合肥西站東廣場(chǎng)深基坑工程開(kāi)挖方案探析

許 敏

(合肥市軌道交通集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000)

1 概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，大中型城市的人口逐年增多[1-2]?；疖囌咀鳛橐蛔鞘械闹饕瓦\(yùn)交通方式，其合理的結(jié)構(gòu)布局顯得十分重要。如今的火車站主體結(jié)構(gòu)建設(shè)必然包括一個(gè)舒適寬敞的站前廣場(chǎng)，而站前廣場(chǎng)一般是向地下要地的多層結(jié)構(gòu)[3-7]。如何實(shí)施開(kāi)挖基坑工程是火車站廣場(chǎng)建設(shè)的主要內(nèi)容之一?；庸こ淘陂_(kāi)挖階段經(jīng)常面臨一些不可控因素，如惡劣天氣、人為操作失誤等原因，導(dǎo)致引起基坑坍塌、四周建筑因沉降產(chǎn)生變形等險(xiǎn)情[8-13]?？茖W(xué)合理的基坑開(kāi)挖方案是保障基坑工程得以順利實(shí)施的重要保障。本文結(jié)合合肥市西站東廣場(chǎng)深基坑工程的實(shí)際情況，探討該基坑工程的具體開(kāi)挖方案。

2 工程概況

合肥西站東廣場(chǎng)深基坑工程為合肥西站站房市政配套工程?hào)|廣場(chǎng)基坑支護(hù)、基坑土方開(kāi)挖施工工程?；有螤畲笾鲁示匦?，基坑面積約3.3萬(wàn)m2，周長(zhǎng)約792 m，南北長(zhǎng)約253.3 m，東西長(zhǎng)約132.6 m，基坑實(shí)際開(kāi)挖深度為23.5 m～35.52 m。根據(jù)相應(yīng)規(guī)范規(guī)定及周邊環(huán)境條件，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，基坑使用年限為2 a。

新建合肥西站東廣場(chǎng)位于安徽省合肥市蜀山區(qū)潛山北路與清溪路交叉口附近(西南角)。東廣場(chǎng)基坑西北側(cè)緊鄰合肥西站站房三期基坑工程，后于本基坑施工。本基坑圍護(hù)樁中心線與站房三期基坑結(jié)構(gòu)承臺(tái)外邊線距離約1.2 m。北側(cè)還有合武鐵路上下行線、合福鐵路上下行線、十八公里專用線5條既有運(yùn)營(yíng)鐵路線。既有運(yùn)營(yíng)鐵路為路基形式，有砟軌道。東廣場(chǎng)基坑?xùn)|南側(cè)緊鄰既有運(yùn)營(yíng)地鐵3號(hào)線，其結(jié)構(gòu)底板頂標(biāo)高4.425 m，較本基坑淺約8.225 m。本基坑圍護(hù)樁中心線與地鐵3號(hào)線結(jié)構(gòu)外邊線距離約24.9 m，其中與C出口2號(hào)風(fēng)亭距離最近約1.9 m。地鐵3號(hào)線區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，管片外徑6.0 m，埋深約11.63 m，基坑支護(hù)樁中心線距盾構(gòu)區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)外邊線最近約15.6 m，電纜隧道埋深5.0 m，本基坑圍護(hù)樁中心與電纜隧道結(jié)構(gòu)外邊線最近距離約1.5 m。東廣場(chǎng)基坑西南側(cè)為擬建高塘湖路隧道和既有方大郢小區(qū)，擬建高塘湖路隧道結(jié)構(gòu)底標(biāo)高為14.06 m～20.30 m，后于本基坑施工。本基坑圍護(hù)樁中心線與擬建高塘湖路隧道結(jié)構(gòu)外邊線距離約12.6 m，與既有方大郢小區(qū)距離約66.0 m。東廣場(chǎng)基坑?xùn)|北側(cè)為待開(kāi)發(fā)用地，擬建行車公寓，后于本基坑施工。

合理的基坑支護(hù)是基坑順利開(kāi)挖的前提保障。本工程主要采用素混凝土樁、鉆孔灌注樁、立柱、旋噴樁及鋼支撐相結(jié)合的支護(hù)方案。

3 基坑開(kāi)挖方案

3.1 基坑開(kāi)挖原則

合肥西站東廣場(chǎng)深基坑工程遵循以下原則進(jìn)行開(kāi)挖:

1)基坑開(kāi)挖嚴(yán)格遵循“開(kāi)槽支撐，先撐后挖，分層開(kāi)挖，嚴(yán)禁超挖”的原則，且嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工。

2)嚴(yán)格遵循“分段、分層、對(duì)稱、平衡、限時(shí)支撐”的原則，盡量減少無(wú)支撐時(shí)間。

3)嚴(yán)格控制開(kāi)挖標(biāo)高，接近設(shè)計(jì)開(kāi)挖標(biāo)高時(shí)應(yīng)預(yù)留150 mm厚土層，采用人工配合小挖機(jī)清底。

3.2 基坑開(kāi)挖方法

該基坑工程開(kāi)挖采用分臺(tái)階土方傳遞法施工。水平分段長(zhǎng)度以區(qū)域劃分為準(zhǔn)，控制在10 m～20 m之間；豎向分層以挖掘機(jī)開(kāi)挖能力及支撐位置劃分，開(kāi)挖面的高差應(yīng)控制在2 m以內(nèi)，宜按不大于1∶2放坡；挖掘機(jī)座機(jī)平臺(tái)長(zhǎng)4 m，倒土平臺(tái)長(zhǎng)3 m,確保土坡穩(wěn)定以及基坑安全?；訖M向開(kāi)挖應(yīng)在兩側(cè)預(yù)留反壓土平臺(tái)，且在反壓土與抽槽面之間縱向放坡，邊坡系數(shù)宜取1，反壓土平臺(tái)單次土方開(kāi)挖高度宜小于2 m。臺(tái)階法開(kāi)挖示意圖如圖1所示。

3.3 基坑開(kāi)挖順序

3.3.1 基坑開(kāi)挖總體思路

根據(jù)該基坑的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)該基坑的開(kāi)挖方案，基坑的開(kāi)挖方案總體思路如下所示：

清除表層土方至場(chǎng)平標(biāo)高→素混凝土樁、鉆孔灌注樁、立柱、旋噴樁施工→坡肩排水溝、坡肩、放坡開(kāi)挖、坡面硬化→開(kāi)挖至冠梁底→冠梁、第一道混凝土支撐施工→開(kāi)挖至第二道腰梁底→第二道腰梁、第二道混凝土支撐施工→開(kāi)挖至第三道腰梁底以下→第三道腰梁、第三道混凝土支撐施工(地鐵基坑繼續(xù)開(kāi)挖至第四道腰梁底，施工第四道腰梁、第四道鋼支撐)→開(kāi)挖至坑底→施工墊層與底板→素混凝土回填底板與鉆孔灌注樁之間的間隙→繼續(xù)向上施作樓板及換撐梁并施作外墻防水及時(shí)回填→拆除第三道支撐→繼續(xù)向上施作樓板及換撐梁并施作外墻防水及時(shí)回填→拆除第二道支撐→繼續(xù)向上施作頂板及換撐梁并施作外墻防水及時(shí)回填→拆除第一道支撐(塔樓區(qū)域利用夾層換撐，拆除第一道支撐后施工對(duì)應(yīng)區(qū)域頂板)→基坑回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.3.2 基坑開(kāi)挖工藝流程

基坑開(kāi)挖的工藝流程為：清除表層土方至場(chǎng)平標(biāo)高21.00 m→素混凝土樁、鉆孔灌注樁、立柱、旋噴樁施工→開(kāi)挖至冠梁底→冠梁、第一道混凝土支撐施工→開(kāi)挖至第二道腰梁底、掛網(wǎng)噴護(hù)→第二道腰梁、第二道混凝土支撐施工→開(kāi)挖至第三道腰梁底以下、掛網(wǎng)噴護(hù)→第三道腰梁、第三道混凝土支撐施工(地鐵基坑繼續(xù)開(kāi)挖至第四道腰梁底，施工第四道腰梁、第四道鋼支撐)、掛網(wǎng)噴護(hù)→開(kāi)挖至坑底、人工清理基底。

3.3.3 首層土開(kāi)挖

首層土方開(kāi)挖采用大開(kāi)挖的形式，開(kāi)挖流向由南向北退挖、由東向西正挖，期間要形成西、北兩面鋼筋網(wǎng)φ6.5@200×200 mm噴射80 mm厚，C20混凝土護(hù)坡、場(chǎng)內(nèi)臨時(shí)道路，也為素混凝土樁、鉆孔灌注樁、立柱、旋噴樁施工創(chuàng)造作業(yè)面，先開(kāi)挖至場(chǎng)坪標(biāo)高21.0 m為鉆孔灌注樁留出超灌量。待鉆孔灌注樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后第二次開(kāi)挖至冠梁底，進(jìn)行冠梁及第一道混凝土支撐施工。首層土開(kāi)挖作業(yè)面較大，相對(duì)較易于施工，但也要及時(shí)做好支護(hù)，為第二層土開(kāi)挖創(chuàng)造良好條件。首層土開(kāi)挖平面圖如圖2所示。

3.3.4 第二層土開(kāi)挖

因第一層支護(hù)結(jié)構(gòu)形成后，第二層土方只能通過(guò)棧橋出土，下層土方采用由中間向四周開(kāi)挖的方法，即先清理基坑兩中心部分土方，再向四周逐步清理并修建臨時(shí)坡路與棧橋平直段連接。以臨時(shí)坡路為起點(diǎn)向兩側(cè)分散挖掘。土方車通過(guò)臨時(shí)坡路運(yùn)土，并優(yōu)先形成棧橋施工作業(yè)面。待本層土方大部分清理完成后倒運(yùn)臨時(shí)坡路處土方，臨時(shí)坡路通過(guò)長(zhǎng)臂挖機(jī)最后清理外運(yùn)。因第二層土方由棧橋出土，導(dǎo)致開(kāi)挖方式和出土方式受限，開(kāi)挖時(shí)要嚴(yán)格按照施工方案施工，并及時(shí)完成第二層支護(hù)。第二層土開(kāi)挖平面圖如圖3所示。

3.3.5 第三層土開(kāi)挖

因第二層支護(hù)結(jié)構(gòu)形成后，第三層土石方只能通過(guò)棧橋出土，第三層土石方采用由該層棧橋平直段開(kāi)始向中間開(kāi)挖形成臨時(shí)坡路與棧橋平直段連接。以臨時(shí)坡路底為起點(diǎn)向兩側(cè)分散挖掘。土石方車通過(guò)臨時(shí)坡路運(yùn)輸。待本層土石方大部分清理完成后倒運(yùn)臨時(shí)坡路處土石方，臨時(shí)坡路通過(guò)長(zhǎng)臂挖機(jī)最后清理外運(yùn)，取土碼頭設(shè)置在棧橋平直段。第三層土方開(kāi)挖與第二層土方開(kāi)挖情況基本相同，開(kāi)挖完成后要及時(shí)做好支護(hù)。第三層土開(kāi)挖平面圖如圖4所示。

3.3.6 第四層土開(kāi)挖

因第三層支護(hù)結(jié)構(gòu)形成后，第四層石方只能通過(guò)棧橋出土，第四層石方采用由該層棧橋平直段開(kāi)始向中間開(kāi)挖形成臨時(shí)坡路與棧橋平直段連接。以臨時(shí)坡路底為起點(diǎn)向兩側(cè)分散挖掘。石方車通過(guò)臨時(shí)坡路運(yùn)輸。待本層石方大部分清理完成后倒運(yùn)臨時(shí)坡路處石方，臨時(shí)坡路通過(guò)長(zhǎng)臂挖機(jī)最后清理外運(yùn)，取石碼頭設(shè)置在棧橋平直段。第四層土方開(kāi)挖與前兩層土方開(kāi)挖情況并無(wú)差別，開(kāi)挖后應(yīng)做好支護(hù)。第四層土開(kāi)挖平面圖見(jiàn)圖5。

3.3.7 第五層土開(kāi)挖

第五層土方為局部開(kāi)挖即地鐵10號(hào)線和S1線處土方，東西貫通。第五層土方開(kāi)挖需待主體結(jié)構(gòu)筏板施工完成，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。本層土方只能倒運(yùn)。通過(guò)棧橋底部平直段的長(zhǎng)臂挖機(jī)、裝載運(yùn)輸及小挖機(jī)配合。第五層土方開(kāi)挖應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)施工完成且混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行。

3.4 基坑開(kāi)挖注意事項(xiàng)

1)土方開(kāi)挖應(yīng)針對(duì)土層特性遵循分層分段對(duì)稱均衡的原則，控制每層開(kāi)挖高度差不得大于1 m，并按不大于1∶2放坡。機(jī)械挖土?xí)r應(yīng)保持與護(hù)壁樁間留有超過(guò)250 mm的空隙，挖斗不得碰撞護(hù)壁樁、內(nèi)支撐、格構(gòu)柱、腰梁等；當(dāng)機(jī)械挖土至距設(shè)計(jì)開(kāi)挖標(biāo)高150 mm時(shí)，應(yīng)采用人工清除剩余土方。

2)基坑開(kāi)挖施工期間，應(yīng)對(duì)基坑邊坡、坑底標(biāo)高、周圍建筑實(shí)施安全監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格監(jiān)控基坑施工異常情況。

3)機(jī)械挖土采用分層開(kāi)挖方式，嚴(yán)格按照支護(hù)方案合理放坡。

4)基坑邊嚴(yán)禁大量堆載，臨鐵路側(cè)超載應(yīng)控制在10 kN/m2以內(nèi)，地面超載q=20 kN/m2；臨鐵路側(cè)坡頂限載10 kPa，平臺(tái)荷載限載30 kPa，臨三號(hào)線側(cè)限載20 kPa，出土口超載q=35 kPa。基坑四周防護(hù)采用鋼質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)護(hù)欄。

5)對(duì)中風(fēng)化巖巖石飽和抗壓強(qiáng)度為5 MPa～30 MPa之間巖石采用機(jī)械鑿除方式進(jìn)行開(kāi)挖，對(duì)飽和抗壓強(qiáng)度大于30 MPa的巖石開(kāi)挖采用靜態(tài)破碎+機(jī)械鑿除方式進(jìn)行開(kāi)挖。

4 結(jié)語(yǔ)

合肥西站作為合肥市重要的交通樞紐，對(duì)其進(jìn)行合理地規(guī)劃建設(shè)具有重要意義。東廣場(chǎng)深基坑工程是合肥西站的重要組成部分，結(jié)合合肥西站東廣場(chǎng)深基坑開(kāi)挖工程的實(shí)際情況和相關(guān)規(guī)范，從基坑開(kāi)挖原則、基坑開(kāi)挖方法、基坑開(kāi)挖順序和基坑開(kāi)挖注意事項(xiàng)這四個(gè)方面，對(duì)該基坑工程的開(kāi)挖方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。該方案為確保合肥西站東廣場(chǎng)深基坑工程得以順利實(shí)施提供了科學(xué)合理的有效保障，也為相似工程提供相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。