高維杰

（中鐵二十二局集團(tuán)軌道工程有限公司，北京 100040）

0 引言

當(dāng)前城市化進(jìn)程加速，地鐵工程建設(shè)項(xiàng)目越來越多。在地鐵建設(shè)施工中，明挖車站深基坑施工是一個(gè)重大危險(xiǎn)源，因此，復(fù)雜地質(zhì)條件下的深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)和施工尤為重要。本文結(jié)合北京地鐵17 號(hào)線工程望京西站深基坑工程，歸納總結(jié)了深基坑支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工關(guān)鍵技術(shù)，為類似工程深基坑設(shè)計(jì)施工提供參考。

1 深基坑支護(hù)類型

在對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析之前，要深入了解深基坑支護(hù)工程的特點(diǎn)，以便科學(xué)、合理地選用支護(hù)技術(shù)。當(dāng)前，深基坑支護(hù)類型主要分為加固型和支擋型兩類。加固型技術(shù)主要有旋噴樁止水、深層攪拌水泥土圍護(hù)樁等；支擋型支護(hù)技術(shù)主要有土釘墻支護(hù)、鋼筋混凝土板樁與地下連續(xù)墻支護(hù)等。在工程前期設(shè)計(jì)階段選用基坑支護(hù)工藝時(shí)，要結(jié)合現(xiàn)場的施工條件，綜合可利用施工空間，確保基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、工期時(shí)間效率最大化、利于提高主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量等。我國南方與北方土體之間存在較明顯的差異，南方地基松軟，地耐力值低，現(xiàn)階段采用地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工較多；北方地基硬，地耐力高，地下水相對(duì)南方較少，個(gè)別地區(qū)為濕陷性黃土，一般采用圍護(hù)樁。

2 望京西站車站概況

車站起訖里程為右K32+986.824～K33+214.824，主體為地下四層島式車站，車站總長為228m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為27.7m，有效站臺(tái)中心里程處頂板覆土3.0m，標(biāo)準(zhǔn)段深度為29.00m。車站共設(shè)置2 個(gè)地面出入口，2組風(fēng)亭，2 個(gè)換乘通道，其中，B 出入口設(shè)置在公交樞紐下沉廣場內(nèi)，C 出入口設(shè)置在車站東南角，1 號(hào)風(fēng)亭設(shè)置在南端頂板上方，2 號(hào)風(fēng)亭與公交樞紐合建，M17-M13 換乘通道從17 號(hào)線西側(cè)接入13 號(hào)線車站南端，M15-M13 換乘通道從15 號(hào)線北側(cè)墻接入13 號(hào)線車站北端。

車站為地下四層雙柱三跨框架結(jié)構(gòu)，采用明挖順作法施工，其中北段與公交樞紐一體化建設(shè)。C 出入口采用明挖順作法施工；風(fēng)亭從主體頂出，與主體同期實(shí)施；M17-M13 換乘通道采用礦山法施工，M17-M15 換乘廳結(jié)合公交樞紐地下二層設(shè)置，采用明+暗挖法施工；既有M15-M13 換乘天橋改為地下通道換乘，采用礦山法施工。車站兩端均與礦山法區(qū)間相接。

該段地貌單元為清河古道與古金溝河古道之間地區(qū)，該區(qū)自然地面以下至55m 深度范圍內(nèi)地層以黏性土、粉土及砂土層為主，分布有連續(xù)的卵礫石層，一般自上而下可分為人工堆積層和第四紀(jì)沉積層兩大類，表層主要以厚0.8～8.8m 人工堆積的粉土素填土、雜填土為主，一般結(jié)構(gòu)松散，含有物較復(fù)雜，物理力學(xué)性能較差。

3 深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與風(fēng)險(xiǎn)源設(shè)計(jì)

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)

基坑開挖深度約29.00m，基坑寬度約為27.70～28.25m。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告顯示，望京西站所在區(qū)域深度范圍內(nèi)存在3 層地下水，分別為潛水、承壓水、層間水，基于地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有較好的防滲性能，一旦施作完成后，能將地下水隔離在深基坑外，故望京西站采用基坑內(nèi)疏干井降水，施工期間的地下水位需降至基坑底板以下1.0m?？紤]施工時(shí)要求振動(dòng)小，噪音低；需要承受周邊人行天橋側(cè)很大的土壓力，墻體剛度要求大，而地連墻正好滿足擋土結(jié)構(gòu)可以貼近施工的要求[1]。

經(jīng)過綜合比較及計(jì)算分析，標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm 厚的地下連續(xù)墻，嵌固深度14m，地連墻底部坐落于黏土地層，是較理想的隔水層。墻頂設(shè)冠梁，非結(jié)建段冠梁兼做壓頂梁，結(jié)建段冠梁不兼做壓頂梁。望京西站共設(shè)5 道支撐+1 道換撐，其中第1 道支撐采用1000mm×1000mm 的混凝土支撐，第2 道支撐及換撐采用609mm=16mm 鋼支撐，第3～5 道支撐采用800mm、=16mm 鋼支撐；與樞紐結(jié)建段負(fù)一層增設(shè)一道609mm 鋼換撐（5 道支撐+2 道換撐），鋼支撐通過預(yù)埋鋼板支撐在地連墻及主體側(cè)墻上。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)源施工設(shè)計(jì)

13 號(hào)線望京西站東天橋位于車站西側(cè)，鄰近車站主體基坑，于2002 年建成，主橋和引道橋均為連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，橋墩為鋼管混凝土。其中，1～3#橋墩為樁基，樁徑為1.0m，樁長15.0m；4～11#橋墩為擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底埋深約5.0m。3#橋墩的樁基距離車站地連墻5.71m，4～11#橋墩的擴(kuò)大基礎(chǔ)距離地連墻最近距離為4.64m，為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)工程。

經(jīng)綜合分析及專家論證，考慮車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm 厚地下連續(xù)墻，支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度大，變形小，且地連墻止水，可以避免施工中因地下水流失引起地面沉降。第1 道支撐采用混凝土支撐，抵抗變形的能力強(qiáng)，基坑側(cè)壁變形小。故在地連墻成槽之前，施做一排800@500mm 的旋噴樁加固地連墻槽壁，并加強(qiáng)基坑支護(hù)剛度，以減小地連墻成槽及基坑開挖過程中，側(cè)壁變形導(dǎo)致的天橋基礎(chǔ)沉降[2]。施工過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測。

4 深基坑土方開挖控制

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）所有材料、設(shè)備、運(yùn)輸作業(yè)機(jī)械等必須進(jìn)場到位，做好三通一平工作。

（2）基坑開挖前，落實(shí)好棄土場地。通往棄土地點(diǎn)的道路應(yīng)能承受大型出土車的載荷，否則應(yīng)做加固處理。

（3）降、排水系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查井點(diǎn)降水效果，當(dāng)井點(diǎn)降水達(dá)到設(shè)計(jì)要求，方可進(jìn)行基坑開挖施工。

（4）管線改移、保護(hù)全部完成或做好開挖過程中的加固措施。

（5）布置測量網(wǎng)點(diǎn)，先布置好每個(gè)基坑的測量網(wǎng)點(diǎn)，放出各軸線位置及冠梁頂標(biāo)高，以保證支撐的及時(shí)安裝和控制挖土標(biāo)高。

（6）將開挖分層位置、標(biāo)高、深度和各道支撐位置等技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，向全體施工人員詳細(xì)進(jìn)行技術(shù)交底，使全體施工人員熟悉并掌握本工程所執(zhí)行的各項(xiàng)技術(shù)措施和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（7）根據(jù)施工的工作量及工期要求，配備挖掘機(jī)和吊車、龍門吊等施工設(shè)備。

4.2 開挖方法

基坑主體土石方約1.8×105m3，土方開挖由北向南施工，前期基坑縱向開挖以放坡開挖為主，放坡坡度最大19%，中期采用放坡開挖+挖機(jī)接力方式，后期收方采用挖機(jī)接力?；娱_挖標(biāo)準(zhǔn)段每個(gè)作業(yè)面配置4 臺(tái)挖掘機(jī)開挖土方，人工配合清底，挖機(jī)配合倒運(yùn)，后期基坑南段龍門吊掛土斗，人工配合提升出土。

施工過程中，為提高工效，采用臺(tái)階接力式開挖，縱向拉槽，兩側(cè)預(yù)留2m 寬平臺(tái)。具體就是開挖第2 層土方時(shí)，將第3 層的中間部分土體挖除，留設(shè)2m 寬的工作平臺(tái)，便于架設(shè)鋼支撐，放坡坡度約1:2，開挖第3層土方時(shí)，將第4 層的中間部分土體挖除，依此類推。

各端頭土方開挖步序及各工序開挖步序如圖1 所示。隨著待開挖段基坑長度越來越短，自卸汽車不能直接從基坑運(yùn)輸時(shí)，即第7 段以后采用坑內(nèi)兩臺(tái)挖掘機(jī)加基坑外地面一臺(tái)挖掘機(jī)裝車的開挖方式。單層最大開挖深度3.5m，每層開挖面之間考慮機(jī)械施工工作面預(yù)留3.5m 寬平臺(tái)，各層臺(tái)階土坡度設(shè)為1∶0.75。每層鋼支撐處開挖時(shí)考慮機(jī)械的最大限界，預(yù)留基坑側(cè)壁土方代替鋼支撐對(duì)基坑起支護(hù)作用。

圖1 土方開挖步序

隨著基坑待開挖段長度更短，此時(shí)采取在基坑端頭處用一臺(tái)長臂挖掘機(jī)進(jìn)出土，基坑內(nèi)一臺(tái)挖掘機(jī)配合的出土方式，如圖2 所示。

圖2 挖掘機(jī)進(jìn)出土

長臂挖掘機(jī)的最大開挖深度約為17m，剩余8.7m深度的基坑余土，采用龍門吊吊裝出坑，坑內(nèi)用一臺(tái)挖掘機(jī)配合裝土及清理工作。當(dāng)基坑全部土方吊運(yùn)完畢后將挖掘機(jī)從斜支撐的空隙間吊運(yùn)出基坑，如圖3 所示。

圖3 挖掘機(jī)裝土及清理

4.3 土方運(yùn)輸

車站每天平均出土量為1000m3，外運(yùn)棄土受出土?xí)r間、運(yùn)距等影響較大，合理組織安排棄土是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。棄土外運(yùn)由專人負(fù)責(zé)組織安排，場地內(nèi)、外統(tǒng)一調(diào)度，協(xié)調(diào)內(nèi)外關(guān)系，組織安排出土車輛運(yùn)輸。場地外的運(yùn)輸路線與業(yè)主及有關(guān)部門協(xié)調(diào)安排，確保外運(yùn)棄土按計(jì)劃進(jìn)行。

考慮雨天和特殊情況造成的工期滯后等因素及外部環(huán)境的影響，棄土場棄土量按平均開挖出土量的120%計(jì)，棄土量為1200m3/d。一輛19.5t 自卸汽車每次按20m3裝土，外運(yùn)土距離擬以15km 計(jì)算，運(yùn)土?xí)r間從晚10 點(diǎn)到第二天早6 點(diǎn)，來回往返6 次，由此可計(jì)算所需車輛：=1200（/20×6）=10（輛）?？紤]汽車維修等因素影響，多配備5 輛，即總需要配備數(shù)量為15 輛。

5 施工重難點(diǎn)問題的處理

5.1 施工過程中深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

施工前，組織專家論證；施工過程中，嚴(yán)格按專家論證方案施工?；油练介_挖，嚴(yán)守“豎向分層、先撐后挖”的施工原則，施工過程加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建（構(gòu)）筑物監(jiān)測。

5.2 地下連續(xù)墻質(zhì)量控制及防滲處理

施工過程中，要作好施工質(zhì)量的控制，尤其是地連墻的垂直度和地連墻接頭處的防滲水處理。主要通過采用成槽儀器檢測地連墻垂直度，及時(shí)調(diào)整成槽速度和泥漿比重進(jìn)行處理[3]。

5.3 預(yù)防滲漏措施

（1）項(xiàng)目部采用刮壁面與刷壁面相結(jié)合的刮壁器，處理接縫間的夾泥、夾渣等現(xiàn)象。

（2）地連墻采用工字鋼接頭，抗?jié)B路徑長，在一定程度上起到了防水、抗?jié)B的作用。

（3）每幅地連墻接縫處預(yù)埋兩根注漿管，車站基坑開挖前破除墻頂松散混凝土，對(duì)每幅地連墻接縫處進(jìn)行預(yù)注漿處理，防止接縫處滲漏水。

（4）保證混凝土連續(xù)供應(yīng)和連續(xù)灌注，安排施工技術(shù)人員到混凝土攪拌站駐場，確保混凝土原材料質(zhì)量符合配合比要求并供應(yīng)及時(shí)。

（5）保證導(dǎo)管不脫落、不堵管，確保導(dǎo)管埋入混凝土中的深度保持在1.5～3.0m 之間，及時(shí)按導(dǎo)管埋入混凝土的要求深度進(jìn)行拔、拆導(dǎo)管，以防導(dǎo)管埋入混凝土過深，導(dǎo)致堵管事件發(fā)生，并防止導(dǎo)管被拔出。

（6）在深基坑開挖過程，備用深孔注漿機(jī)，預(yù)防地連墻接頭位置混凝土不密實(shí)等原因?qū)е碌穆┧F(xiàn)象，危及深基坑安全。

6 結(jié)束語

作為地鐵工程建設(shè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，深基坑工程施工尤其重要，對(duì)此，本文在分析具體的地鐵工程深基坑施工技術(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況針對(duì)性地總結(jié)出關(guān)鍵的作業(yè)要點(diǎn)，以進(jìn)一步保障工程的質(zhì)量與安全，從而確保地鐵工程的順利建設(shè)。