重庆轨道交通九号线二期工程深基坑支护和土方开挖施工技术

李金阳，刘燕茹，董旭华

（重庆市轨道交通(集团)有限公司，重庆 401120）

1 引言

目前， 由于地面交通越来越拥挤， 为了缓和交通拥堵现象， 提高人们的出行舒适度， 城市轨道交通建设项目越来越多。 轨道交通是现代交通基础设施建设中的重要部分，其中，基坑开挖和支护属于重要环节，基坑的施工质量将直接影响到轨道交通的整体建设效果。 对此，必须结合现场的实际情况，考虑环境、技术等方面的因素，保障基坑支护方案的科学性，让支护体系可以充分发挥其支撑与保护作用， 提高基坑结构的稳定性[1]。 本文结合重庆轨道交通九号线二期工程中央公园东站施工情况，对基坑开挖和支护两项技术展开详细的探讨。

2 工程概况

重庆轨道交通九号线二期工程中央公园东站里程为YDK35+899.863~YDK36+166.863，车站总长约267.0 m，基坑第一、 二道支撑构件选用的是φ609 mm，t=16 mm 钢支撑，以喷射混凝土的方法对基坑西侧做防护处理，喷射厚度150 mm，内铺φ8 mm 单层钢筋网。 锚杆布设间距2.0 m×2.0 m，水平倾角15°。 围护桩桩间用C25 网喷混凝土找平，出入口端部放坡开挖，坡面设双层钢筋网，喷射C25 混凝土，实现有效支护。

3 深基坑开挖和支护的总体施工思路

以现场勘察结果为准，针对现场及周边的既有建（构）筑物、管线做改迁处理，以便后续施工顺利进行。 钻孔灌注桩施工采用旋挖钻工艺， 桩基成型后， 组织第一层土方的开挖作业，开挖至冠梁底标高时，组织冠梁的施工。 然后，在冠梁混凝土强度达标后， 施作第一道支撑， 为土方开挖创设良好的条件。 施工遵循边挖边支护的原则，采取桩间挂网锚钉喷射混凝土的方法，形成稳定的初期支护结构。 随开挖进程的推进，实际开挖部位达到钢支撑结构标高处时，继续设置支撑，按照此方法依次类推， 直至开挖位置距离基坑底标高约0.3 m 为止，剩余的部分由人工处理，保证开挖的准确性，避免超挖。

4 深基坑开挖施工技术

开挖设备为反铲挖掘机， 根据开挖能力配备适量的自卸汽车， 用于清理开挖产生的渣土。 按自上而下的顺序分层开挖，单层厚度不超过2.0 m，第一层土方开挖至混凝土支撑底往下10 cm 处，施作一道支撑，借助土体抗力维持围护结构的稳定性，同时在该平台上完成钢围檩的安装作业，以便后续开挖工作顺利开展。 开挖至第一道钢支撑下方0.5 m 时，及时施作第一道钢支撑，桩间挂网喷混凝土；开挖位置到达第二道钢支撑下方0.5 m 时，及时设置对应的钢支撑，按该思路有序推进开挖和支护，最终机械开挖至距离基底标高30 cm，剩余部分则采取人工清底的作业方法[2]。

对于8 号、9 号出入口及风亭， 均按照车站大里程端向小里程端的顺序开挖基坑土石方，如图1 所示。 开挖期间将产生渣土，需修筑便道以便及时外运。 出渣道路按14%的极限坡度放坡，开挖坡度小于该极限坡时，以吊车垂直提升的方法将渣土运至地面， 开挖坡度大于极限坡时， 则采取装车外运的方法。 基坑开挖绝大部分由机械设备完成，剩余的0.3 m 由人工挖除，开挖后检验基底暴露面，判断是否有异常现象，若有积水、杂物，及时清理干净，然后浇筑垫层，尽快封闭基坑。

图1 8 号、9 号出入口及风亭明挖基坑分层分段开挖示意图

5 号出入口以吊装的方式开挖。 分阶段有序施工：首先开挖至冠梁底，于该处设置冠梁和支撑梁；再继续向下开挖，到达第一道钢支撑下方0.5 m 时， 在确认开挖无异常的前提下，施作第一道钢支撑；桩间挂网喷射混凝土，按照该思路依次施工，最终完成所有开挖作业（剩余30 cm 以人工清底的方式完成）。

勘察报告显示， 施工现场的第四系覆土层中有少量松散层孔隙水，地下水的补给主要以大气降水的方式实现，随着季节的变化，水位和水量均随之变动，有显著的季节性特征。

基坑开挖采取分层、分段的方法，开挖时，首先设置合适规格的临时集水坑， 并根据实际开挖进度及时修筑临时排水沟，以便将水高效引入集水坑。 为避免现场积水，根据开挖面积合理控制集水坑的数量，单个坑的容积≥8 m3，分别为各集水坑配套2 台自动水泵，1 台运行，剩余1 台备用，保证抽水的有效性和连续性。 为便于积水的流动，开挖时形成向集水坑方向≥1%的坡度。

基坑坡顶按照1∶0.5 的坡率放坡开挖，坡面设A8 钢筋网，喷射C25 混凝土；坡顶用C20 混凝土做硬化处理，然后修筑截水沟，借助该设施避免坑顶积水排入基坑的情况。

5 深基坑开挖期间的支护施工技术

5.1 钢支撑的设置

每段土方开挖完成后，将钢管和配件安装到位，构成钢支撑，并对其施加预应力。 钢支撑连接时，为保证连接的稳定性，对称上螺栓并做紧固处理；在施加轴力时，先将挠度调整至水平，否则易出现钢支撑挠度过大的情况。

挠度是钢支撑施工中的重点控制指标，在施加预应力时，需加强观测[3]，若实测挠度值超出许可范围，尽快安排卸荷，视实际情况合理地调整。

5.2 桩间喷射混凝土

5.2.1 施工思路

以基坑土方开挖进度为准， 同步组织桩间网喷混凝土施工，全程做到 “随挖随喷”。 网喷混凝土前，要确定合适的喷射面，喷射时，严格控制厚度和喷射面的平整度。

5.2.2 施工方法

桩间喷射混凝土的强度等级为C25，厚度10 cm，配套应用φ8 mm @200 mm×200 mm 的钢筋网。 喷射设备选用潮喷机，要求管路不堵塞，喷射后，混凝土的厚度需达到要求。

基坑开挖后， 根据图纸要求用锚钉定位钢筋网片的布设位置，然后在指定部位将钢筋网片设置到位。 随着初喷面的起伏，需调整对应钢筋片的姿态，保证两者紧密贴合。 网片连接时，不同作业方法的连接长度不同，绑扎以300 mm 为宜，焊接则控制在80 mm，且每次喷射前均预留下次搭接长度。

混凝土喷射期间，作业人员严格控制喷射参数，要求喷嘴与受喷面保持80~100 cm 的距离，喷射角度80°~90°，以分块、分片的方法有序施工。 此外，作业人员依据规范操作喷射机，避免出现混凝土堵塞管路的情况。 喷射后，安排洒水养护，使混凝土在温度和湿度均合理的条件下有效成型。

5.3 锚杆施工

1）施工参数。 锚杆锚孔D=50 mm，间距1.5 m×1.5 m，采用C25 混凝土。

2）施工准备。 全面检查锚杆，判断其规格、表观形态等方面是否满足要求，不可出现锈蚀、局部受损等问题；检查围岩，处理开裂、掉块现象，保证施工的安全性。

3）测量定位。 测量人员准确布孔，确定孔位后，用红油漆做醒目的标记；测放中线，给施钻角度的控制提供依据，保证钻进的合理性。

4）钻孔。按15°的打设角度设置锚杆，成孔与围岩面呈垂直的空间关系；钻孔时，准确控制孔深，该值等于锚杆长度加10 cm。

5）清孔。 钻孔后，采取向孔内注入高压风的方法进行清孔，清理残留在孔内的残渣和积水，为后续的锚杆施工、砂浆施工打好基础。

6）成孔检验。 依次检查钻孔，判断长度、角度、孔径是否满足要求，若有不达标的钻孔，视实际情况重新施钻，并按前述提及的方法清孔，直至通过成孔检查为止。

7）砂浆锚杆的施工。 向钻孔内插入注浆管，管端与眼底保持5~10 cm 的距离，再用高压风向眼底压注砂浆，在此期间以缓慢的速度将注浆管退出眼孔。 待注浆管完全被抽出后，将锚杆插至眼孔内，及时用与孔径相适配的木楔堵塞眼孔，避免砂浆流失。 砂浆锚杆施工期间，锚杆插入长度至少需达到设计长度的95%，且持续旋转锚杆，以便注入的砂浆得到有效的搅拌。

8）垫板的安装。 在浆液初凝后，安设垫板，将螺母配套到位并拧紧。 为使锚杆保持良好的受力状态，锚杆垫板与初喷混凝土面需紧密贴合。

5.4 锚索施工

锚索锚孔D=150 mm，采用8 束（9 束、11 束）1 mm×7 mm×15.2 mm 的锚索，锚固锁定荷载值616 kN（842 kN、1 000 kN）。1）锚索的制作。 于工棚内制作锚索，设置20 cm 以上的木头用于垫起钢绞线，避免直接接触地面，上方覆盖彩条布，起到防护作用。 锚索的每根钢绞线需顺直，剔除机械损伤部位，外套管必须完整。 在对预应力锚体做绑扎处理时，材料的选取尤为讲究，必须采用黑铁丝，不宜使用有色金属材料。

锚体切割采取机械切割的方法， 禁止用电弧切割的方法操作，否则易损伤锚体。 锚索长度的控制考虑两方面，一是设计孔深，二是预留张拉长度（取1.5 m），两者的总和等同于锚索的长度。 钢垫板、钢管、定位器均以Q235B 钢为原材制作成型，每2 m 布设一处隔离环。 锚固段为复合型，用挤压头与承载体连接。 锚索组装成型后，依次对锚索孔编号，放置到位。

2）锚索下放。 下放锚索采取人工作业的方法，现场作业人员共同配合， 均匀用力向锚孔内推送， 既要保证锚索有效到位，又要避免锚索体在孔内发生扭曲。 锚索在距离孔底0.5 m的位置居中放置，锚孔外预留部分的长度控制在1.5 m。 锚索下放到位后，启用拔管机，用该设备将套管拔出。

3）注浆。 注浆材料选用水灰比0.45~0.5、灰砂比1∶1 的水泥砂浆， 配套耐压能力超4 MPa 的聚乙烯管， 按照至少0.5~0.7 MPa 的压力注浆。 注浆全程管路必须保持畅通，浆液被送至孔底后，经由孔底返出孔口，由现场作业人员观察孔口溢出浆液的状态（着重从浓度和颜色两方面考虑），若均与灌入浆液保持一致，可结束灌浆。

4）锚索张拉。锚索张拉分级完成，包含0.25、0.5、0.75、1.0、1.33 五级， 以循序渐进的方式张拉。 持荷时间分两种情况考虑，前四级持荷时间为5 min，最后一级持荷15 min，完整记录各级荷载下的伸长量，作为分析锚索张拉效果时的依据。 总张拉伸长值需包括超张拉值。 拉力锁定值不可小于设计拉力值，并加强预应力筋锁定后48 h 内的观测， 若在此期间预应力损失且幅度超过10%，及时根据实际情况安排补张拉，并再次检查，直至规定时间内的预应力损失被控制在许可范围内为止。

6 结语

综上所述，在统筹规划之下，深基坑支护与土方开挖两项工作均按照计划有序进行，基坑开挖效果良好，支护结构稳定可靠， 施工效果符合预期要求。 在类似的轨道交通基坑施工中，建议施工单位提前根据现场情况形成规划，注重材料、机械设备、人员等工程要素的合理配置，以科学的方法开挖，根据实际开挖进度及时采取中间桩喷射混凝土、锚杆、锚索或其他的方法，保证支护效果，最终在安全的环境下将基坑开挖工作顺利落实到位。