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摘要：随着经济的发展，为满足日益增长的市民出行需求，地铁成为了许多大城市公共交通运输不可或缺的一部分，各大城市也都将地铁的开通作为重要的民生政策。地铁作为公共交通组成的重要部分，车站的安全运营是重中之重，而地铁车站的修建对于车站的安全运营至关重要。为保证地铁车站的安全修建，建设过程中需提高深基坑支护与土方开挖施工技术，改善深基坑支护与土方开挖施工的质量，为整个地铁的建设、运营提供安全保障。本文分析了地铁车站深基坑支护与土方开挖施工技术要点，提出了深基坑支护与开挖施工中需要注意的问题，并就灰岩区地铁车站修建提出了建议。
关键词：地铁；深基坑支护；土方开挖；施工技术；灰岩区；
深基坑开挖是一项复杂的工程，尤其是针对地铁车站建设，受施工需求和现场环境的影响，这一工程的开展难度较大。地铁车站土方开挖的工程量较大，深基坑支护周期较长，围护结构的支护类型、施工质量等都会对地铁车站安全修建产生重要的影响。另外，灰岩区多分布有溶土洞，场地稳定性较差，深基坑开挖可能会发生地面塌陷、基坑边坡坍塌、坑底涌突水等危害工程安全的情况。
地铁深基坑支护与土方开挖施工技术必须随着时代的发展不断创新与完善，向科学化、合理化发展，确保地铁建设高质量完成，安全投入使用。
一、地铁深基坑支护与土方开挖施工技术要点
（一）施工前的准备
首先应进行实地勘测。开展施工作业之前，相关人员要对施工地点进行详细的考察，对地质情况、周围环境、水文条件等进行全面了解。在勘测过程中，要对基坑的土质及其分布情况进行调查，同时要关注地下水的覆盖、走向等问题，以便对地质分布不均、突水突涌等状况进行解决[1]。其次应密切关注车站周边已有或在建的建（构）筑物，尤其应注意车站边界不应侵入重要建（构）筑物的保护范围，例如河涌的保护蓝线、高压电塔10米的保护边线等，避免后期为此进行车站局部调整影响建设工期。然后是制定对应的专项施工方案，例如深基坑开挖中降排水措施专项方案、基坑支护中地下连续墙施工专项方案，避免随着工程的推进，支护受力逐渐加大以至变形，引发基坑坍塌导致工程事故[2]。周边有重要建（构）筑物还应制定建（构）筑物专项保护方案；对于灰岩区车站，根据车站溶土洞发育情况，还应制定溶土洞处理专项方案。
总而言之，施工前施工单位应对车站地质、周边环境、支护方式等进行排查、熟悉，对开挖次序、机械选择、施工工艺、操作步骤等进行计划与安排，将各个施工环节紧密连接起来，在增加施工效率的同时，减少基坑开挖风险，降低外界环境对车站开挖、基坑支护的干扰。
（二）深基坑围护结构选型
工程中基坑围护结构一般一般有：土钉墙、地下连续墙、钻孔灌注桩（含止水帷幕）、钻孔咬合灌注桩、型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）等[3]。
对于土钉墙，其具有施工设备工艺简单、经济性较好等优点，其主要作用为主动嵌固，增加边坡稳定性，保证施工后坡面保持稳定，适用于非软土场地[4]。施工中，地下水位不能高于基坑底面，基坑深度要小于十二米。对于地铁车站，由于一般车站基坑较深及后期运营安全考虑，一般较少采用土钉墙。
现就其他围护结构对比如下，见下表。
其中地连墙虽然造价相对较高，但由于其施工工艺成熟，对周边环境影响较小，具有极好的整体刚度以及良好的止水效果，目前在各地铁车站的修建中运用较多。对于灰岩区车站，由于岩溶发育，基坑开挖时有涌突水及地面塌陷风险，故建议灰岩区车站的修建围护结构优先考虑地下连续墙且遇到溶土洞时应先处理溶土洞再地下连续墙穿越溶土洞，保证基坑开挖的安全。
（三）深基坑开挖的主要方式
1.明挖法。按照施工计划，施工单位可以按照“由高至低”的顺序开展施工工作，深基坑的土方挖掘工作结束后，再按照“由低至高”的顺序反向建设，符合地铁工程建设的实际需求，使施工顺序更加合理，同时也便于在深基坑填满后，恢复整个地面的平整。这就是明挖方法[5]。这种方法具有速度快、成本低、效率高、操作简单、工艺完备的优势，但同时也有噪声大、影响交通等缺点。
2. 盖挖法。挖掘前，可以预设一定的深度，当“自上而下”的挖掘工程达到这一深度时，就将顶部封闭，形成闭合的环境，进而再完成剩下的工作。这就是盖挖法。作为逆向施工方式，盖挖法可以灵活调节施工顺序，使其更符合施工需要。盖挖法包含两种方式[6]。其一是盖挖顺作法。结束地表作业后，设置挡土结构，并在其上加设预制标准结构，诸如铺设路面板、覆盖纵、横梁等。在开展地表以下的工作时，则可以增加设横撑，自下而上地完成主体结构。其二是盖挖逆作法。这一方法基于维护结构展开施工，多应用帷幕桩、连续墙，在维护结构与中间桩开展由上至下作业，对主体结构中间立柱的有效利用可以极大减少工程造价。总的来说，盖挖法能够降低对周围环境和居民的影响，保证交通运行。
二者对比参见下表：
另外明挖法支护结构体系与车站主体结构相对独立，关联性较弱，基坑可今早开工有利于保证工程进度，盖挖法支护结构体系与主体结构关联性较强，受主体结构影响较大。一般车站位于闹市区时，车站的修建考虑采用盖挖法。一般以明挖法为主。
二、地铁深基坑支护与土方开挖施工需要注意的问题
（一）把握基坑支护与开挖施工的影响因素
1.建筑沉降变形。施工场地的土质类型会影响浅层基础建筑物[7]。砂土土质蓬松，会在建筑沉降时堆积在两边，形成推理，加速沉降；填土的强度弱、黏附力差、承载力不强，难以对建筑进行有效支撑，最容易导致其沉降变形；黏土的黏附力最强，能够有效阻隔沉降。若车站附近有重要建构筑物，如重要的管线、高压电塔、知名建筑物等，基坑开挖时应对其进行监控量测，并做好土体加固措施，加固可采用袖阀管注浆等方式。
车站位于灰岩区时，基坑降水开挖较易引起周围土体水位变化，导致基坑周边产生较大沉降，此时可考虑采取回灌井措施，通过浅层地下水回灌减小基坑降水开挖引起的周边土体较大沉降。
2.支护结构刚度设计。地铁深基坑支护的设计要结合土质，与周围土质相适应，确保其刚度与之匹配。相关研究表明，土质不同，建筑对连续墙刚度的敏感度也不同，敏感度由高到低的土质分别为填土、砂土、黏土。因而不能盲目设置连续墙的刚度，否则会造成成本浪费，降低固定效果[8]。对于两层车站，基坑深度多在15米～20米之间，一般竖向布置三道支撑进行支护，其中为了防止基坑开挖时围护结构坍塌，第一道支撑较多采取钢筋混凝土支撑。车站位于灰岩区时，根据广州地区地铁修建经验，建议第一、第二道支撑均设置为钢筋混凝土支撑。
（二）制定基坑支护土方开挖的安全施工措施
1.合理选择围护结构施工工法，做好应急措施，保证基坑正常开挖。对于采取钻孔灌注桩围护的基坑，应注意做好灌注桩之间的止水措施；对于采取地下连续墙围护的基坑，应注意连续墙在软弱土层及基岩处成槽质量和进度，若基坑周围有建构筑物或者基坑侧壁有较厚的软弱土层，还应考虑采取槽壁加固等措施保证围护结构的施工质量。对于灰岩区车站，围护结构一般还应穿越溶土洞，防止基坑内外水力连通，出现涌突水。
2.加强对地表水、地下水的控制。施工前要全面了解网管分布，避免施工作业破坏网管，造成爆裂与渗透的问题[9]。同时，基坑顶部要用混凝土封闭，可在围护结构周边施作一圈挡水墙等结构，防止地表水渗入，施工现场也需设置排水系统，便于排放废水。基坑的降水沉砂池、积水坑也必须做好防水处理，避免渗漏。同时应注意围护结构接头处施工，减小接头处渗水风险，基坑开挖前应进行降水试验。
3.加强施工现场的监测。监测人员需要对基坑支护与土方开挖施工现场进行全面的监督，检查工程质量，包括基坑顶部的垂直位移、水下位移、建筑变形等，也包括机械挖掘技术、交底、分层开挖等，注重信息管理与反馈上报，保障工程高质量竣工。
结束语
地铁车站基坑支护与土方开挖施工危险性较大，因而更需要技术保障。为了避免发生施工事故，降低工程质量，各参建单位应明确深基坑开挖的风险，施工单位应明确施工难点、施工技术要点，引入先进的设备和工艺方法保证基坑的安全开挖。施工前，应制定专项的施工方案并经过专家组的审核，并严格按照方案执行施工计划，做好应急预案，在提高技术水平的基础上，加强监管，全面保障施工质量，提升地铁运行的安全性。
参考文献：
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[9]任跃勤. 漂卵石地层地铁深基坑围护结构灌注桩旋挖施工[J]. 工程建设与设计, 2017(24):41-44.
论文作者:何瀚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/20
标签：基坑论文; 车站论文; 地铁论文; 结构论文; 深基坑论文; 土方论文; 土质论文; 《防护工程》2018年第34期论文;