摘要：随着我国基础设施的建设，多地都进行了轨道交通工程基坑的开挖，由于基坑周围时常遍布各类建筑，环境复杂，因而施工难度也较大，对安全性要求较高。为了提升轨道交通工程的质量，并提高施工安全性，减少事故的发生，就需要针对实际地形地貌对深基坑施工技术进行详细的分析，并加强技术控制。本文结合实际情况和案例，介绍了轨道交通工程明挖车站深基坑的施工技术，强调了深基坑的开挖与支护要点，希望能够对轨道交通工程的基坑开挖提供指导。
关键词：轨道交通工程；明挖车站；深基坑；施工技术
轨道交通工程对于促进城市轨道交通线路发展具有十分重要的意义，它贯穿整座城市，并向各个角落辐射和延伸，为人们提供出行便利，节省大量时间，并能够减轻地面交通的压力，修建轨道交通工程是许多大中型城市的必然选择。在轨道交通工程中，深基坑施工乃是十分重要的组成部分，其影响因素较多，施工前需要综合考虑多种因素制定方案，并运用先进的科学技术，做好防水、支护等多项工作，提高工程质量，注意每一个环节，才能为轨道交通工程的建造打好基础，造福当地居民。
一、轨道交通工程明挖车站深基坑的特点
1、区域差异性
不同地区的地质、水文特点各自存在差异，其工程条件各不相同，土壤的湿度、粘度、围岩的应力、种类等都需要在施工前进行查勘，不能完全照抄照搬其它地区地铁工程中基坑建设施工技术的经验。
2、多变性
与水、土壤有关的各种参数的差异与荷载值、围岩应力条件等在基坑施工过程中都存在变化的可能，而且时常不能控制变化方向，例如当使用爆破法处理围岩时，很可能造成盈利方向和大小的变化，从而引发坍塌或是落石等问题，因此基坑施工工程具有很强的变化性，且变化方向不能确定、不易控制。
3、复杂性
基坑工程并非单一的施工过程，而是涉及许多方面的知识，例如地下水的控制与引流、支护结构的选择与设计、周边生态环境的保护等，许多学科相互交叉，共同构成了基坑工程要点，并为其增加了难度。
4、周围环境问题
开挖深基坑时，一定会改变周围地基的应力分布，使得整个力场发生变化，并引发土体和围岩的形变与位移，若不对这种变化进行强有力的控制，就很可能造成较大变动，例如塌陷、滑坡等，从而影响该片地区的地下环境，并危及附近建筑的安全。
二、轨道交通工程明挖车站深基坑施工技术分析
1、开挖前的准备工作
1.1实地勘察
首先，基坑是轨道交通工程的下层，承受着地铁站、地铁车、地面建筑等的全部重量，再加上土壤和围岩本身质量，基坑承载了大量应力，受此影响，其深度有可能会逐渐向下延伸，也就是整体发生沉降，因此在施工之前，参与规划设计的人员必须充分调查建造地点附近地下水层的位置、土壤类型、围岩应力等，并结合对该轨道交通工程的预定要求进行规划，并充分考虑到深基坑施工对于周围环境的影响，尽量采取相应措施，减少对环境的破坏。
1.2做好材料处理和资源供应
为防止地下水的影响与腐蚀作用，深基坑开挖工程中用到的预埋件应当加装止水环，在实际施工过程中，要尽量对预埋件进行，避免损伤和破坏止水层，并防止预埋件中进入混凝土。另外，对于施工所要用到的设备、材料等，都需要进行养护；在基坑施工范围内的杂物和垃圾，都需要进行清理，如树根、塑料袋、碎石块等；最后，还需要保障施工各个地段的水、电供应稳定充足，排水系统建设完备，能够及时对地下水进行处理。
1.3做好监控量测
为确保施工过程中轨道交通车站和周边环境的安全，正确指导施工，必须对深基坑及周边环境进行必要的监测。通过观测取得的第一手资料，可以掌握工程围护体系及周边环境的动态变化和工作情况，在发现异常现象时，及时分析原因，采取措施，防止重大质量事故的发生。
2、开挖过程中的操作要点
2.1围护和支撑系统的建设
2.1.1 降水施工基坑内地下水采用坑内设置疏干井降水处理方式，并利用地下连续墙或围护桩+旋喷桩加固作为止水帷幕。采取基坑内降水，做好基坑支护和基坑围护止水，可以较好减弱基坑内外地下水的水力联系，有效减少抽排地下水量和控制基坑外的水位下降。降水施工须满足设计要求，既要达到降水效果，满足基坑开挖条件，保证基坑施工安全，又要较好地控制坑外地基变形，确保周边管线和建筑物的安全。
2.1.2围护结构
深基坑可采用许多种支护方式来进行结构强化，保证其稳定性与安全性，其中最常用的是围护桩和内支撑体系，它基本上不受到场地的限制，能够适用于多种条件，在构建该体系时，应当计算土体侧压力，并根据之前调查的土壤类型、地下水分布情况等来进行围护桩布置的规划，选择合适的桩径、间距等。一般来说，围护桩的施工会采用冲击钻、人工挖孔等多项工艺，需根据地层的种类来选择工艺，例如，冲击钻和旋挖钻使用范围狭窄，且施工时会产生较大噪音并造成环境污染，不能在市中心地区施工时采用；而全套管回转钻孔工艺则具有噪音小、污染低、效率高、适用范围光等诸多优点，是目前最常用的钻孔工艺。再进行围护桩施工的同时，还需做好防水工作，隔断地下水流，避免其对施工过程造成影响。
2.1.3冠梁施工
当地下连续墙和钻孔灌注桩都完成施工并达到三天及以上强度时，可以进行冠梁施工，连接所有的围护结构，增加其支撑能力，并方便后续施工。冠梁与钻孔灌注桩和地下连续墙的连接方式和结构详解如下图所示：
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在冠梁开挖前，还应做好周密的准备，对施工地周围地下管线与其它构筑物的情况进行调查与分析，进行拆除或者转移，若无法拆除，则应当进行加固处理，防止施工时遭到破坏。另外，应当对周围管线、地下构筑物等进行严密监测，关注其在施工过程中的变化，保证它们能够正常使用。此外，施工前还应做好应急预案规划，当出现紧急情况时，需要有足够的材料来完成抢险加固工作。还需提前做好排水系统，对该地水文情况进行详尽的调查，摸清地下水的分布情况和运动规律，并设置较高标准的防水工程，在冠梁基坑的四周设置多条排水沟，并将其引流到集水坑，最后用抽水泵排出。附加防水层的接缝要进行彻底、精心的处理，防止其发生漏水，在施工处的边界地带，还应设置警戒线，防止附近居民误入，遭遇安全事故或者影响施工。
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其施工顺序为：先开挖覆土与桩间土方，达到设计方案中规定的标高后，对桩头浮浆进行凿除，并对锚固钢筋进行防水和强化等处理，然后进行测量放样，并将提前制作和处理好的钢筋、预埋件进行安装，完毕后安装模板，根据实际情况对其进行一定的位置调整和加固，合格后才可进行冠梁混凝土浇筑工作，在浇筑时，需要注意以下问题：首先，应当慎重选择水泥品牌，在保证水泥强度的前提下，尽量选择水化热较小的品牌，并且在施工时掺入外加剂，减小水泥的水化热，防止浇筑过程内外温差过大。若使用外掺膨胀剂，要注意适当减少减水剂的用量，调整配比，使其均匀合理。在进行混凝土搅拌时，必须注意尽量保证匀速同向搅拌，避免过快或过慢，降低混凝土质量，另外在在进行浇筑工作时，为防止瞬时温差过大，应当合理分层浇筑，使得冠梁中混凝土高度缓慢均匀上升。混凝土浇筑过后，还要根据当地的天气情况来酌情进行保温和保湿养护。其中混凝土支撑梁的设计相关尺寸如下表：
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2.1.4钢支撑结构
钢管内支撑体系能够在很大程度上保证深基坑的稳定与安全，在建设钢支撑结构时，应当根据土壤和围岩中应力的分布来对钢管各项参数进行规划，并选择合适的角度、间距等。为防止角部支撑滑动，还应当提前设计和安装防滑设施。另外，在施工过程中，支撑结构的布置应当与基坑的开挖深度匹配，做到随挖随撑，防止开挖后的土体参数变化造成支撑结构无法满足要求，因而影响稳定性。
3、土方的开挖与注意事项
3.1开挖原则与注意事项
在对基坑进行开挖时，应当注意做好安全保障，在开挖的同时进行支护工作，并分层分段进行施工，遵循 “竖向分层、纵向分段、拉中槽、对撑与均衡、随挖随支”的施工原则，基坑开挖应自上而下分层、分段依次开挖，随基坑开挖的同时刷坡，边坡应平顺，坡度应为1：2。并时刻密切注意施工环境的变化，还应做好排水工作，增设集水槽，并随着开挖深度的增加，扩大集水槽的面积和深度，将地下水和积水及时进行引流、排出，保证施工的无水环境。
3.2开挖工作
在施工时，应在横断面跨中开中槽，其大小必须能够保证两台挖掘机能够同时开展工作和进行会车、转向运土，另外，要尽量保留两侧的土体，方便建立支护结构，同时尽量减少对于环境的影响，为钢支撑结构的设置创造良好条件。中槽开挖大约4m时应当着手进行钢结构的架设，然后进行横向拓边，要注意操纵机械挖掘时不要破坏已经设置好的围护桩结构。
3.3技术要点
3.3.1按层施工
施工时必须挖掘完一层后立即跟进支护工作，当上层支护工作完成后，才可进行下一层的挖掘，并且要尽量选在晴天施工，避免在暴雨、大雪等极端天气施工。
3.3.2边坡线
在开挖土方之前需要放置边坡线，为施工过程提供指导，而在开挖过程中，需要及时放出开挖边线，便于对开挖深度和边界进行控制，使实际施工情况契合原定计划。
3.3.3杂物的清理
土方开挖后若遇到树根等杂物，需要及时清除，对于坑底多余的土体，也应当及时运走，避免耽误挖掘工作。
3.3.4支撑结构的保护
在开挖土方时，应当尤其谨慎，操纵大型器械的人员必须注意避免使挖斗碰到基桩，对其产生破坏，还应当避免挖掘机对桩头的碾压与破坏，若是实在无法避开，则应当提前清除一部分桩头。
3.4开挖过程中的其他注意事项：
3.4.1超过一定时间未继续开挖的坡面，应素喷混凝土进行保护。
3.4.1开挖时，严禁挖机碰撞支撑、格构柱、围檩、降水井。
3.4.2施工机械和车辆，不得直接在支撑上行走和操作。
3.4.3支撑顶面，不应作用施工荷载，并严禁堆放杂物。
3.4.4土方开挖时，弃土堆放应远离基坑顶边线2倍开挖深度以外。
3.4.5基坑开挖期间，围护结构后地面2m范围内不应增加附加荷载，2m范围以外附加荷载不得超过20kPa。
3.4.6基坑开挖至底面后，应及时施做接地网和浇筑垫层。
3.4.7基坑土方开挖完成一块，清理平整一块；清理平整一块，垫层施工一块。
3.4.8基坑土方开挖时，随挖随撑，减少基坑暴露时间。
3.4.9基坑土方开挖过程中，加强观察和监控量测，随时掌握土体压力、支撑结构受力及地下水位变化等情况，做到信息化指导施工。
结语
综上所述，轨道交通深基坑工程施工时间长、难度大，必须做好安全控制工作，在现有的基础上提升施工技术，优化工艺流程，施工前进行周密的调查与规划工作，并严格按照设计方案进行施工，执行国家相关标准，同时密切注意周围环境的变化，及时调整施工方案，上报监测数据，从而保证施工的安全与工程质量。
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论文作者:苏红霞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第33期
论文发表时间:2020/4/30