Discussion on the Application of Construction Technology of Deep Foundation Pit in Open-cut Subway Station
智学民 ZHI Xue-min
（中国电力建设集团水电一局，长春 130000）
（PowerChina Hydropower First Bureau，Changchun 130000，China）
摘要：地铁车站主体结构是否能够顺利实施，涉及深基坑作业。深基坑是系统工程，指开挖深度超过5m（含5m）的基坑的土方开挖、支护、降水工程；具有综合性强、区域性强、个性强、时空与环境效应及支护体系临时性特点，施工时必须监测。
Abstract: Whether the main structure of the subway station can be implemented smoothly involves deep foundation pit operations. Deep foundation pit is a systematic project, which refers to excavation, support and precipitation engineering of foundation pits with excavation depth exceeding 5m (including 5m); it has strong comprehensive and regional characteristics, strong personality, space-time and environmental effects and temporary support. It must be monitored during construction.
关键词：深基坑；开挖；支护；降水；监测
Key words: deep foundation pit；excavation；support；precipitation；monitoring
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）25-0215-03
0 引言
深基坑包括降水、支护、开挖及监测。为创造干地作业条件，开挖前提前降水，地下水位变化导致土体变形，对建（构）筑物和地下管线产生影响，危及使用及安全；支护体系安全储备小，存在较大风险；开挖不合理导致支护体系变形过大、失稳引起基坑破坏；监测能及时发现降水、支护及开挖时存在的问题并加以解决。
明挖地铁车站多为地下二层岛式结构，顺做法施工，围护结构为地下连续墙+内支撑，地质条件多为砂土地层，深约15m。
1 降水
系统包括潜水泵与管井，重点是替浆清孔与洗井。
1.1 基本要求
①管井井点降水提前20天进行，保持坑内水位低于开挖面1m。
②井点间距15m，数量及抽水强度根据地层含水量调整。
③降水井Ф350mm，孔深至基底下8m；Ф219mm钢管井管、滤管及沉砂管。坑外观测井Ф300mm，Ф108mmPVC井管。砂砾滤料5~10mm。
④潜水泵扬程大于40m，流量20m3/h。
1.2 工艺流程
施工准备→钻孔→清孔→安放井管→回填滤料→封口→洗孔→安装水泵→试抽水→正常工作→填埋井管→封井
1.3 方法及技术质量
①泥浆护壁循环成孔；泥浆浓度符合护壁及清孔
要求。
②保证孔深及垂直度，确保井管顺利安装。
③安管前替浆清孔，保证井管垂直度及钢筋骨架连接牢固；安管时不能转动或上下串动，防止滤网破损。
④安管后用砂砾在滤网与井管周围回填密实，井口3米黏土回填夯实；泥浆泵冲清水与空压机抽水洗井，清除孔壁、孔内和透水层中泥浆。洗井前后两次抽水量相差小于15%，洗井后沉渣不上升。
⑤安装水泵前测井深、沉渣厚度；洗井合格后，用缆绳将水泵吊入井内。潜水电机、电缆和接头绝缘，配置保护开关。安完后做单井试验性抽水，确定其出水量和降水深度。
⑥更换新水泵前清洗滤井、冲除沉渣。
1.4 降水要求
降水与开挖同向；避免降水速度过快引起孔内涌水；井管随开挖进度分段拆除。降水时，测量每口井流量与水位。坑内外设监控点，观测降水时对周围环境和基坑影响。
2 支护体系
设四道支撑：第一道混凝土支撑；第二~四道钢支撑（Ф800mm，壁厚16mm）。
钢支撑位置挖出后及时安装架设、施加预应力；先撑后挖，开挖一段支撑一段。
2.1 钢支撑安装
①一端固定端，一端活动端，中间为标准管节；坑外分段拼装。
②接长时，接头处焊法兰盘和钢肋板，螺栓拧紧。
③整体两点吊装，吊点距端部0.2L。
④安装容许偏差
1）两端标高差小于2cm及支撑长度1/600。
2）挠曲度小于支撑长度1/1000。
3）水平轴线偏差小于3cm。
4）中心标高及同层支撑顶面标高偏差±3cm。
⑤各节点连好后施加预应力；两端设支托或吊挂，防止围护变形或施工撞击脱落。
2.2 轴力施加
2台标定合格的200T千斤顶。千斤顶分级施加支撑轴力，一次施加大于设计值40%，后按设计值20%逐级增加；施加预应力后再次加固，端板处空隙用细石混凝土填实。
2.3 技术及质量安全
①支撑位置墙面处理，支撑顶端及墙面受力均匀。
②架设前控制好端头托架标高，确保各支点在同一水平线；端部斜支撑焊好端面与三角钢板撑座。
③安装时端头、支撑、千斤顶各轴线在同一平面，对角顺序扳紧法兰螺栓。
④检查安装节点焊接质量及时加焊，合格后施加预应力；结构节点再检查一遍，确保安全可靠。预应力施加用超高油压泵站控制油压千斤顶，精度值±3T。
⑤加力前设定支撑轴力监测点，取得初始读数后加力；加力后测试实际预加力，控制预加力施加准确。按设计分级加载和现场观测墙体加载反应确定加载速度。
⑥施加预应力至设计值后塞紧钢楔块再拆除千斤顶。
⑦预加力后，开挖时禁止碰撞钢支撑；定期监测，发现异常及时补加预应力。
⑧预应力加设前后12h内，加密监视频率，发现预应力损失或围护结构变形速率无明显收敛时，复加预应力至设计值。
⑨支撑发现挠度增大或钢楔松动，重新施加轴力。
3 开挖
遵循“竖向分层、纵向分段、先撑后挖、限时平衡”
原则。
3.1 工艺流程
施工准备→第一道混凝土支撑→开挖第一层土方→墙面找平→安装第二道钢支撑→开挖第二层土方→墙面找平→安装第三、四道钢支撑→开挖各层及剩余土方→墙面找平→人工清底→地基承载力验收→施工垫层→进入下一流水段
3.2 基本要求
①坑外用长臂挖机装车，坑内液压反铲配合，渣土车运输。
②开挖纵向分段，临时放坡小于1:1.2；适当高度设置台阶，每开挖层坡脚设一横向截水沟。
③阶梯状开挖遵循“从上到下，分层、分段，留土护坡，阶梯流水开挖，垫层及时浇筑”原则。
④竖向分层最深4m，超过4m分二层或多层开挖。
3.3 作业顺序
①首层开挖至第一道支撑下0.2m，施工第一道混凝土支撑。
②第二层及以下各层开挖至本层钢支撑底部下0.5m，架设钢支撑；中部掏槽，倒退开挖，边坡1:1，两侧土台宽度大于3m。
③最后一层机械开挖至基底以上0.2~0.3m，中部掏槽，倒退开挖，边坡1:1，两侧土台宽度大于3m。
3.4 开挖施工
分层分段对称开挖，每层台阶开挖时先在横断面跨中纵向拉槽，台阶两侧预留3～4m宽反压土体护坡，每层台阶长度6m。
《建筑基坑支护技术规程》强条规定：当基坑开挖面上方支撑未达到设计要求时，严禁向下超挖土方。
3.4.1 首层开挖
开挖至支撑梁底，施做垫层，浇筑混凝土。
3.4.2 分层开挖
第一道混凝土支撑满足强度后，在顶部布设工作平台及通道。每层挖至钢支撑底部下0.5m，进行支撑安装和预应力施加。放坡开挖，反铲倒运，长臂挖机挖装。
后一段开挖须在前一段支撑安完后进行；第二~四层每段开挖后，8h内完成2根支撑安装并施加预应力。
最后一层开挖每段控制在3m，支撑安装1根。
靠近墙体0.5m及基底0.2~0.3m保护层用人工开挖，基底平整后施做垫层。分层开挖如图1所示。
3.4.3 出土
第一台反铲置于台阶上，挖掘该台阶以下土体，挖土甩放在上一层台阶，由上一层台阶反铲接力；每层台阶反铲负责该台阶面到下一台阶面的土方，坑外长臂挖机负责装车。剩余土体用吊机吊出。
3.5 技术及质量安全
①坑内积水为原地层含水及雨水。每段开挖时超前设置一集水坑，将积水汇入，集中排至坑外，确保开挖面不浸水。
②缩短无支撑暴露时间，减少土体扰动范围；随挖随撑并及时施加预应力；加载卸载过程中围护结构受力要符合要求；支撑完成才能进行下一层土方开挖。
③开挖时严禁碰撞已架设钢支撑。
④渗漏水用坑内砂土反压、双液浆封堵或导管引排。
⑤开挖时加强基坑内外观察及监测，出现异常立即处理。
⑥开挖至第一道支撑4m以下时，全天巡视。
4 监测
城市轨道交通地下工程规定在施工阶段对支护结构、周围岩土体及周边环境进行监测。内容包括监测项目、监测频率和监测报警。
4.1 监测项目
围护结构整体位移量测、基坑内外地表沉降、钢支撑轴力、地下水位、地物变形、开裂情况。
4.2 监测频率及巡视频率
4.2.1 监测频率（基坑围结护构、周边环境）
①开挖期间：深度小于5m时，1次/3天；深度大于5m小于10m，1次/2天；深度大于10m小于15m时，1次/天；深度大于15m时，2次/天。
②开挖后：1~7天，1次/天；7~15天，1次/2天；15~30天，1次/周；稳定后1次/月。
③当出现下列情况之一时，提高监测频率
1）数据达到报警值；数据变化量大或速率加快。
2）超深、超长开挖或未及时加撑。
3）附近地面荷载突然增大或超过设计限值。
4）底部、坡体或支护结构出现管涌、渗漏或流砂。
5）支护结构出现开裂；地面出现突然较大沉降或严重开裂。
6）邻近建（构）筑物出现突然较大或不均匀沉降、严重开裂。
7）基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、管道泄漏。
4.2.2 巡视频率
每次监测实施时安全巡视，每天巡视一次，特殊情况加密频率。
监测值突然增大或到预警值，现场引起注意；到警戒值时及时调整施工参数。
4.3 监测报警
4.3.1 当出现下列情况之一时，立即报警
①当数据达到报警值。
②支护结构或周边土体位移出现异常，基坑隆起或陷落。
③支撑体系出现过大变形、压屈迹象。
④周边建（构）筑物结构、周边地面出现突发裂缝。
4.3.2 当出现下列情况之一时，立即停止施工
①围护结构及其背后土体坍塌、滑移及开裂。
②数据不断增大趋势。
③地表沉降过大，超过控制基准或出现明显裂缝并不断发展。
④时态曲线长时间没有变缓趋势。
地铁车站纵向长、埋深大，深基坑施工中要确保坑内水位降至开挖面下1m；钢支撑及时架设、施加预应力；开挖遵循分层、分段、对称、均衡、适时原则；同时加强监控量测，才能确保基坑稳定安全，保证车站主体结构的顺利实施。
参考文献：
[1]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].
[2]GB50911-2013，城市轨道交通工程监测技术规范[S].
[3]周志新，苗新兵，赵雪娟.地铁车站深基坑施工风险管理研究[J].价值工程，2012，31（05）：67-68. |
