福田站基坑支护施工方案组织与技术设计

福田站基坑支护施工方案组织与技术设计

摘要：在地铁车站项目建设当中，基坑支护施工工作是其中的关键环节，关系到地铁车站建设的成败，在深坑支护施工当中围护结构施工、基坑降水、基坑开挖、基坑支护是其中关键关节。本文以福田站基坑支护施工为例，详细探讨地铁车站基坑支护组织与技术设计的要点，以期能够为其它地铁基坑施工提供一点启示。

关键词：地铁施工；深基坑；支护施工

随着各大城市地铁项目的增多，地铁车站深基坑工程越来越多，而基坑支护施工对于技术与施工组织条件要求较高，在施工的组织设计过程重要充分考虑到施工地区的水文与地址条件，结合工程的所需的继承开挖深度与降排水条件，还要考虑到施工地点周边的环境，地质的周边载荷、支护结构的使用期限等，只有这样才能才能在保证基坑稳定性的基础上，保证地铁车站的施工质量。同时，在基坑支护施工过程中，还要考虑地下水的控制、管用与流沙等可能发生的险情，这就对地铁基坑支护施工提出了更高的要求。

1.工程概况

1.1工程简介

本站为深圳地铁3号线西延线段益田站至上步中路站8座中的第4个车站，深圳地铁2号线东延线的第9个站,是地铁3号线与2号线的换乘站，与此处的11号线、广深客运专线一起组成为福田综合交通枢纽。地铁3号线车站为地下三层侧式站台车站。有效站台中心里程为YDK6+077.000，车站起点里程：YDK6+006.800，车站终点里程：YDK6+207.000，车站全长200.2m，标准段宽24.8m，车站外包总高22.42m。有效站台中心里程处顶板覆土厚度3.2m。车站北端设盾构始发和吊出井，南端接矿山法区间。车站采用地下三层两跨现浇钢筋混凝土矩形框架结构。车站基坑开挖深度约25.77m～26.97m，支护工程安全等级为一级。

1.2地质条件

车站范围上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土（Q4ml）、冲洪积（Q4al+pl）粗砂、中砂、细砂、粉砂层及砂（砾）质粘性土层（Qel），下伏基岩为燕山期（γ53）花岗岩，局部为震旦纪云开组变质砂岩（Sky）及断层角砾岩（Fbr）。具体分层如下：素填土（Qml）、粉（细）砂（Q4al+pl）、中（粗）砂（Q4al+pl）等。

2.基坑支护施工方案组织与技术设计

2.1基坑围护结构施工

2.1.1围护主体结构设计

在具体施工过程中对于大深度连续墙槽段的连接采用的“銑接法”，也就是在两噶槽段之间用銑槽机銑掉孔端的混凝土，不形成一种锯齿状连接结构，使连续墙之间的连接更加稳固。为解决墙体变形和开裂问题技术人员在设计的将主体结构内衬墙设计厚度为400mm。地连墙与梁板连接采用预埋钢筋接驳器，施工时通过凿除保护层以便加强地连墙与内衬墙的连接，保证构件之间连接的紧密，防止钢筋变形影响内衬墙的抗剪力性。

2.1.2基坑支护结构方案

根据福田站基坑周边环境、开挖深度、工程地质和水文地质、施工作业设备等实际框框，福田站主体的基坑支护结构方案选择的是钻孔灌注桩+内支撑设计方案。其中钻孔灌装为直径1 000-1 200钻孔灌注桩作为福田站指出结构，支护桩设计长度28．16m，桩端进入基坑底10m以下土层。为了保证施工过程中的防水，需要在挡土墙外侧采用深层搅拌桩作止水帷幕，在具体施工当中需要考虑地面超载因素，设计超载限值为20kPa，钢支撑的具体参数如:表一

2.2基坑降水

2.2.1降水井降水

根据工程的设计需要，本车站主要采用的就是降水井降水的方法，在11号线福田站设计66口降水井；3号线福田站设计36口降水井。根据各井的出水量以及排水的需要雀帝偶那个泵量及扬程的潜水泵功率，在靠近城市污水管道的一边设计排水及沉砂池位置，并在基坑底部铺设排水管道，以便于集中排水满足基坑及护壁工程的施工要求。根据基坑内的出水量福田站降水泵泵量设计为50-80m3/h，出水管管径设计为φ108-127。排水通过1个沉砂池，三级沉淀后集中排水至福田市政污水管网。

2.2.2明沟排水

基坑内明沟排水

在基坑顶部100cm范围内用C10砼硬化，在周围设计排水沟连接地面排水设施通向沉砂井，经沉淀后方抛入福田市市政污水管道。在看基坑顶部靠近排水沟设置20cm宽的集水沟，四角设置30cm深大小为40cm×40cm的集水坑，集

水沟与排水沟连接，或用水泵将水排到排水沟，。

2地表排水

由于甚至降水量比较多，因此在基坑开挖前要充分考虑地标排水的需要，在这一方面福田站在在基坑周边设置排水沟及临时挡土墙，以防止地表水渗入基坑。排水沟沿基坑周边设置，排水沟结构见下图：

2.3基坑开挖与支护

2.3.1基坑开挖方案

在基坑开挖的具体方案中，分为两种也就是表层土方开发和下层土方开挖，以适应地质条件的变化。

表层土方开挖

福田站的基层表层土方开挖采用的是逐层开挖法，纵向分块，即沿车站纵轴线方向根据车站结构钢筋砼单元划分将土方划分为若干施工单元，以便于组织土石方工程及结构钢筋砼工程的平行作业施工。第一层土方开挖整体开挖至钢支撑或混凝土支撑下0.8米左右。然后沿基坑纵向拉槽，纵向拉槽应明确两侧土坡顶宽不小于5m，即在每一层的土方施工中，在横断面跨中开中槽，向一个方向开挖中槽的大小首先要满足土方机械作业空间及挖掘机回转弃土的要求，同时要尽可能多的保留两侧土体，以支撑围护结构，减小对周边环境的扰动。中槽的宽度选择为7m左右；横向扩边，即中槽纵向贯通及钢支撑架设完毕后，由中槽向边跨横向挖土。拉槽完成，开始施工第一道支撑。

下层土方开挖

下层土方开挖采用多套机组联合作业的方式，具体来说是投入5套机组进行开挖施工（每套机组配备1台长臂挖机，3台PC200挖机，1台吊车）。 将五台机组按照工程设计的要求放入不同的施工区域作业，每个区域各投入3台挖掘机在基坑内分段横向倒土，通过地面长臂挖机直接挖出地面（长臂挖机挖深在15m），开挖过程中基坑内的余土采用垂直外运的方式，外运到工程建设方的制定地点。

盖挖段土方开挖

盖挖段受已施工顶板影响，工程施工当中使用了纵向分层分台阶并放坡倒运的形式进行开挖，避免了开挖对已经开挖部分的不利影响。

3号线南段放坡分台阶开挖纵断面图

2.3.2 支护施工

支撑设计

考虑到各个线路车站设计的要求不同，支撑设计在不用的车站采用不同的设计方式。3号线车站基坑竖向设四道内支撑，待第四道支撑拆撑时加一道倒换支撑。第一道撑壁厚t=14mm，基余壁厚t=16mm。而11号线车站端头井段设置三道撑，待第三道支撑拆撑时加一道倒换支撑；标准段3~9、17~50轴设置三道撑，其余部位待第三道支撑拆撑时加一道倒换支撑；第一道撑除11号线东段是钢支撑外，其它支撑均采用混凝土支撑的设计方式，支撑900*800mm，2~6道为钢管支撑。钢管支撑采用￠609钢管，焊接管纵向焊缝为v形坡口双面焊，焊条E43，楔块为45号铸钢,腰梁采用 工45c制作。

托架焊接

托架的焊接方式一般有两种，一种为直接将二块三角型钢板托架焊接于连续墙主筋上，另一种为在设计位置预埋钢板，开挖到位后，焊接钢板托架。本工程选用前者，托架材料为20mm厚A3钢板。钢管支撑系统均设置临时型钢柱及型钢梁，以减小钢管支撑的挠曲变形，且钢管支撑与格构柱及联系梁形成整个支撑系统。

支撑安装

钢支撑的安装就位主要采用钢扁担两点吊放法，主要安装设备包括50t履带吊2台、25t汽车吊1台、45吨龙门吊1台、80吨龙门吊1台、100t液压千斤顶2台、电焊机8台。安装流程为：基坑开挖至支撑标高位置→测量放线标出支撑位置→凿除支撑处混凝土并露出主筋→在主筋上焊接二片三角钢板托架→钢支撑吊装就位→液压千斤顶施加预应力→加设钢楔→接触空隙围模灌浆处理→持续30min预应力→拆除液压千斤顶。

3结论

在地铁基坑开挖、支护施工过程中，围护结构设计和施工是保证开挖、支护施工安全的前提条件，做好围护结构施工有利于保证工程进度。在围护结构施工当中，要处理好围护结构与周围建筑物，以及地下管道的安全关系，避免对周围建筑和地下管道造成损坏，因此必要的时候可以对地下管道进行位移。

降排水也是地铁施工基坑支护施工中常见的问题，降排水工作要做到科学合理，避免地下存水对工程施工质量的不利影响。

参考文献：

[1] 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)

[2] 《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。