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摘要：深基坑开挖处理的好坏不仅会在很大程度上影响地铁工程的顺利进行，而且会对日后地铁的正常运行产生一定影响，所以掌握好深基坑的开挖技术对于整个地铁工程建设十分重要。本文结合某地铁工程，对深基坑开挖施工过程中需要注意的技术要点进行了深入探讨。
关键词：地铁工程；深基坑；施工技术
引言
随着我国城市建设的高速发展，城市轨道交通工程的不断建设，相应的深基坑工程数量也越来越多、周边环境越来越复杂，地面高层建筑较多，路面负荷较大，地底市政管线错综复杂，给基坑施工带来了极大的困难，致使深基坑工程建设过程中出现了很多安全事故。因此，有必要正确认识深基坑的设计及施工的重要性，明确深基坑建设过程中存在的安全影响因素，提高地铁深基坑开挖的施工技术水平和效率。
1.工程概况
某地铁4号线二期工程土建4标位于某市境内，该工程全线长：7.143km，包括4站5区间。
基坑地层从上到下一般为人工素填土（Q4ml）、黏土（Q3fgl+al）、黏土夹卵石（Q2fgl+al）、全风化泥岩（K2g）、强风化泥（K2g）、中等风化泥岩（K2g），基坑70% 处于全风化膨胀泥岩地层。
地下水位年变幅约为2 ～ 3m，基坑仅有裂隙水，透水性很差。
根据室内试验，（3-2-1）黏土、（4-1）黏土夹卵石为膨胀土。（3-2-1）黏土阳离子交换量CEC（NH4+）=103.20 ～ 334.80mmol/kg，蒙脱石含量M=7.13% ～ 20.11%，自由膨胀率Fs=35% ～66%，为弱～中等膨胀土；<4-1> 黏土夹卵石阳离子交换量CEC（NH4+）=176.80 ～ 308mmol/kg，蒙脱石含量M=11.64% ～ 18.64%，自由膨胀率Fs=45.50% ～ 58%，为弱～中等膨胀土；<5-1-1> 全风化泥岩：阳离子交换量CEC（NH4+）=258.50 ～ 393.90mmol/kg，蒙脱石含量M=12.24% ～ 28.22%，自由膨胀率Fs=38% ～ 124%，为弱～中等膨胀土。
车站下伏基岩为白垩系上统灌口组（K2g）泥岩，具有遇水膨胀、软化、崩解，失水收缩、开裂的特点。据勘察所取泥岩的试验资料，强风化泥岩（5-1-2）饱和吸水率ωsa=12.97% ～ 76.11%，自由膨胀率FS=32% ～ 64%；中等风化泥岩（5-1-3）饱和吸水率ωsa=12.9% ～ 45.9%，膨胀力Pp=18 ～ 372kPa，自由膨胀率FS=22% ～ 35%。据室内试验统计显示勘察区强风化泥岩和中等风化泥岩属膨胀岩，为弱～中等膨胀。
2.开挖前验收条件
根据某地铁4 号线二期工程东延线施工经验，地铁车站基坑开挖前必须完成如下工作：
（1）工程安全、质量保证体系及制度的建设是否完善。
（2）起重吊装设备专项安装方案编制、审批、报验及备案手续是否完成。
（3）安全专项施工方案是否通过评审并按专家意见修改完善。
（4）监控量测方案、监测点的布设及初始值的采集是否按要求完成。
（5）地下管线、建构筑物、设施等现状与隧道的关系是否进行详细的勘察，并制定了处理措施。
（6）需要迁改的管线及拆除的建构筑物等是否完成（若有）。
（7）需要就地保护的管线是否制定专项的保护方案，标示、标牌是否完整且责任到人。
（8）降水井布置是否满足设计要求且完成施工，抽排水及含砂量的控制措施是否完善。
（9）合法的设计、地勘文件资料及会审记录是否完整。
（10）应急救援物资是否按要求配置到位。
（11）施工过程中对存在隐患的建（构）筑物，是否在地方政府部门的协调下完成建（构）筑物的现状调查和评估。
（12）地下的管线、建构筑物、设施等现状与结构位置关系是否进行详细的勘察，并制定了处理措施。
3.主要施工方法
3.1 基坑开挖原则
遵循“纵向分段、竖向分层、1 次见底、分区破碎、边挖边支”的原则。
（1）纵向分段：按照工筹规划，土方开挖纵向分仓长度13.60 ～ 21m；每段开挖过程中根据钢撑间距、设备操作空间等因素分为若干小段约6 ～ 7m，每台设备尽量利用钢撑最大间距处摆放。
（2）竖向分层：土方开挖根据设备开挖深度结合钢撑架设以及桩间网喷施工确定竖向间距进行分层开挖，有利于减少土体暴露时间、缩短工序衔接步距，减少基坑变形，快速开挖，及时支撑。
（3）一次见底：该段深基坑开挖采用分段分层接力开挖传递至上层，然后由挖机装车外运，考虑车站基坑的稳定性以及结构施工的快速组织，利用3 台挖机接力传递，可以保证开挖面的迅速见底，为结构施工提供作业面，同时尽可能的避免对开挖马道下原状土体的扰动，减少基坑暴露的周期，做到见底1 段，完成结构施工1 段，早开挖、早封闭，做到快速施工，确保基坑稳定和安全。
（4）分区破碎：考虑车站基坑在原地面14m 以下即进入泥岩，基坑开挖进入泥岩层后利用中间临时立柱将基坑分成南、北两个半区，做到破碎开挖和翻挖转土分区循环作业，配置相应破除设备，做到破除与开挖进度相协调。
（5）边挖边支：基坑开挖过程中应及时进行桩间网喷以及支撑的架设，同时基坑开挖进度应通过结构施工节奏调节，钢支撑架设前及时架设联系梁系统，基底开挖完毕后需尽快施工底板。
（6）开挖与监测联动：土方开挖施工过程加强监控量测，并根据反馈的监测信息合理调整，加强对钢支撑架设的时间把握及支撑轴力的检查。
3.2 基坑开挖方案
3.2.1 施工流程
施工准备→围护桩及冠梁达到设计强度→与基坑周边管线产权负责人单位进行现场确认→基坑周边设置排水沟→清表及表层沥青路面破除→第1 层土方开挖并喷锚→第1 道混凝土支撑施工、钢便桥安装、管线悬吊（若有）→第2 层土方开挖、锚喷、支撑架设→第3 层土方开挖、锚喷、支撑架设→第4 层土方开挖、锚喷、支撑架设→第7段结构施工→第5 层土方开挖、锚喷、支撑架设→基底验槽及垫层施工。
3.2.2 开挖方法
膨胀泥岩地层开挖采取放坡拉中槽方式进行，无法放坡时采取挖机接力翻土开挖，土方开挖出土坡道不超过13%，每层开挖深度为2m，随挖随喷，开挖至钢支撑以下0.50m 时架设第1 层钢支撑，拉中槽方式开挖，基坑围护桩两侧各预留3m宽台阶，以便于支撑架设，台阶采用1：0.75 放坡。每层台阶分3 层对称开挖，分层厚度2m，开挖要求两侧均匀刷土，挖机接力翻土的方式开挖，开挖分层厚度为6m，挖机翻土至马道上，在马道上渣土装车，渣车沿马道出土。
收口土方采取长臂挖机出土，如果基坑深度超过20m，可采取小挖机在基坑装土，龙门吊进行提升。
土方收口阶段，西区进行第8 层土方开挖，东区进行第6 层土方开挖，因该阶段收口土方方量大、坡脚占压区长，开挖对支撑影响较大，本着保证基坑安全原则，收口土方采取平层收土，每层开挖深度约2m，出土采取在基坑底留置1 台PC220 挖机和PC120 挖机进行配合收口，利用吊斗在支撑之间垂直提升将收口土方吊出，整个土方收口过程中需及时支撑架设。
放坡开挖出土通道局部铺设焊有防滑钢筋的20mm 钢板，保证开挖出土顺畅。
3.2.3 基坑验槽
土方开挖至基底时应预留0.30m 厚的土层，用人工开挖和修整，边挖边修坡，以保证不扰动土和标高符合设计要求。
基底承载力采用轻型动力触探法检验基底承载力，经检查达250kPa 即为合格，填写基坑槽验收、隐蔽工程记录，及时办理隐蔽手续并及时封闭坑底。
基坑底以下1.50m 范围内无砂层。若开挖至设计基底标高未达到持力层，应继续开挖至持力层，超挖部分用C20 素混凝土回填至设计标高，出现局部软弱下卧层的情况由设计现场出具处理意见。
膨胀泥岩地层开挖时考虑将第1 段尽早开挖至底，以尽快提供第1 段主体结构施工作业面，剩余分段土体按照放坡原则，后续继续开挖。
3.2.4 土方开挖注意事项
（1）基坑开挖应严格按批准的施工方案进行，开挖过程中必须确保基坑及周围环境安全。
（2）基坑开挖中，应采用纵向分段、分层开挖，分段长度视周围环境、地质、水文地质以及结构受力情况综合考虑确定；分层标高，以钢支撑架设标高作为控制。
（3）分段开挖的纵向应放坡，随挖随刷坡，坡度符合要求。
（4）桩间土壁应随基坑开挖采用喷混凝土充填平整。对桩间接缝处或桩内出现的渗漏水，要及时引流或封堵，严防小股流土（砂）扩大。
（5）限制坑顶堆土、材料等地面荷载。在已回填的结构顶部存在时，应核算沉降量和顶板的允许荷载。
（6）开挖最下一道支撑下面的土方时，应按3m 分小段开挖，开挖完毕24h 以内喷护、钢撑安装完毕。为做到坑底平整，防止局部超挖，在设计坑底标高以上30cm 的土方，需用人工开挖修平，对局部超挖的部分要用砂、碎石或混凝土填充；同时必须设集水坑用泵排除坑底积水。
（7）当基底上层与设计不符或岩质松软等现象时，应做好记录，并会同有关单位研究处理。
（8）雨季施工应沿基坑做好挡水埝和排水沟。
（9）实行信息化施工，在整个施工过程中，要紧跟每层开挖支撑的进展，对变形和地层移动进行监测。主要包括基坑底部回弹和隆起观测，钢管撑轴力观测，灌注桩变形观测，基坑回弹观测，基坑外侧地面沉降观测等。并将监测结果与警戒值进行对比，发现异常情况，立即采取针对性改进措施进行处理，控制变形，确保施工正常。
3.2.5 其他
（1）基坑开挖过程中针对第1 道钢支撑锚板优化为钢挂板，节约了钢支撑架设时间。钢支撑锚板固定见图1。
图2 固定钢筋网片放坡拉中槽开挖图
（3）基坑马道铺设防滑钢板，有效减少出渣车辆基坑内打滑、陷死，保证基坑内马道通畅。
（4）针对横跨基坑的自来水、燃气、污水等大型管线悬吊，建议采用321 型贝雷片作为主悬吊衡量、22 工字钢作为次悬吊衡梁、M20U 型螺栓进行悬吊管线，可有效控制管线变形。钢便桥、管线悬吊综合系统见图3。
图3 钢便桥、管线悬吊综合系统图
4.结语
综上所述，地铁车站深基坑开挖与施工工程是一项复杂的系统工程，受到很多因素的影响。施工单位应当根据实际的工程环境和技术水平选择合适的开挖技术，并按照相关标准进行施工，从而保证工程质量。尤其在市场经济条件下，施工单位更应该重视提高地铁车站深基坑质量，提高自身的核心竞争力。
参考文献
[1]等厚度水泥土搅拌墙在深大基坑施工中的应用[J].朱伟.建筑施工.2017（09）
[2]紧邻轨交隧道的深大基坑施工及其控制技术[J].金文.建筑施工.2017（07）
论文作者:王彬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/6
标签：基坑论文; 土方论文; 泥岩论文; 管线论文; 基底论文; 深基坑论文; 马道论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;