浅谈地铁车站基坑同步开挖施工技术

董鹏飞

1 工程概况

某地下4层岛式车站，车站标准外包长度为285．6 m，标准段宽为21．1 m，一共分为四个基坑，其中最大开挖深度为30．6 m。Z3区基坑和Z4区基坑的保护等级均为一级，Z3区基坑全长为88．3 m，标准段深度为61 m，端井开挖深度为30．5 m，其他位置开挖深度均在27．5 m左右;Z4区基坑全长为95．3 m，开挖深度在27．5 m 左右。

工程总平面图如图1所示。

图1 基坑工程施工总平面图

2 工程周边环境

2． 1 地质环境

根据历史勘察资料，施工所在地的工程地质情况如表1所示。

从表1可以看出，车站建址范围内⑥层土出现缺失。而且据历史资料显示，⑦层水力联系较为复杂。

2． 2 车站周边建筑环境

由于地铁车站位于市中心繁华路段，车站周边的建筑非常多，如表2所示，更为关键的是，部分与基坑距离较近的建筑是早期仓库改建而成的，这些建筑的结构性能较差，施工过程中需要格外注意。

表1 工程地质情况表 m

表2 车站周边建筑汇总表

3 基坑开挖

3． 1 基坑开挖方案确定

Z1，Z2区的基坑开挖过程中，控制基坑变形方面，主要采用分层加固、增加临时支撑以及合理安排流程等措施;降承压水对基坑影响方面的控制，主要采用一系列监测(如自动化监测、土体高精度监测)与高精度水位控制等措施来实现。

Z3区基坑考虑到保护等级为一级，通过一系列的试验和完善的理论计算，最后确定了地下墙与井点一体化设计、加深地下墙的方案。

为了减少承压水抽水的时间，最大程度地降低对环境的影响，综合考虑到总体的工期要求，最终确定Z3，Z4区基坑同步交替开挖的施工方案。

3． 2 基坑开挖施工

Z3，Z4区基坑同步交替开挖施工方案的具体施工过程为:首先确定一个基坑的开挖面，然后在Z3，Z4区之间分别进行交替开挖，待混凝土支撑制作工作面开挖完成后，迅速开始制作结构，与此同时，施工单位需要安排两个施工小组分区分工对结构制作的进程进行跟踪，以确保基坑开挖与结构制作实现流水作业。在基坑开挖施工前，要对土体和结构进行合理的分块，而且严格按照方案进行施工，保证施工进度符合计划工期的要求，如分段放坡土方的开挖完成时间应控制在4 d，相对应的，分段结构制作的时间也应控制在4 d，从而实现流水施工。此外，考虑到Z3区基坑端头井承压水降深深度较大，所以基坑开挖时，Z3区基坑端头井安排在最后，以最大程度地减少承压水的抽水时间。通过上述施工措施，施工方仅用115 d就完成了Z3，Z4区两个框架逆筑基坑的开挖，共开挖约10万m3土。此外，还实现了中间封头墙的同步切割。

图2～图4分别为Z3，Z4区井点和土层监测点平面布置图以及开挖流程示意图。

图2 Z3区井点和土层监测点平面布置图

图3 Z4区井点和土层监测点平面布置图

图4 Z3，Z4区开挖流程示意图

4 数据分析

4． 1 地表沉降数据分析

首先从Z4区南侧的地表沉降进行分析:基坑开挖初始，地表沉降变化相对十分平缓，当Z4区开始进行承压水抽排后，地表沉降速度开始加快，而且随着Z4区承压水抽排量的逐渐增大，以及Z3区也开始进行抽水，此时相对之前，地表沉降速度有了明显的加快，待Z4区承压水抽排完成后，此时仅Z3区在进行承压水抽排，这段时间内地表沉降基本上没有太大的变化。由以上观察可知，导致地表沉降的主要因素是Z4区承压水的抽排，而且具有正相关性，即随着抽水量的增大地表沉降速度增快。而Z3区由于地下墙的加深，对外界环境影响比较小。在Z3区端头井区域的地表沉降也可以发现同样的规律，也就是说Z3区端头井区域的地表沉降同样也是主要由Z4区承压水抽排造成的。

4． 2 建筑沉降数据分析

建筑沉降呈现出与地表沉降相似的规律，这一规律可以从位于Z4区基坑开挖周边区域的建筑看出，1号，2号，4号等建筑分布于Z4区，而3号建筑和临近高架靠近Z3区。选择2号建筑的沉降数据进行分析:当Z4区开始进行承压水抽排后，建筑沉降速度开始加快，而且随着Z4区承压水抽排量的逐渐增大，以及Z3区也开始进行抽水，建筑沉降速度有了明显的加快，待Z4区承压水抽排完成后，建筑沉降速度趋于稳定。1号与4号建筑的沉降基本与2号类似。

此外，沉降随着离基坑的距离的增大而减小，在离基坑两倍开挖深度处位置的沉降大小为10．5 mm，由此可知该沉降主要是由于基坑降水造成的。

5 结语

基坑同步开挖施工，不仅能够解决由于施工环境限制导致的主体结构基坑土方开挖难度大的难题，而且可以有效地加快土方开挖、结构施工进度，缩短工程的总工期，具有良好的经济效益和社会效益。该车站Z3，Z4区基坑同步交错开挖存在着基坑开挖和降承压水两大施工难点，但通过对该车站的合理筹划，以及采用框架逆筑、钢筋混凝土结合的支撑体系，“化整为零”的分区策略、分层撑底加固以及临时钢支撑等工艺，高质按时地完成了基坑开挖的任务，为我国大中型城市中同类施工环境的地铁施工提供了成功的施工经验。

［1］ 胡 浩，张中杰．盖挖法在地下交通枢纽超大组合深基坑的应用［J］．中国市政工程，2010(5):37-38．

［2］ 张中杰，田海波．新型逆筑法在澳门凼仔成都街地下停车场基坑工程的应用研究［J］．中国市政工程，2009(10):51-52．

［3］ 王卫东，王建华．深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例［M］．北京:中国建筑工业出版社，2007．

［4］ 许晨明．浅谈地铁工程基坑围护结构施工方案比选［J］．山西建筑，2011，37(12):89-90．