1、地铁车站基坑开挖与支护方案摘要：近年来，城市地铁深基坑常处在各类建筑密集地区，周围环境复杂，施工难度大。因此，要保证施工顺利进行，就要加强基坑开挖与围护结构施工技术的控制。本文以实例分析了地铁车站深基坑开挖与围护结构控制的施工技术，希望能够对实际的施工提供指导。 关键词：地铁车站；基坑开挖；基坑支护 中图分类号： U231 文献标识码：A 工程概况 合肥市轨道交通 1、3 号线合肥站位于胜利路与站前路交叉口下方，1 号线合肥站沿胜利路南北向布置，3 号线合肥站沿站前路东西向布置，两者在交叉口处形成“十”字换乘，合肥站土建工程同步实施。 1 号线合肥站为“一岛两侧”站台车站，标准段地下二层双柱三
2、跨箱型结构，车站总长 577.1m，宽 20.9m35.6m, 标准段宽 27.9m，基坑开挖深度约 13.5m20m，顶板覆土 3.42m。 3 号线合肥站为 14 米岛式车站，地下三层双柱三跨结构，车站总长147.3m，宽 23.1 m27.6m，基坑开挖深度 24.9m25.9m，顶板覆土约3.42m。 1 号线合肥站设四个出入口，三个风亭，3 号线合肥站设两个风亭，均采用明挖顺做法施工，钻孔灌注桩+内支撑的支护方式。 基坑支护结构 1、3 号线合肥站主体及附属结构均采用明挖法施工，基坑支护采用钻孔灌注桩+内支撑的方式。 1 号线合肥站主体结构支护结构如下： 17 轴盾构井基坑深度约 2
3、0m，采用 8001100 钻孔灌注桩（L26m）和一道混凝土支撑+三道 609/t=16 的钢支撑（第三道换撑） ； 713 轴基坑深度约 18.5m，采用 8001300 钻孔灌注桩（L23.9m）和一道混凝土支撑+三道 609/t=16 的钢支撑（第三道换撑） ；1317 轴基坑深度约 17.7，采用 10001400 钻孔灌注桩（L23.9m）和一道混凝土支撑+三道 609/t=16 的钢支撑（第三道换撑） ；1726 轴（1 号线）基坑深度约 10m，采用 10001400 钻孔灌注桩（L17.5m）和二道 609/t=16 的钢支撑； 2674 轴基坑深度约 1712.5m，其中
4、2630 轴采用 10001400钻孔灌注桩（L23m）和一道混凝土支撑+二道 609/t=16 的钢支撑（第一、第三道换撑） ； 3043 轴车站东侧为新鸿安商城，采用 10001300 钻孔灌注桩（L23.5m）和一道混凝土支撑+三道 609/t=16 的钢支撑（第三道换撑） ；4374 轴采用 8001300 钻孔灌注桩（L17.420.5m）和一道混凝土支撑+二道 609/t=16 的钢支撑（第二道换撑） 。 3 号线合肥站主体结构支护结构如下： 基坑深度约 26m，采用 12001600 钻孔灌注桩（L35.539.5m）和一道混凝土支撑+四道 609/t=16 的钢支撑（第四道支撑
5、双拼及换撑） 。 围护桩桩间均采用 100mm 厚（换乘厅外挂地下单层为 70 厚）挂网喷射混凝土、基坑设中间临时立柱。 三、基坑支撑体系 3.1 支撑体系布署 基坑支撑体系对周围建筑物和地下管线稳定、基坑围护桩体位移变形和基坑内施工安全具有极其重要的意义，因此必须按照时空效应及时架设钢支撑，另外，垫层混凝土是基坑支撑体系的第一道防线，对基底强度和基坑稳定不容忽视，因此基坑开挖后必须迅速封底。 （1）合肥站第 1 道支撑为钢筋混凝土支撑，余下各道支撑为609，t=16mm 钢管支撑。钢支撑两端在设计标高处设置钢围檩，1 号线钢围檩采用两根 45c 工字钢并放,3 号线钢围檩采用两根 56c 工
6、字钢并放。基坑转角及变截面处支撑为斜撑，为保证斜撑受力，在斜撑对应的钢围檩上设置三角形剪力块。钢支撑必须按照设计标高、位置架设。为减少钢支撑竖向挠度，在钢支撑中间预埋格构柱，在基坑开挖前与钻孔桩一起施工。 钢筋混凝土支撑施工 第一道钢筋混凝土支撑在基坑开挖至支撑底标高后立即施作，在基坑开挖面上铺砂找平并采用干硬性砂浆抹平后作为砼支撑底模，侧模采用竹胶板。 钢筋混凝土支撑及其腰梁同时浇筑，基坑角部浇筑钢筋混凝土角撑。混凝土支撑采用早强混凝土施作。支撑混凝土浇筑时注意振捣密实。混凝土浇筑后做好养护，确保混凝土强度稳定增长。支撑混凝土达到设计强度后方可继续下挖基坑。 钢支撑施工 根据土方开挖进度要求
7、，提前备好钢支撑和配件，将钢支撑预拼到比设计长度短 0.5m1.0m，每小段土方开挖完成后，及时架设钢支撑，并施加预应力。 支撑位置的土方开挖后，用膨胀螺栓将支撑牛腿固定在围护桩体上，两侧支撑牛腿标高必须一致，以确保钢支撑的顺直度，安装时控制好轴线位置，用履带吊（汽车吊）吊住钢支撑中部，抵抗因钢支撑自重产生的挠度，然后用千斤顶和液压泵对支撑施加预应力，然后在钢支撑活络头的间隙处加钢楔楔紧，最后放松并移走千斤顶。 钢围檩与围护桩体之间的缝隙必须用细石混凝土填塞，防止支撑施加轴力时因局部受力过大而失稳。支撑架设好后定时观测预应力损失，及时复加预应力。 直撑安装：直撑安装前先在地面进行预拼装以检查支
8、撑的平直度，其两端中心连线的偏差度控制在 20mm 以内，经检查合格的支撑按部位进行编号以免错用，支撑采用整体一次性吊装到位。待基坑土方挖至设计直撑标高下 0.5m 后，用膨胀螺栓将安放钢围檩的牛腿固定在围护桩体上，满足支撑架设条件时，第一时间将支撑架设到位，并施加预应力。 斜撑安装：端头井等拐角处采用斜撑。因斜撑与围护结构有一定的夹角，不易直接安装支撑并施加预应力，存在平行于钢围檩长度方向的分力，可能使钢围檩存在后移，为使受力合力为零，按设计角度在钢围檩设置剪力块，确保钢管支撑与端承板成垂直关系，然后进行支撑安装作业，其安装方法与直撑相同。 钢支撑架设的施工要点 施工中严格按照“随挖随撑”的
9、原则，控制无支撑暴露时间。钢支撑严格按设计要求值施加轴向预应力，定期检查预应力损失情况，及时复加预应力，保证围护结构稳定。施工要点如下： 钢支撑根据实际情况进行分节，同时配备部分长度不同的短节钢管，以适应基坑断面的变化。管节间用法兰、高强螺栓栓接，同时每根支撑两端分别配活动端和固定端； 确保钢支撑两端与钢围檩正交，斜撑要确保剪力块角度与斜置角度一致，钢支撑安装后应及时施加预应力； 所有支撑连接处，均应垫紧贴密，钢围檩与围护桩体间必须密实，螺栓连接时必须紧固，防止钢管支撑偏心受压。安排专人检查钢支撑楔子，一有松动，及时进行重新施加预应力，塞紧钢楔子； 所有钢支撑装配件的钢板加工以及钢管焊接加工都
10、必须双面满焊。在有内肋板焊接过程中无法双面焊接的，宜采用坡口焊接方式。 表 3 钢管横撑安装的允许偏差表 项目 横撑中心标高及同层顶面的标高差 支撑两端的标高差 支撑挠曲度 主柱垂直度 横撑与主柱的轴线偏差 横撑水平轴线偏差 允许值 30mm 20m 1/600L 1/1000L 1/3000H 50mm 30mm 注：L 为支撑长度，H 为基坑开挖深度 确保钢支撑稳定的技术措施 钢支撑拼装连接时必须对称上螺栓，按顺序紧固。 钢支撑安装前一定要检查钢管的垂直度，若不垂直要进行矫正。 钢支撑架设，施加完预应力后，用钢丝绳拴住钢支撑两端，防止坠落，钢丝绳固定点通过凿出围护桩主筋，焊接钢环固定。 开
11、挖钢支撑附近土方时，严禁机械碰撞钢支撑、钢围檩和连系系梁。 施工过程中加强监测，若钢管横撑轴力过大，出现横撑挠曲变形接近允许值时，采取增加临时竖向支撑等措施，防止横撑挠曲变形过大，保证钢支撑受力稳定，确保基坑安全。 支撑拆除技术措施 支撑体系拆除过程其实就是支撑的“倒换”过程，即把由钢支撑所承受的侧向土压力转至永久支护结构或其它临时支护结构。 钢支撑拆除时间：最下层钢支撑必须待车站底板结构及侧墙施工完毕，达到设计强度后拆除，以此向上，逐步拆除上一道钢支撑。 钢支撑的拆除施工工艺 支撑起吊收紧施加预应力拆去钢楔卸下千斤顶吊出支撑；钢支撑拆除要自下而上分段拆除。在结构砼强度达到设计要求后，方可拆除
12、。拆除时应避免瞬间应力释放过大而导致结构局部变形、开裂，采用间隔卸载、拆除钢支撑。 钢支撑与钢围檩的固定端，可用气割法将焊接处割断卸掉。钢围檩也采用气割法拆除。待钢支撑各连接点拆除结束，用汽车吊直接将钢支撑吊至地面，在钢支撑连接处放置两根方木，起固定钢管作用，然后将预加力端的钢楔卸去，松去各钢管连接处的螺栓，将拆卸后的钢管按照长度堆放整齐，以便下次使用。 3.2 基坑开挖施工中的应变措施 基坑开挖和架设支撑过程中，可能出现围护结构、支撑结构的过大变形和内力、周围地表过大沉降、以及围护桩和支撑体系的破坏和失稳等问题，因此在施工过程中按照设计所提的各项监控量测项目进行施工监测，并根据监测提出的警告
13、信息及时采取相应预防事故发生的应变措施。 表 4 基坑开挖过程中可能出现的问题及相应的应变措施 序号 开挖可能出现的问题 安全、稳定应变措施 1 围护结构出现渗水、漏泥或地下承压水出现突涌现象 1、围护桩间出现渗水、漏泥时及时采取封堵措施，必要时在坑外注浆； 2、大范围的承压水突涌事故，涌水点多、水量大，处理非常困难，如不能恢复有效降水，只能尽快回填。如果在抽取承压水过程中突然停电，中止了抽水，同样会导致严重的突涌，因此，降水工程的应急电源设置和管理是非常重要的。 2 开挖土方不均衡、支撑架设不及时，导致围护结构和支撑失稳 采用调整开挖及支撑的施工部位及参数，使基坑外荷均衡，减小每步开挖的空间
14、尺寸，加快开挖支撑的时间，增加支撑复加预加轴力的次数。一旦无法控制时，只能迅速回填基坑，以免周围建构筑物遭受更大的破坏。3 基坑隆起、变形过大 1、分区、分步开挖，并在最下层开挖中，分步挖、分步浇筑混凝土垫层，先形成部分垫层底板抵制墙体位移； 2、此类事故往往与对微承压水含水层认识不足有关，未进行深入分析。目前处置办法均以增强降水为主。 4 严重渗漏导致周边地层塌陷 处置时一般要先采用封堵、回填（灌）等措施，赢得时间进行地基或支撑加固，遏制水土大量流失；待基坑基本稳定后，再采取注浆措施。 5 基坑开挖面出现纵向滑坡 对于设置支撑系统的基坑而言，纵向滑坡最大的危害在于滑坡体会冲垮支撑体系，因此，
15、事故发生后应立即回填坡脚，切忌强行在受损的围护结构上恢复支撑。 3.3 基坑开挖雨季施工措施 基坑开挖过程中难免会碰到下雨天，雨季施工时，要密切关注近阶段的天气预报，一旦预报有雨时，第一时间查看基坑底、基坑四周排水是否畅通，水泵等抽水设施准备就绪，同时准备花雨布，下雨时对已开挖坡面进行覆盖，防止雨水浸泡、冲毁坡面造成滑坡、坍塌。 预报有雨时，基坑开挖要考虑下雨后对土方作业的影响，如果不能形成作业面，尽可能适当加大预留人工开挖土层的厚度，以保证基底的强度，杜绝超挖。 在坡角处设积水沟将雨水集中，并及时抽排。派专人及时进行基坑降水抽水，降低地下水位。 施工现场主要运输道路路基碾压坚实，做好硬化处理
16、及满足排水要求，保证雨后正常交通。 所有电器设备检查接零、接地保护，电焊机、电闸箱做好防雨罩。下雨时，施工人员和设备避开容易出现崩塌、滑坡地段，并派专人对以上地段进行观察、记录，发现异常情况立即报告，采取适当的防护和处理措施。 配备一台发电机，以确保汛期突然停电情况下的防排水需要。 四.基坑施工安全技术措施 4.1 负高空作业安全技术措施 基坑周边均设置一定高度的防护栏杆，栏杆高度不得低于 1.2m，立杆不得大于 2m，栏杆安装必须稳定牢固，防止高空坠物事故的发生。 上下基坑的直梯、斜道要采取封闭式围护，梯子宽度不宜小于 1m，设置双道护栏扶手，踏板必须牢固、稳定，便于登高行走，坡度宜采用1:3。 高处悬空吊装作业人员，采取有效的防护措施，做到：安全带能生根，安全网能兜得往，临空面有防护。 场地周围及基坑内设置足够的照明装置。 基坑四周不准堆放杂乱零散材料，确保施工人员行走安全，严防杂物滚落坑内伤及作业人员。 4.2 钢支撑拼接与安装 钢支撑进入施工现场后做全面的检查验收，进行试拼装，不符合要求的不准使用。 钢支撑连接螺栓一定要全数连接，不能减少数量，以免影响拼接质量。 钢支撑吊运必须使用与之长度、重量与安装作业半径相匹配的履带吊（汽车吊） ，并配置与起吊吨位相适应的钢索吊具。 专人指挥钢支撑的吊运过程。
