃土，基坑以外的施工荷载总值不得大于20kPa。

4、深基坑工程施工安全保证措施

4、1基坑开挖安全技术措施

（1）在施组中对施工准备、开挖方法、放坡、排水、边坡支护等根据有关规范要求进行设计，边坡支护要有设计计算书。

（2）人工挖基坑时，操作人员要保持安全距离，多台机械阶梯开挖时，保证纵向坡度不大于1:1.5，防止纵向滑坡冲撞已安装支撑，同时机械间保持安全距离。挖土要自上而下，严禁先挖坡脚的危险作业。土方开挖过程，如出现开挖超前，支撑不到位时，及时进行停止开挖作业，采取回填土方进行反压，并及时架设钢支撑。

（3）深基坑四周设防护栏杆，白天设警示旗，夜间设警示灯，人员上下要有专用爬梯，爬梯外部设置门禁系统。

（4）运土道路的坡度、转弯半径要符合有关安全规定。

（5）施工机械进场前必须经过验收，合格后方能使用。

（6）基坑开挖施工时，围护结构周围的地面堆载不得大于20KPa，且基坑周边2m范围内不得堆载。

（7）开挖方法、放坡、排水、边坡支护严格按设计进行施工。

4、2深基坑开挖支护质量保证措施

（1）基坑开挖时严格按施工组织设计的挖土程序、挖土速度进行施工，分层分段开挖，并备好应急措施，做到防患于未然。

（2）严格按照围护结构设计和施工组织设计要求，认真组织全过程施工，未经监理和设计人员的同意，不得任意更改设计与施工方案。

（3）土方开挖前应做好基坑内、外的降水、排水施工，且进行试运转正常后，方可开挖土方；应尽量避开雨季开挖土方，如需在雨季中开挖，应采取必要的技术措施。

（4）基坑开挖至支撑设计标高时，必须及时架设相应的支撑，并对桩间挂网喷混凝土，开挖时机械避免碰撞钢支撑。

（5）在基坑开挖过程中，建立工程监测系统，做好对深基坑工程的监测和控制，及时将信息反馈给设计施工人员，实行信息化施工。同时，应经常对平面控制桩、水准点、标高、基坑平面尺寸等复测检查。

（6）根据设计提供的钢支撑形式、轴力和有关参数，进行支撑的设计、加工、购置或租赁，并通过以下九点进行控制其技术质量：

A、钢支撑安装前必须进行检算，要满足支撑围护结构的强度、刚度要求；

B、严把材料关，施工所用的钢支撑必须质量合格、各证齐全，经确认符合设计要求后方可使用。钢支撑的安装应符合《建筑安装工人安全技术规程》的有关规范和要求；

C、在挖土和吊下钢支撑时，严禁撞击已安装好的支撑；

D、支撑安装采用地面预拼，分体吊装并架临时竖撑的方法，用专用预应力千斤顶和配套动力箱施加预应力。严格控制支撑支座焊接质量，防止受力变形；

E、桩间围护必须按照技术交底施工，严格控制挂钢筋网的牢固性和喷混凝土厚度；

F、加强量测，设专人对支护结构的变形、位移进行观测、监控，以便及时采取有效措施，确保结构和人员安全；

G、每一层土方开挖至支撑标高时，应暂停开挖，安装好支撑后方可开挖；

H、预应力施加应定期对设备标定，施工时由专人负责记录；

I、基坑开挖是关键工序，要做到快挖快撑，严格按规定操作，减少施工暴露时间。

（7）基坑支护结构的横撑，必须在土方开挖至设计位置后及时安装，应保证支撑与墙面垂直，并按设计要求对墙体施加预应力。顶紧后采用支托或吊拉的可靠措施固定牢固，严防支撑因墙体变形和施工撞击而脱落。

（8）为保护基坑底土体的原状结构，应根据土质情况和挖土机械的类型，在坑底保留500mm以上土层由人工挖除。

（9）最后一层土开挖后，应立即浇灌混凝土垫层，避免基底土暴露时间过长。

（10）基底检查与处理

A、基坑开挖完成后，必须及时会同设计、业主、市质监总站、承包商、监理等单位共同检查基底的地质情况，土质与承载力是否与设计相符，进行基底验槽，并办理隐检手续，及时进行垫层施工，以防止基底软化或岩层进一步风化；

B、通过施工变形监测，分析判断基底围护结构是否稳定；

C、基坑底如出现超挖300mm以内时，可用原状土回填压实，密实度不得低于原基底土，或者用与垫层同标号的混凝土回填或用砂石料回填压实。超挖在300mm以上时，必须会同设计、监理共同研究后决定。

（11）基坑开挖过程中，不同土（岩）层界面，需经监理、业主确认作好记录、绘制地质素描图。

（12）基底检查处理后，应及时进行封底垫层施工，为保证封底混凝土质量，一般宜采用排水封底垫层施工方法：

A、当坑内有水，应在坑内做排水沟、集水井抽干水；

B、如坑底渗水较大，且有一定的动水压力时，应采取抽排水在减压的情况下铺基坑垫层和浇筑封底混凝土；

C、当底板混凝土强度达到70％以上后，方可停止抽水，采用特殊措施封闭集水井；

D、有围护结构和有降低地下水位的深基坑封底后，不应立即停止降水，应等整个结构施工完毕后方可停止降水。如需提前停止降水时，封底混凝土与围护结构间应有足够的强度和承受力来抵抗底板的上浮，以保证混凝土不致破坏。

5总结

通过上面的分析可以看出，城市轨道交通工程中，地下车站主体结构明挖区间深基坑的施工难度大、工艺复杂，因此需要方方面面都加强管理，针对本工程，从基坑开挖安全技术措施和深基坑开挖支护质量保证措施方面进行总结分析如上，实际工程项目取得了很好的效果，也希望为同类工程项目提供实践指导作用。