轨道交通及地下空间建造技术及工程案例

4轨道交通及地下空间建造技术及工程案例4.1

地铁车站深基坑复合支护技术及变形控制1工程背景1.1地铁深基坑施工安全地铁施工风险较大，经常会出现一些地铁基坑坍塌等重大工程事故，如2004年4月1日，广州地铁沥滘站地下连续墙围护结构突然塌方造成车站北端周边范围内一定的沉降；2003年10月7日，北京地铁五号线崇文门车站工程工地发生临时钢管架体倒塌事故，造成3死1伤的重大责任事故；2007年3月28日，当时尚在建的北京地铁10号线某施工段发生塌方，造成6人丧生；2008年11月中旬，杭州地铁发生重大塌方事故，酿成10余人死亡的重大安全事故；2009年8月2日，西安一条在建地铁发生坍塌事故，两人当场死亡。2018年1月26日，广州地铁21号线工程苏元至水西区间发生坍塌事故，死亡3人。2018年2月7日，佛山市城市轨道交通2号线一期工程发生一起隧道坍塌重大事故，造成11人死亡、1人失踪、8人受伤，事故原因是对施工地段复杂地质情况认识不足、透水险情发生后处置不科学、项目安全管理混乱等。此外，近期连续发生城市轨道交通工程隧道施工安全事故。对地铁深基坑加强支护和变形控制对保障施工安全和施工质量非常重要。1.2地铁深基坑特点地铁施工中，通常在地铁车站处采用明挖法进行，必然产生比较深的深基坑，对于有多条地铁线路相交的换乘枢纽站来说，其深度更大。相对于一般基础工程而言，地铁深基坑工程具有许多特点，概括起来主要有以下几个方面：深度大，通常在十米以上，对于有线路交叉的换乘车站其深度会更大；开挖面积大，长度与宽度有的达数百米；给支撑系统的设计、施工和安全保障带来较大的困难。（1）深度大，通常在十米以上，对于有线路交叉的换乘车站其深度会更大；开挖面积大，长度与宽度有的达数百米；给支撑系统的设计、施工和安全保障带来较大的困难。（2）地铁往往修建在大型城市，而大型城市绝大部分位于沿海地带，工程水文地质条件很差，而且施工时受地表交通影响非常严重，在软弱的地层、高水位及其它复杂场地条件下开挖基坑，极有可能会产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以至破损等病害，对基坑工程自身及周边建筑物、地下构筑物、市政设施和地下管线的安全造成很大威胁。（3）地铁深基坑施工场地狭窄、工期长、造价高。若基坑四周己建或在建高大建筑物密集或紧靠重要市政设施，则在基坑开挖时，不仅要保证自身安全，还要注意周围的建筑物和市政设施的安全。（4）地域性强。基坑工程与自然环境条件关系密切，设计、施工中应全面考虑工程地质、水文地质、施工场地、气象条件等具体情况。因为不同地域的条件差异很大，所以基坑工程带有较强的地域性。（5）技术综合性强。地铁基坑工程是一个综合性的结构地基课题，涉及岩土和结构两方面技术。它要求应用岩土知识、经验合理选择参数进行土压力计算，对基坑开挖的环境影响做出有效判断，还要求了解主体结构的设计施工要求，处理好临时性围护结构和永久性主体结构的关系，并且要熟悉支撑体系的受力分析。（6）实践性强。相对一般基坑工程而言，地铁深基坑工程的设计和施工更加密不可分，施工工艺的变化、土层开挖的分区分块、支撑的施工时机和具体工艺等都将影响到支护结构的受力和变形，决不是简单的设计计算简图能全面反映的。（7）基坑支护方法多，诸如人工挖孔桩、预制桩、深层搅拌桩、地下连续墙、钢支撑、木支撑、拉锚、抗滑桩、注浆、喷锚网支护法、各种桩（板、墙、管、撑）与锚杆联合支护法，以及土钉墙法等等。（8）深基坑工程事故多。由于影响深基坑施工的安全因素很多，甚至有些是随机性的因素，使得国内外深基坑施工引起的安全事故屡屡发生。1.3深基坑支护方法基坑施工方法大致可分为无支护开挖和支护开挖两大类。基坑施工中无支护开挖工艺是一种很简单又经济的施工方法，只要在施工现场有足够的空间放坡，基坑周边环境简单，且地质条件符合要求时，往往优先采用。支护开挖则刚好相反，这种方法通常在基坑周围预先建造排桩或地下连续墙等围护结构，然后才能开挖土方，有时为了增强围护结构的刚度，还会设置内支撑或拉锚。对变形控制严格、周边环境复杂的大型深基坑工程，必须采取支护的施工方法。深基坑围护结构主要需承受侧向土压力及水压力，还有可能承受邻近建筑物基底压力、施工荷载、地面堆载、车辆荷载等周边环境引起的附加压力。按照围护结构所受土压力的性质，可将基坑支护分为被动支护和主动支护两类。深基坑围护结构被动支护是一种传统的支护方法，主要包括地下连续墙、排桩式围护墙和撑锚体系。地下连续墙适用于各种地质条件和安全等级的基坑，并可进行逆筑法施工，墙体既可用于基坑施工时的临时围护墙，又能作为永久的地下结构，而且在施工时对环境影响小，因而得到了广泛的应用。地下连续墙作为基坑的支护结构时必须先施工就位才能进行基坑的开挖，其施工方法是先分段开挖一狭长深槽，再吊放钢筋笼并浇筑混凝土，从而筑成一段钢筋混凝土墙段，最后将各墙段连接起来而形成连续的地下墙壁。排桩式围护墙可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土桩、钢板桩等桩型，围护墙就是将桩按队列式布置而组成的墙体。排桩式围护墙的布桩方式有柱列式排桩围护墙、连续排桩围护墙、双排桩围护墙等。撑锚体系包括内支撑、拉锚两大类。内支撑设于深基坑内部，由支撑、腰梁、冠梁及立柱等构件组成，通常与围护结构联合使用，作用是承受基坑围护结构传来的水土压力并大幅增加支护结构刚度，在周边环境复杂的待开挖软土深基坑中，内支撑与围护墙联合支护具有刚度大、变形小、施工安全可靠的优势而被广泛应用。如果深基坑周围条件许可且工程地质较好，可利用坑外拉锚增强围护墙的刚度，但其可靠性较内支撑方式略低。深基坑主动支护包括水泥土墙支护、土钉墙支护、喷锚支护、冻结支护、拱形支护等支护型式，是一种从物理、化学和几何等途径以充分发挥和提高基坑周围土体自支撑能力的新型支护方法。此外，在一些传统支护结构的基础上，近些年来也有一些新的施工方法得到应用，如SWM工法、MC桩，以及多种支护结构的组合施工方法等。1.4深基坑变形及其控制鉴于深基坑工程的特点及重要性，必须确保其施工安全。由于深基坑工程非常复杂，要保障其建设安全最好是在建设前即预先获知施工过程中可能会出现的问题，以便提前做好相应的预案。由于深基坑失稳的外在表现就是基坑本身及其支护结构以及周边地表的变形，而变形是一个渐进的过程，所以如果对变形进行严密的监控，即可能获得变形的规律。深基坑变形虽然粗略看起来没什么严格的规律可循，但将其作为一个系统考虑，其内部必然隐含着一定的规律性。在获得变形规律后，即可对未来的发展态势做出预测，并能够用于指导下一步的施工。随着地铁深基坑开挖的逐步深入，深基坑的支护结构、坑底等处所受到的土压力、水压力或浮力等荷载明显增大，而且，施工期内受降水等气候条件影响而导致基坑周边土体含水量、容重、地下水位升降的动态影响，都会引起深基坑的围护结构发生不规则的水平及竖直方向的位移、坑底隆起、支撑轴力增大等情况。但是，深基坑的变形影响因素非常繁杂，很难采用经典的力学方法准确预先估算或判定在施工期内的变形情况。而且地铁车站通常设置在大城市的繁华地带，周边高层、超高层建筑物密集，地下管线错综复杂，施工地带交通繁重。所有这些对基坑的开挖变形非常敏感，施工过程中稍有不慎即会导致很重大的社会影响和经济损失。所以，必须在地铁深基坑施工过程中对地铁周边建筑物进行沉降观测、对支护结构或土体进行水平位移监测，对支撑体系进行轴力测控工作等。但是仅仅有施工中的监测工作是远远不够的，因为监测属于事中控制，如果等到监测值达到控制值时再寻求解决变形值过大的办法就已经太晚了。从施工方案的优化等角度来讲，还必须进行事先控制，这就要求预先要对变形值的发展情况做出模拟或预测。对深基坑工程施工变形计算的主要方法有安全系数法、经验公式法、数值方法（包括正分析和反分析）、地层损失法、系统分析等方法，到目前为止，以上各种方法在实际工程中均有应用。对于大型复杂的深基坑工程，则以数值方法为主。但由于岩土介质的如下特殊性和传统数值方法的局限性，使得计算结果往往与实际情况有较大出入，甚至相差许多倍：（1）岩土体是一个多相、非均质、各向异性的地质体，影响深基坑变形的因素复杂多样，需要处理的信息量很大，而所获得的数据有时又是有限而片面的，不仅是输入给模型的基本参数没有很好的定义甚至没有明确的物理含义，而且很少测量是真正完全有效的。由于参数给不准，就无法获得足够的数据用于理论分析和数值模拟。（2）岩土体的变形破坏特征极其复杂，而且大多是高度非线性的，尤其是人类对岩土体在深基坑开挖条件下的变形破坏机理的理解还不透彻，无法建立能反映真实情况的本构模型，不得不在特定条件下进行假设，套用已有的理论和定理进行处理，致使分析结果常常与实际出入很大。（3）岩土体是一种不确定系统，深基坑工程中既有客观上的不确定性，也有主观上的非确定性。由于客观上的这些不确定性，加上对岩土体变形破坏机理认识不深，导致了理论分析和模拟主观上的非确定性，如计算模型、计算参数的选取、计算的假定、简化、信息描述、测量精度以及设计施工数据与信息不足等。2燕塘站深基坑工程施工与支护燕塘站位于广汕路与燕塘小区燕兴路的交叉口处，为三、六号线换乘站。三号线燕塘站沿燕兴路设置，南接广州火车东站，北连梅花园站，呈南北走向，六号线燕塘站与三号线燕塘站垂直设置，西接天平架站，东连天河客运站呈东西走向。站地周围地形高差起伏较大，房层密集，且线路受控因素较多。如图1。图1工程平面位置燕塘站设计里程范围为YCK0-500.525至YCK0-631.525（三号线），YCK20+788.979至YCK20+874.579（六号线）。站区周边场地极为紧张，而且路面高差起伏较大，地面高程约27.5m～41m，最大高差达6～7m。地貌形态为低山丘陵地貌。地形西部高，东部低平。周围建筑物较为密集。由于三号线线路标高不能抬高，结合地形情况，三号线在下，六号线在上，且正十字相交。车站方案采用明、暗挖结合的工法。三、六号线换乘节点以北部分、六号线部分和三号线南端竖井部分采用全明挖工法；三号线其余部分采用暗挖工法。三、六号线之间为岛式换乘关系。三号线车站有效站台中心里程为YCK0-567.000，车站设计起点里程为YCK0-500.525，车站设计终点里程为YCK0-631.525；六号线车站有效站台中心里程为YCK20+830.500，车站设计起点里程为YCK20+788.979，车站设计终点里程为YCK20+874.579。三号线车站总长度、宽度、高度分别为131m、26.8m、28.22m；六号线车站长度、宽度、高度分别为85.6m、18.8m、15.03m。主体建筑面积达13320.1m2。明挖主体采用地下墙+内支撑围护，采用明挖法进行基坑开挖、结构顺筑施工，暗挖为矿山法开挖。附属结构部分与主体合建，部分采用钻孔桩围护，明挖施工。附属结构出入口、通道采用明挖法进行施工。2.2燕塘站施工现场周边环境燕塘站周边建筑物主要有东北角的燕侨大厦（30层办公楼，地下室外扩较大）；东南角的粤垦华资大厦（6层办分楼）、粤军第一纪念碑、金燕大厦（12层办公楼）；西南角的华悦酒店（8层）、天鸿阁（24层住宅楼）、燕岭大厦（16层酒店）；西北角主要为燕岭居住小区，房屋多，且密集，基本为多层砖混住宅楼。地下管线主要沿燕岭路和燕兴路分布。燕岭路下的管线主要沿道路两侧，主要分布有污水管、排水管、煤气管、电力管、电信管等，埋深0.31～2.87m不等，且数量很多；燕兴路下的管线主要分布有排水管、煤气管、电力管、电信管等，埋深0.16～1.78m不等，且数量较少。交通状况较复杂。燕岭路东接过境广汕公路，并设有上下高架桥的匝道，桥墩密布，桥墩跨距一般为25m左右。站位所处的燕岭路段现状为路宽60米的双向10车道城市主干道，车流量大，交通密集，规划为60米宽，广汕公路上有一人行天桥横跨（规划部门要求目前保留天桥），燕兴路段为15m，现状为小区内部道路，规划为15m道路。图2为施工现场照片，该照片能部分反映施工现场周边的复杂环境。图2施工现场全视照片2.3燕塘站工程地质条件2.3.1区域地质特征燕塘站区域土反映的地层岩性，上部覆盖层主要为第四系全新统和上更新统地层；下伏为燕山四期侵入岩（γ53-1），分布稳定，厚度较大，主要岩土性特征如下：（1）第四系（Q）：包括全新统（Q4）和上更新统（Q3），全新统由人工填土（Q4ml），上更新统为冲积-洪积砂层（Qal+pl）、上更新统（Qal+pl）及残积土层（Qel），缺失中更新统和下更新统。（2）侵入岩（γ53-1）：燕塘站基岩为中生界燕山四期侵入岩，岩性主要为花岗岩，中粗粒结构，块状构造。2.3.2工程地质燕塘站地貌形态为剥蚀残丘和山间冲洪积洼地，地形总体表现为西部高，东部低且地形较平坦，地面标高27.10～33.85m，高差6.75m。工程地质评价为较复杂。根据勘察揭露各岩土层的分布规律、岩土特征、物理力学性质等特点，各岩土层的工程特性如下。人工填土层（Q4ml）<1>：局部分布，力学性质差，强度低，欠固结，工程性能差，地基承载力低，承载力特征值fak＜70kPa。本层进行标准贯入试验1次，实测击数5击。分布于地表，共有25个钻孔揭露，层厚0.50～5.50m，平均层厚2.29m。（2）冲积-洪积粉细砂层（Q3+4al+pl）<3-1>：层位分布不稳定，稍密～中密状，力学性质差，工程性能较差，承载力特征值fak=140kPa；性能一般。本层进行标准贯入试验2次，实测击数19～23击，平均击数21击。（3）冲积-洪积中粗砂层（Q3+4al+pl）<3-2>：呈灰白、灰黄色，土性为中砂，饱和，层位分布不稳定，稍密～中密状，级配较好，颗粒成份为石英质，含少量粘粒。本层零星分布。力学性质较差，工程性能较差，承载力特征值fak=180kPa；性能一般。冲积-洪积粉质粘土层（Q3al+pl）<4-1>：分布范围广，层位较稳定，力学性质不均匀，强度变化大，属中等偏高压缩性土，工程性能一般，承载力特征值fak=180kPa；性能中等。主要物理力学性质指标：含水量W=33.3%，天然密度ρ=1.82g/cm3，孔隙比e=0.840，塑性指数Ip=17.4，液性指数IL=0.38，压缩系数a0.1-0.2=0.431MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=4.92MPa，凝聚力C=16.8kPa，内摩擦角Φ=15.50o。。（5）河湖相淤泥质土层（Q3al）<4-2>：呈灰黑色，土性以淤泥质土为主，饱和，软塑状，属高压缩性土，工程性能差，基本承载力σ。=50kPa；性能差，为软弱下卧层，应进行软土处理。（6）残积土层（Qel）<5H-1>：土性为砂质粘性土，可塑状，粘性差，具遇水软化、崩解特点。主要物理力学性质指标：含水量W=32.8%，天然密度ρ=1.77g/cm3，孔隙比e=1.028，塑性指数Ip=14.6，液性指数IL=0.39，压缩系数a0.1-0.2=0.504MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=4.03MPa，凝聚力C=14.3kPa，内摩擦角Φ=20.40o。基本承载力σ。=200kPa；性能较稳定。（7）硬塑状花岗岩残积土层（Qel）<5H-2>：土性为砂质粘性土，硬塑状，粘性差。主要物理力学性质指标：含水量W=32.4%，天然密度ρ=1.78g/cm3，孔隙比e=0.902，塑性指数Ip=13.7，液性指数IL=0.23，压缩系数a0.1-0.2=0.48MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=4.2MPa，凝聚力C=14.6kPa，内摩擦角Φ=24.00o。本层分布广泛，层位较稳定，力学性质较好，遇水软化、崩解，强度降低，属中等压缩性土，工程性能较好，基本承载力σ。=250kPa；性能较好。（8）岩石全风化岩（γ53-1）<6H>：原岩组织结构已基本破坏，但结构尚可辨，岩芯呈坚硬土柱状，以砂质粘性土特性为主，遇水易软化、崩解。主要物理力学性质指标：含水量W=25.6%，天然密度ρ=1.86g/cm3，孔隙比e=0.799，塑性指数Ip=13.4，液性指数IL=0.07，压缩系数a0.1-0.2=0.446MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=4.02MPa，凝聚力C=17.8kPa，内摩擦角Φ=21.70o。承载力特征值fak=350kPa；性能较好。（9）岩石强风化岩（γ53-1）<7H>：风化强烈，原岩组织结构大部分风化破坏，但原岩结构清晰可辨，岩石风化裂隙十分发育，风化不均，岩芯上部多呈半岩半土状，下部多夹碎块，具遇水易软化、崩解特点。主要物理力学性质指标：含水量W=23.9%，天然密度ρ=1.88g/cm3，孔隙比e=0.769，塑性指数Ip=12.6，液性指数IL=0.06，压缩系数a0.1-0.2=0.452MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=4.46MPa，建议凝聚力C=30.0kPa，内摩擦角Φ=25o。属中等压缩性～低压缩性土，工程性能好，基本承载力σ。=500kPa；性能好，具崩解性，作桩端持力层时应注意防水。2.3.3水文地质（1）地下水位。地下水位的变化受地形地貌、赋存条件、补给及排泄方式等因素影响，燕塘站地形有起伏，地下水位受地形变化影响明显，勘察期间揭露地下水稳定水位埋深为1.90～6.50m，标高为23.68～27.55m。每年5～10月为雨季，大气降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降雨减少，地下水位随之下降，根据区域水文资料，地下水位年变化幅度为2.50～3.20m。（2）地下水类型。地下水类型按其赋存方式可分为：第四系松散层孔隙潜水和基岩风化裂隙微承压水。2.3.4主要地质问题软土震陷。沿线软土层为第四系冲积—洪积淤泥质土层<4-2>，本站呈零星分布，层厚1.20～3.70m，淤泥质土具含水量高，孔隙比大，压缩性高，抗剪强度低，灵敏度高的特点，其主要物理力学指标：含水量57.0%、压缩模量2.66MPa、粘聚力12.1kPa、内摩擦角8.5°、有机质含量4.17%。由于该特性，当发生震动时，土层结构极易被破坏，易发生压缩变形导致基坑失稳，地面沉降和震陷。该土层对明挖施工有一定影响，可能产生基坑侧壁变形，易产生压缩变形和地面沉降及引起地面建筑物变形。（2）砂土地震液化。本站局部揭示有冲积～洪积<3-1>粉细砂及<3-2>中砂层，其液化等级初步判别“轻微”。（3）花岗岩残积土。本站广泛分布，埋藏深度一般较小，层厚较大，具有湿水软化、崩解的特性，这种土层特性与地下水关系密切，遇到水浸泡时，土层会迅速软化和崩解的特性就十分明显，因此对工程施工尤其是矿山法暗挖施工有显著不利影响。（4）人工填土。场地内分布的填土层主要为素填土和杂填土两个类型，其成分复杂、分布不均、高压缩性低强度的特点，易发生压缩变形和流土现象，在基坑开挖和降水施工中易造成坑壁失稳坍塌，地面建筑由于地基不均匀，产生变形开裂，在施工中应引起重视。2.4燕塘站深基坑工程特点分析（1）施工区域周边环境复杂。本标段地处繁华闹市区，燕塘站站址位置主要有燕塘小区物业公司办公楼（2～3办公楼），其周边物业情况大多数均为已建商务办公、酒店和居住小区。按站址位置周边建筑物主要分布为东北角有燕侨大厦（30层办公楼，地下室外扩较大）；东南角有粤垦华资大厦（6层办分楼）、粤军第一纪念碑、金燕大厦（12层办公楼）；西南角有华悦酒店（8层）、天鸿阁（24层住宅楼）、燕岭大厦（16层酒店）；西北角主要为燕岭居住小区，房屋多，且密集，基本为多层砖混住宅楼。（2）施工场地狭小、工作协调量大。本标段可供利用的施工场地少。周围环境对施工的干扰大，施工中既要保证临近建筑物、构筑物及管线的安全，又要进行交通疏解，尽量不影响交通。（3）工程位于闹市区、安全文明施工要求高。（4）燕塘站节点处基坑稳定性差、三号线基坑开挖深度大。车站三、六号线节点处基坑围护墙接头多，对施工质量要求高，而且由于三、六号线基坑深度不同，四个拐角稳定性差，若处理不当，有失稳的可能。且西北角节点处拟设置大型塔吊，利用地下墙作基础对地下墙的安全有一定影响，开工前需要进行计算，必要时采用加强措施。六号线基底的小基坑为锚索支护，基底为斜坡状，总之这些均为安全质量控制的重点。（5）广州地处南方降雨量大，地下渗漏水及防排水对施工影响较大。广州降暴雨的概率及雨量都较大，地下渗漏水及防排水对深基坑明挖施工车站的影响较大，在施工过程中需采取有效的措施确保基坑及其围护结构的施工安全。（6）矿山法隧道部分断面处在上软下硬的围岩中，施工难度大。（7）工程量大、结构复杂、工法工艺多、工期紧。燕塘站为三、六号线“十”字型换乘站，三号线车站为地下四层结构，六号线为地下两层结构；车站设有3个人行出入口通道及3组风道风亭，三号线为明挖和暗挖相结合的车站，工程量大，结构复杂。整个工程上有明挖顺筑法、矿山暗挖法以及地下连续墙工艺、旋喷桩、钻孔桩、袖阀管注浆、大管棚、锚索、钢管桩、钢板桩、钢支撑、混凝土支撑、房建、给排水、配电等多种工艺，工序转换频繁、前后相互制约，工期非常紧迫。（8）对管线和临近建（构）筑物的监测和保护。由于基坑开挖和暗挖隧道施工会对地层产生扰动，有可能引起地表、附近建筑物变形或沉陷，危及附近建筑物的安全，因此本工程必须进行监测，及时布设观测点。对危及附近建筑或结构安全的明暗挖施工，进行地表沉陷、变形和连续收敛位移、沉降、钢支撑轴力测试、临近建筑物沉降观测等的监控量测。基坑施工时要严格控制桩体位移，以防止可能发生的挤土作用引起的周边建筑物偏移。对暗挖工程进行地表沉陷、变形、支护拱部下沉及腰部收敛、结构应力应变监测。通过布设的监测点，监测建筑物及结构的变形值，该变形值不得超过相应规范的允许值。2.5燕塘站深基坑工程明挖部分施工与支护六号线在上浅埋，为线间距13米的标准岛式站台车站，沿六号线明挖部分为二层；三号线在下深埋，线间距为20米，部分明挖为四层，部分暗挖。同时结合三号线活塞风井的设置在南端设一明挖竖井。地下一层为三、六号线站厅层，地下二层为六号线站台层，地下三层为换乘平台层，地下四层为三号线站台层。明挖段采用“整体围护、局部降水辅助、竖向分层、以三号线为主，六号线为辅”的方法进行施工。该站三号线南端区间为矿山法施工，北端区间为盾构法施工。因此，车站北端设置盾构吊出井。六号线两端区间为盾构法施工，车站按盾构过站要求设计。围护结构地下连续墙采用液压抓斗槽壁机辅以冲孔桩机成槽，机械吊装钢筋笼，水下灌注混凝土。内支撑第一道采用钢筋混凝土支撑，第二道～第六道采用钢管支撑（其中第四、六道需进行倒撑施工）。基坑土方明挖部分按“竖向分层、逐层开挖、逐层支护”的方式进行施工。采用反铲挖掘机分层接力开挖，每层开挖到支撑下500mm后停止开挖，及时架设钢管支撑并施加预加力后再进行下一层的开挖。明挖部分土石方采用长臂挖掘机在基坑外挖装，深层土方开挖按台阶接力的方法将土方转至地面自卸汽车装车外运,不能直接运至地面通过小型挖机倒运至端头，通过塔吊和履带吊提升出土。其中，强风化石方采用风镐松动、小型挖掘机挖装；中风化石方开挖采用液压锤破碎，反铲装运。主体结构均按“竖向分层、水平分段、逐层由下往上平行顺筑”进行施工。主体结构分段长度控制在24m以内。明挖基坑开挖施工严格按“竖向分层、由上而下、先撑后挖、分层开挖”的原则进行施工，土方采用反铲挖掘机分层开挖，石方开挖采用液压锤破碎为主，分层控制爆破为辅，反铲挖掘机装碴，反铲接力提升至地面装车外运为主，吊机垂直提升为辅，每层开挖到钢管支撑下500mm后停止开挖，及时架设钢管支撑并施加预加力后再进行下一层的开挖。开挖作业顺序：基坑上层土方开挖施工根据临时钢管支撑的分布情况及反铲挖掘机的性能，采用反铲挖掘机由西向东接力开挖的方式，每层开挖高度根据支撑高差而定，以支撑标高下50cm作为每层开挖分界线。根据本工程地质资料可知基坑土质地层大约深10m左右，上层土方拟分两层进行开挖。待围护结构、墙顶冠梁及第一道钢筋砼支撑完成后，分台阶组织土方开挖，每个台阶各设一台反铲挖掘机同时开挖，土方接力挖到运输便道的自卸汽车上.挖土至自卸汽车的过程：第一台反铲置于土石交界面上一定高度台阶，挖掘岩层以上土体，挖土甩放在该层台阶后部，由顶层台阶反铲接力，并负责装车；分层分段对称进行土方开挖，基坑两侧预留三角土护坡，每层台阶的长度，根据机械开挖作业要求，控制在8m左右。下台阶剩余土体无法利用台阶接力式开挖的，采用反铲挖掘机装土配合基坑上部龙门吊垂直运输提升至地面临时弃土点或直接卸入自卸汽车外运至弃土场。明挖部分主体围护结构三号线采用1000mm地下连续墙，六号线采用800mm地下连续墙，连续墙深度为37m（17）左右，入岩深度在6m左右。连续墙采用七道（六号线三道）支撑以维护地下连续墙稳定和安全，第一道支撑采用700x800钢筋砼支撑，支撑支顶在连续墙顶冠梁上，平均间距为6m，局部有调整；二～四道为φ600、t=14mm钢管内支撑；五、七道为φ600、t=14mm钢管内支撑，第六道撑为钢筋混凝土撑，平均间距6m，支撑支顶在钢筋混凝土围檩上。三号线、六号线支撑平面见图4。标准断面围护结构剖面分别见图5、图6。图3三号线基坑开挖剖面三号线南端约50米采用矿山法单跨马蹄型复合式衬砌结构，北端采用明挖顺作四层三跨钢筋混凝土箱体结构；六号线车站为地下两层两跨钢筋混凝土箱体结构。车站明挖部分的底板、中板、顶板均为梁板体系。梁板支座处在满足各专业限界要求的前提下加腋。六号线车站中心部位覆土厚约4.4m，三号线车站中心部位覆土厚约3.3m。图7是施工现场全视照片，能较清晰地反映明挖部分布置情况。图5三号线标准断面围护结构剖面图4支撑平面图5三号线标准断面围护结构剖面图6六号线标准断面围护结构剖面图7施工现场全视照片2.6燕塘站暗挖部分及附属结构施工与支护（1）工程概况三号线南端为暗挖隧道，其中A1断面长41.2m，A2断面长8.35m，C断面长20.25m。另外左右线间设有两个横通道，长度分别为9.4m、4.7m。共设三处出入口，分别沿广汕公路和燕兴路设置，其中I号出入口设于燕兴路与燕岭路交界处，邻近广汕公路布置，出口位于六号线东端上方，退缩道路红线大于3.0m，且按无障碍出入口要求设置；II号出入口设置于广汕公路和燕兴路交叉路口，出口位于三号线南端暗挖隧道的上方。III号出入口设于燕兴路西侧，伸入燕塘小区内部。按照消防疏散要求，在三号线车站南北两端各设一个紧急疏散安全出口，直达地面。深基坑采用排桩支护，排桩采用φ1000钻孔桩，桩距1150，桩间采用φ500单管旋喷桩止水，插入深度一直到桩底。横向支撑采用直径φ600的钢管支撑，壁厚为12，钢围檩采用2I45a，钢材为Q235。施工时应先对地基进行加固处理后，再进行开挖施工。地基加固采用袖阀管注浆1000×1000梅花布置,加固范围为基坑底以下3.5米，进入6H层约3m，见图8。图8出入口围护结构示意图8出入口围护结构示意（2）车站暗挖段施工车站暗挖隧道地段采用超前小导管注浆超前加固；车站暗挖隧道地段在与建筑物基础近接隧道一侧时设超前锚杆支护。施工时开挖支护按照“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”的原则进行。车站暗挖隧道主要采用“CRD”工法、台阶法进行开挖支护，硬岩段采用钻爆法开挖，小反铲装车，无轨电动车洞内运输，井架提升。隧道上部围岩较软时采用人工开挖，下部反铲直接开挖装车，当下部局部较硬时更换反铲为液压锤破碎岩石。支撑采用钢格栅+纵向连接筋+网喷砼支护体系。（3）竖井（A风井）施工竖井为三号线A端风井，采用明挖法施工。竖井采用地下连续墙围护结构。地下连续墙采用液压抓斗槽壁机辅以冲桩机进行施工，砂层地段采用搅拌桩进行土层改良处理。竖井土方采用反铲挖掘机分层进行开挖，石方采用松动爆破进行开挖，机械装碴，自卸汽车外运弃碴，开挖一层，支护一层，采用现浇钢筋混凝土支撑+环框梁内支撑系统。土方采用反铲开挖装入土斗，井架提升卸至临时弃碴场堆放，再集中用专用碴土车装碴外运。（4）燕塘站明挖三、六号线的协调地下连续墙施工，配一台槽壁机和十四台冲孔桩机，槽壁机主要安排用在每幅连续墙前期地质土层条件较好的阶段施工，冲孔桩施工主要用于槽壁机难以施工的地层施工，主体结构施工首先施工三号线南端四层结构，为暗挖尽快提供工作面。配备板模及支架四套、墙模及支架二套。由南向北施工三号线主体。六号线自西向东施工主体，配备板模支架两套，侧墙模两套；后期稍作修改后调到三号线施工。3燕塘站围护结构施工车站明挖段连续墙施工：地下连续墙施工采用跳槽逐幅施工，采用液压抓斗槽壁机配合冲孔桩机成槽，入岩段采用冲孔桩机成槽，槽段开挖时制备优质膨注土制作泥浆护壁，钢筋笼吊装采用履带式起重机，双导管水下灌注混凝土。考虑基坑开挖时地下连续墙在外侧土压力作用下会向内位移和变形，为确保后期基坑结构的净空符合要求，地下连续墙施工时中心轴线外放50mm。墙体间采用“工”字钢接头。冠梁、挡土墙、压顶梁施工：地下连续墙顶均设置冠梁，将连续墙连接为整体，在绑扎钢筋的同时将预埋件及时预埋。冠梁采用930×1800×18mm厚夹板支模，现场绑扎钢筋，商品混凝土人工现浇，插入式捣固器振捣密实，冠梁施工随连续墙施工进度分段施作，施工缝与连续墙接缝错开。第一道钢筋混凝土撑与冠梁同时施工，采用930×1800×18mm夹板支模，与冠梁混凝土同时浇注。挡土墙施工方法同冠梁。车站顶板防水层及其保护层施工结束后，沿车站两侧连续墙纵向施工两条抗浮压顶梁，先用风镐凿毛与围护结构相接面，然后进行压顶梁钢筋、模板及混凝土施工。施工方法及技术措施同冠梁施工。内支撑安装与拆除。本工程车站明挖基坑支撑系统除第一层采用700mm×800mm的钢筋混凝土支撑，其它均采用钢管支撑，二~四层采用φ600、t=14mm钢管支撑，五、七层采用φ600、t=14mm钢管支撑，第六道为混凝土支撑。斜撑转角处围囹采用钢筋混凝土围囹，对撑部位围囹采用钢围囹。六号线共设四道支撑。为减小基坑扩大端处支撑的跨度，在基坑中部设临时型钢梁。型钢梁采用I63a型钢，与型钢立柱焊接支撑。型钢立柱采用冲击成孔，孔径1200mm。型钢立柱在成孔后，整体吊装型钢入孔，再灌注基础混凝土。立柱与围护结构同步进行施工。明挖段第一道钢筋混凝土支撑随冠梁一起施工，随着基坑内土方开挖，进行分段、分层的施作二~六层钢筋混凝土围囹、钢筋混凝土板撑，焊接横担梁托架，采用移动式龙门吊起吊、反铲配合人工架设横担梁和钢管支撑，采用两台100T的千斤顶施加支撑轴力。钢筋砼支撑随冠梁施工同时施工，振动锤破除砼地面，基坑上层土方开挖到钢筋混凝土支撑底标高时，人工修整基底、夯实，施工砂浆土模（跨中预留一定的预拱度）。钢筋与冠梁一起绑扎，且支撑钢筋与冠梁或柱钢筋焊接。再安装两侧模板，用钢管支架加固。输送泵泵送入模浇注混凝土。施工工艺和冠梁相同。钢管内支撑安装。钢支架采用长度分别为650mm、760mm和740mm的三节∠75×8的角钢拼焊而成，焊好后的钢支架应保证两直角边相互垂直，并有足够的稳定性，不得出现歪扭、虚焊现象。图9和图10分别为六号线及三号线的围护结构施工现场照片。

图9六号线围护结构施工现场照片a.俯视图；b.基坑内视图图10三号线围护结构施工现场照片（基坑内视）4燕塘站深基坑工程施工期现场监测燕塘站基坑深度18～32m，为大型超级深度基坑。该基坑南北两侧分别为燕侨、燕岭大厦，东侧为交通繁忙的广汕公路，保证基坑安全十分重要。为了确保基坑周边建、构筑物和基坑施工安全，在基坑开挖施工过程中必须按规范及设计要求，对基坑支护结构及基坑边坡土体进行变形和应力监测，适应信息化施工的要求。4.1基坑施工监测目的及工作内容由于基坑开挖、降水等施工对地层产生扰动，有可能引起围护结构失稳，周围地表、附近的多层民用建筑物、道路、邻近管线的变形和沉陷。该基坑工程开挖必须进行施工监测，以确保围护结构稳定，周围地表、建筑物、管线、作业人员和居民的安全，并根据监测成果，及时反馈信息、指导施工。⑴预测基坑及结构的稳定性及安全性，保证整个工程安全。⑵根据监测成果，进行信息化施工，优化设计，使围护结构达到优质、安全、经济合理，施工快捷的目的。⑶积累工程实测资料，为在类似工程地质条件下的工程提供技术数据和工程经验，降低工程造价，基坑监测与设计、施工的关系如图11所示。图11施工与监测关系设计施工施工监测设计、施工合理性信息化施工按规范及设计要求，燕塘站基坑施工监测内容包括地下连续墙体侧向变形、围护结构顶水平位移、基坑内支撑轴力、基坑周边地下水位、基坑周围建构筑物沉降、裂缝及变形、基坑内临时砼支撑点沉降、土体侧向变形等项目，具体的监测工作量见下表1及表2。表1说明：a.围护结构施工前做好场地现状调查、记录、拍照、录像等；b.变形观测水准基点设在场地四角不受基坑施工影响区域，按工程测量规范（GB50026）的要求设置并精确测定；c.观测点初始值应在基坑开挖前测取；d.当工程出现危险征兆时，应增加监测频率。表2燕塘站监测项目4.2测点埋设及监测说明基坑监测剖面见图12及13。4.2.1连续墙侧向变形依据施工进度，将带有十字定向导槽的测斜管预埋在连续墙中，十字定向导槽一边垂直指向连续墙边线，管埋深大于连续墙深度，埋设时将测斜管在现场组装后绑扎固定在连续墙钢筋笼上，随钢筋笼一起下到孔槽内，并将其浇注在混凝土中，浇注之前应封好管底底盖并在测斜管内注满清水，防止测斜管在浇注混凝土时浮起，并防止水泥浆渗入。量测时将测头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上，缓慢下至孔底，量测至孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔一定距离测读一次，每次测量时，应将测头稳定在某一位置上。测量完毕后，将测头旋转180度插入同一导槽，按以上方法重复测量。量测测量的各测点应在同一位置上，此时各测点的两个读数应是数值接近、符号相反。初始值取开挖前最后一次量测值，测斜管孔口需布设地表水平位移测点，以便必要时根据孔口水平位移量对深层水平位移量进行校正。量测频率原则：a）.各项目在基坑开挖前测初值；b）.一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段，间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测。c）.当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；d）.当大雨、暴雨或基坑边界条件改变时应及时监测；e）.当有危险事故征兆时，应连续观测。总测点数为30个，最大水平位移极限值为30mm。图12三号线基坑监测标准剖面图13六号线基坑监测标准剖面4.2.2连续墙围护结构顶部水平位移连续墙围护结构顶部水平位移监测元件为自制的测量标志，依据施工进度，在基坑支护结构的顶部安置测量标志，然后采用全站仪按设计频率进行量测。测点布置见图14。图14连续墙围护结构顶部水平位移测点布置连续墙围护结构顶部水平位移主要采用全站仪量测，在一个测区内，应设3个以上基准点，基准点要设置在距基坑开挖深度3倍距离以外的稳定地段。围护结构顶的的水平位移监测可用视准线法，沿着欲测试基坑边线设置一条视准线，在该线的两端设置基点A、B，在基线上沿基坑边线按照需要设置若干测点。当施工场地狭小，施工障碍物较多时，可用前方交会法，在距基坑一定距离的稳定地段设置一条交会基线，或者设置两个或多个工作基点，以此为基准，用交会法测出各测点的位移量。量测频率原则：a.各项目在基坑开挖前测初值；b.一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段，间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测。c.当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；d.当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；e.当有危险事故征兆时，应连续观测。总测点数为30个，最大水平位移极限值为30mm。4.2.3支撑轴力燕塘站基坑共有105个内支撑测点，每层支撑测点布置详细情况见图15。图15各监测项目测点布置内支撑有钢管支撑和钢筋混凝土支撑2种。对于钢筋混凝土支撑轴力，采用钢筋应力计量测轴力。依据施工进度埋设，在钢筋混凝土支撑施工时预埋钢筋应力计，每个断面预埋设4只钢筋应力计。对于钢支撑轴力，在每道支撑一端部安装3只表面应变计进行测量。应变计安装在支撑结构的中点位置。按监测频率测得每道支撑各个应变计的应变后，支撑应变取各个应变计测量值的平均值，支撑应变乘以截面刚度得到内置支撑轴力测量值。量测频率原则：a.各项目在基坑开挖前测初值；b.一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段，间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测。c.当支撑轴力接近或者超过设计值时，应加密观测，同时通知有关单位；d.当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；e.当有危险事故征兆时，应连续观测。总测点数为105个。4.2.4地下水位测点布置详细情况见图14、图15。地下水位观测井的埋设方法为：用钻机钻孔到要求的深度后，在孔内埋入滤水塑料套管，管径约90mm。套管与孔壁间用干净细砂填实，然后用清水冲洗孔底，以防泥浆堵塞测孔，保证水路畅通，测管高出地面约200mm，上面加盖，不让雨水进入，并做好观测井的保护装置。地下水位监测可采用钢尺水位计，钢尺水位计的工作原理是在已埋设好的水管中放入水位计测头，当测头接触到水位时，启动迅响器，此时，读取测量钢尺与顶管的距离，根据管顶高程即可计算地下水位的高程。对于地下水位比较高的水位观测井，也可用干的钢尺直接插入水位观测井，记录湿痕与管顶的距离，根据管顶高程即可计算地下水位的高程，钢尺长度需大于地下水位与孔口的距离。量测频率原则：a.各项目在基坑开挖前测初值：b.一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段，间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测。c.当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；d.当有危险事故征兆时，应连续观测。4.2.5基坑周围地面、建筑物变形本基坑周围地面、建筑物变形监测包括：建筑物、广汕路高架桥、广汕路人行天桥和市政管线的沉降、倾斜和裂缝监测，测点布置详细情况见图15。根据现场情况及管线部门要求，布设观测点测量标志，水平和竖向位移观测共用，在基坑开挖前埋设并测取初始值。水平位移观测采用Ⅰ级全站仪，即威特T2经纬仪加徕卡DI2002测距仪，竖向位移观测采用DS1精密水准仪，铟瓦水准尺。量测频率原则：a.各项目在基坑开挖前测初值；b.一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段，间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测；c.当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；d.当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；e.当有危险事故征兆时，应连续观测。4.2.6砼临时支撑点沉降观测砼支撑跨中的立柱顶部布设6个观测点，测点布置详细情况见图14、图15。采用DS1精密水准仪，用高精度水准尺进行沉降观测。量测频率原则：a.各项目在基坑开挖前测初值；b.一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段，间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测。c.当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；d.当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；e.当有危险事故征兆时，应连续观测。总测点数为30个，最大水平位移极限值为30mm。4.2.7土体侧向变形基坑周边布置了7个土体测斜孔，测点布置详细情况见图15。选择靠近围护结构的周边土体，采用测斜孔观测，同一孔测点间距0.5m。采用测斜仪、测斜仪读数器，观测方法及测斜管预埋同连续墙侧向变形。采用专用塑料硬管，其抗弯刚度应适应被测土堆载的水平侧向位移，测斜管内十字导槽应顺直，管端接口密合。测斜测量是将测斜仪探头导轮卡置于预埋测斜导管的十字导槽内，从底部每隔0.5m依次测读,并通过数据处理计算求出不同深度处土体的水平位移。测斜管埋设要点：a.埋设位置应按试验设计经测量确定，一般设在观测断面坡脚外约2m处；b.采用钻孔埋设，钻孔垂直偏差应小于1.5%，并无塌孔、缩孔现象存在，软土层应采用泥浆护壁；c.测斜导管埋置前，应按设计用螺钉进行预组装：导管底部用底盖封住，用外接头连接导管至大于埋设长度约0.3m：再根据钻架高度将预装好的导管从接头处撤卸分段备用；d.测斜导管埋设时，按预装顺序从底部分段依次埋入，相邻两段沉降测量导管随埋随接，并及时灌水入导管内，直至将导管插入孔底就位；e.调整测斜导管内十字槽方向与观测断面方向一致后，安装导管顶盖，并在导管周围回填粗中砂，完成测斜导管的埋设工作；f.用水泥砂浆固定观测盒，对孔口进行长期保护；g.待孔侧土回淤稳定后，连续测读数日，稳定读数作为初始读数。量测频率原则：a.各项目在基坑开挖前测初值；b.一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段，间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测；c.当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；d.当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；e.当有危险事故征兆时，应连续观测。总测点数为30个，最大水平位移极限值为30mm。4.3基坑监测周期和注意事项观测周期、次数确定的原则：各项目在基坑开挖前测初值。一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段，间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测。当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；当大雨、暴雨或基坑荷载条件改变时应及时监测；当有危险事故征兆时，应连续观测。根据工地现场施工情况，具体测量次数、测量时间可根据现场工程进度和测量反馈进行调整。施工期间要进行全过程观测，各项监测工作的监测周期根据施工进程确定，一般情况下间隔时间不宜超过3天，在开挖阶段间隔时间不宜超过1天，特殊情况下一天两测，具体频率科采用监测设计技术要求进行。当变形超过有关标准、场地条件变化较大或周边临近建筑物及设施出现异常时，应加密监测。当有危险事故征兆时，则需要进行连续监测。监测实施过程中，监测单位可根据现场情况，提出补充修正意见，经监理、设计和施工单位共同研究后酌情予以变更。变形观测中应注意的问题：（1）首次观测成果是各周期观测的起始值，应具备比各观测周期成果更准确、可靠的观测精度，宜采用适当增加测回数的措施。（2）应定期对使用的基准点或工作基点进行稳定性检测，以确保监测数据的可靠性。当对变形成果发生怀疑时，应及时进行检核。（3）观测前，对所用的仪器、设备，必须按照有关规定进行校核，并作好记录。（4）固定观测人员，使用同一仪器、设备、观测路线和方法。（5）尽可能在基本相同的环境和条件下施测。（6）原始记录应说明观测时的气象情况、施工进度和荷载变化，以供稳定性分析参考。4.4施工安全判别根据监测内容，本工程选用围护结构（土体）位移及钢支撑轴力两项设定预警值，作为围护结构施工安全判别标准。记F＝实测值/容许值，则F>1时为危险；1>F>0.8时应引起注意；F<0.8则为安全。当安全性为注意时，加大观测次数，当安全性为危险时，通知施工方立即停止对结构不利的施工行为，随时监测，并及时召集设计、施工及监测等单位进行分析，对可能出现的各种情况作出估计和决策，并采取有效的措施，不断完善与优化下一步的设计和施工。4.5监测数据的整理和分析根据各物理量的变化过程曲线，划分急剧增长段、缓慢增长段及基本稳定段，判断其稳定程度及提出对下部施工预报的意见。实测资料经过分析后，确定各物理量的绝对值，变化速度等指标，作为判断稳定的标准值。经过相关分析，找出各物理量和时间进尺的关系，推算各物理量随开挖进尺、时间推移的变化趋势。每天应提交一份观测成果，每月作一次资料分析，并提交施工监测月报。整编成果应考证清楚、项目齐全、数据可靠、方法合适、图表完整、说明完备。施工监测报告应包括工程情况说明，巡检和仪器施工监测情况说明，施工监测资料分析结果，观测对象工作状态及改进意见等。（1）位移量测的数据处理分析对外业量测的数据进行整理，主要是检查外业记录，包括观测断面及观测点编号、观测时间、观测断面与开挖掌子面的距离等等。对采用收敛计进行量测的还应对观测值作温度改正，然后计算断面两测点间收敛值，测点绝对位移值。根据每次的量测结果主要绘制位移量随时间变化曲线。由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的曲线总是上下波动和不规则的，必须经过处里才能获得合理的典型曲线，通常采用回归分析的方法，得出相应的函数式。（2）应力量测的数据处理分析应力量测的数据处理与位移量测的数据处理方法基本一样。首先对量测数据进行整理，计算出各时刻应力、压力，绘制应力、压力与时间的关系曲线。对应力、压力急剧变化的正常情况，用回归分析得出应力、压力随时间变化函数关系式，预测其极限值。如有应力、压力急剧变化的情况应及时报警。4.2地铁车站新型盖挖法临时路面体系施工技术1工程背景为了解决交通与地铁车站建设的矛盾以及解决基坑开挖变形控制问题，国内外经常采用盖挖法或类似盖挖法的工艺。目前国内外类似工法主要有以日本为代表的日本盖挖法、军用梁盖挖法以及盖挖逆作法。日本盖挖法是一种比较成熟的施工工法，其采用标准化的钢盖板、盖板梁、立柱及横向支撑体系。围护结构主要采用SMW工法，部分采用地下连续墙。军用梁盖挖法使用战时抢修、抢建铁（公）路桥梁的制式、拆装式梁。该法一般能适应不同跨度、不同梁式、不同载重、不同支点高度和不同轨距的要求，结构部件种类少、单件重量轻、连接简易，适合铁路、公路装运，能快速拼装和架设。目前，国内上海、北京、深圳、广州、沈阳等地的地铁车站工程已成功应用了军用梁盖挖法。为了最大限度降低对路面交通的影响，新型盖挖法施工借鉴了日本的盖挖施工技术，建立了一个标准化、模数化的临时路面体系。但本工法突破日本盖板体系和支撑体系是相互独立的概念,结合国内地铁基坑施工的特点提出将盖板体系与基坑的支撑体系相结合的设计施工理念,即在地面标高位置,借助基坑的第一道混凝土支撑，于其上架设H型钢梁,并在H型钢梁上架设可拆卸的钢盖板，一方面可供社会交通车辆行走；另一方面，钢路面结构作为施工场地的同时，在开挖过程中可及时拆卸，以满足土方和材料运输的要求。结合相应的临时路面体系的施工来保障交通以及施工的顺利进行。新型盖挖法的使用，使得地铁车站工程施工对原有地面交通的影响降到最低，在施工过程中无须中断原有交通，减少了由于施工造成的交通拥堵，新型盖挖法采用钢筋混凝土首道支撑，并考虑采用半逆作（即结构局部逆作）方式施工，楼板逆作兼作支撑具有很大的平面支撑刚度，能更有效地控制基坑变形，减少由于基坑开挖产生的变形对周围环境的影响。并且，由于采取新型管线保护措施，使得一般管线在施工过程中基本得到妥善保护，因而对周围地区居民生活影响较小。另外，由于盖挖法施工在临时路面体系建设完成后转人地下，在盖板遮护下进行施工，一方面使得施工场地相比明挖法美观，一方面能减少施工噪声对周围居民的影响。2新型盖挖法临时路面体系2.1施工流程新型盖挖法临时路面体系的建立及其相应的施工流程主要包括：临时路面构建时的平面翻交流程（包括围护结构的施工及临时路面体系构建），以及临时路面构建完成后竖向基坑开挖及结构（包括支护体系）的回作，如图1所示，施工工序为：（1）施工北侧基坑围护结构、中间立柱及基底土体加固,预留南侧保持交通运行；（2）恢复北侧路面交通,施工南侧围护结构、基底土体加固；（3）开挖南侧基坑土体,构建南侧临时路面体系支承结构（首道支撑）,铺设盖板梁、盖板；（4）恢复南侧交通，开挖北侧基坑土体，构建北侧临时路面体系。图1围护结构、立柱及盖板铺设流程示意其中，临时路面体系的构建是区别于以往基坑施工工艺的一个重要部分。图2示意了新型盖挖法中临时路面体系构建过程中的交通组织及施工组织的大致流程。在临时路面体系构建完成后，可以占用临时路面一侧作为施工场地和出土位置，在临时路面盖板的遮护下开挖基坑土体并进行支撑架设及结构回作。图2盖挖法路面体系施工示意在临时路面体系构建完成后,则可以占用临时路面一侧作为施工场地和出土位置,在临时路面盖板的遮护下开挖基坑土体并进行横向支撑的施作,如图1所示。图2盖挖法路面体系施工示意在临时路面体系构建完成后,则可以占用临时路面一侧作为施工场地和出土位置,在临时路面盖板的遮护下开挖基坑土体并进行横向支撑的施作,如图1所示。2.2水平支撑体系设计（1）首道支撑选型钢筋混凝土和型钢作为首道支撑进行比较得出；在上海软土地层,盖板梁首道支撑采用合设方式且采用钢筋混凝土支撑，具有更好的整体性，能较好地控制围护结构的变形，减小基坑工程对环境的影响。（2）首道支撑的设计首道支撑既要承受竖向荷载,起到盖板梁的作用,又要承受围护结构的水平推力,起到支撑的作用，因此首道支撑的布置方式,需同时满足盖板梁和支撑的要求。图3首道支撑布置方式图4首道支撑承载范围及计算简图首道支撑同时承受次梁传递的竖向荷载和围护墙变形产生的轴力。该构件的设计应按弯压混凝土结构进行设计，最大设计载荷下的挠度应小于L/500。（3）水平支撑体系的设计研究立柱之间以及立柱和围护结构之间的差异沉降，会对首道支撑的弯矩、变形产生影响。差异沉降对首道支撑的内力和变形都是不利的，从应力角度看，两个立柱同时发生差异沉降时的应力状态优于只有一个立柱发生差异沉降时的应力状态。2.3临时路面体系的设计及构建临时路面体系的设计包括盖板以及盖板梁的设计,需遵循三个原则：标准化、模数化，低造价，可重复利用。考虑到盖板的可重复利用性及承载能力，推荐采用型钢拼装而成的钢盖板，其盖板材料来源简单,无须特殊工艺加工,制作简单，承载力可靠，耐久性远比钢筋混凝土盖板要高，可重复利用多次,且在报废后亦能回收利用。图5型钢拼接盖板结构形式盖板设计为利于安装及通用性，盖板设计成标准化尺寸的盖板及一些其他尺寸满足一定模数的盖挖法中，考虑盖板标准平面尺寸为3000mm×1000mm，其他附属盖板尺寸为2000mm×1000mm和1000mm×1000mm，从而满足各种设计要求。图6纵横梁布置方式路面盖板的类型一般考虑有钢筋混凝土盖板和钢盖板两大类，对钢盖板进行试验测试以建立一套标准化、模式化的盖板，其制作、安装需要满足一定的检验控制标准，以求构筑的临时路面能达到一般城市交通路面的正常要求，保障路面交通的顺畅通行。盖板主体结构制作完成之后在未施作面层之前，在设计荷载作用下，为检测钢盖板的强度和和刚度，对盖板的承载、变形性能做了详尽的室内载荷试验研究。采用的盖板的规格主要分两种；①3000mm×1000mm×200mm；②2000mm×1000mm×200mm。钢材质选用Q235—A。采用5根H型钢并排对焊而成，其端部用钢板补强，盖板表面铺设一层钢，并浇筑一层3cm厚的纤维混凝土层作为盖板防滑面层。图7钢路面板（3m×1m）结构（注：上下图相同，任选一幅即可）为增加车辆通行的舒适性以及减小噪声等问题,需要考虑临时路面体系的减振降噪等构造设计。一般考虑在盖板四个角点处设置减振橡胶垫来降低车辆通行时的噪声。盖板在铺设时应严格控制相邻盖板间高差，控制标准为相邻高差<3mm。（2）盖板梁设计盖板梁采用标准化、模数化的构件,一般采用H型钢,可采用双拼H型钢作为盖板梁，亦可采用单品H型钢梁作为盖板梁。图8型钢与钢筋混凝土梁连接2.4管线保护技术在盖挖法中，由于考虑到首道支撑采用钢筋混凝土梁，而该梁所在位置与管线位置比较接近，可以考虑将其作为管线悬吊及搁置的支承结构，因此，在综合考虑不同管线、不同要求的前提下，可考虑将管线原位悬吊或搁置保护（图9）。图9管线的悬吊保护施工顺序2.5钢支撑复加轴力技术针对主要采用圆钢支撑的现状，研究出一套可用于上海基坑工程和其他工程的钢支撑复加轴力装置，如图10所示。该系统应能消除初始安装构件与结构之间的间隙的影响,亦能在施工过程中全程监控轴力的变化,并根据轴力和变形的变化情况对支撑轴力进行适时加载或卸载。系统的应用能更有效地控制轴力并由此控制基坑变形,使得基坑开挖对周围环境的影响降到最小。图10支撑轴力复加系统工作原理图中，1-型钢法兰转接头；2-外套筒；3-内置作动器；4-轴力计；5-内置支架；6-油压伺服器；7-轴力监测仪3工程案例3.1工程概况上海轨道交通7号线常熟路车站位于常熟路南端，与淮海中路上的1号线常熟路车站形成L形换乘。4个出入口位于延庆路、五原路及淮海路上。周围多为商铺及多层住宅楼，其中局部距常熟路203号市级重点保护建筑物仅3m左右；二号出人口和换乘通道相接，紧邻淮海大楼,周围地下管线众多（图11）。图11常熟路车站位置平面图（注：上下图相同，任选一幅即可）车站为地下三层岛式车站，车站主体为双柱三跨结构。车站结构长157.2m，标准段宽22.8m，站台宽度12m。顶板覆土厚度约4.736m，标准段基坑开挖深度约24.3m，端头井基坑开挖深度约25.9m。车站共设4个出入口。其中1号出入口预留，2号出入口从换乘厅直接出地面并可通过换乘通道，与地铁-号线常熟路站实现换乘。3号出入口、中间风井和南侧风井与卫生监督所重建的建筑合建。4号出入口和北侧风井位于常熟路五原路西北角独立设置。在车站结构的南侧，有运营中的上海轨道交通1号线；基坑的东侧有赛华公寓、淮海大楼以及赛华公寓与淮海大楼之间的一幢独立别墅；在基坑的西侧有外贸局工艺品常熟路住宅楼、中波海运公司职工住宅三号楼和二号楼、上海市疾病预防控制中心三号楼等建（构）筑物，周边环境要求非常严格。另有多条市政管线:基坑南侧主要有φ1200雨水管、φ300和φ500煤气管；基坑北侧主要有φ400雨水管、φ300上水管及φ150煤气管及通信电缆等管线。常熟路是上海市中心的一条重要南北交通道路，为减小地铁车站施工对交通的影响和控制邻近建筑物及地下管线的沉降，车站工程采用新型盖挖法技术。该工程开工后，在主体结构基坑上方铺设钢盖板体系，作为基坑施工场地，其后将社会交通翻交到基坑西侧钢盖板上方通行，主体结构封顶后，再将社会交通翻交到车站主体结构顶板上方通行，钢盖板拆除。图12常熟路车站施工现场图12常熟路车站施工现场3.2技术应用情况3.2.1常熟路地铁车站盖挖法施工流程常熟路车站开挖施工期间须保障原有路面交通，交通组织按照“借一还一”的原则进行组织,主要分为三个阶段：第一个阶段：进行现状常熟路以西的围护结构及19轴以北B轴西侧的顶圈梁及首道混凝土支撑、钢盖板施工和南端头井基坑开挖和结构回筑。因此常熟路基本保持交通现状双向4机动车道通行能力，常熟路禁止非机动车通行。第二阶段：进行主体基坑东侧剩余地下连续墙施工、北区段基坑开挖和结构回筑和南端头井段剩余部分结构回筑。本阶段将常熟路翻交到基坑西侧，14轴以北常熟路部分机动车道路在钢路面盖板上通行，14轴以南常熟路部分机动车道路在西侧基坑外通行。第三阶段：主要进行西侧2个出人口和两组风井施工,以及剩余的换乘通道施工。其中，标准段临时路面以下的基坑开挖及结构（包括支护结构）回作流程如图13所示。图13标准段支撑及立柱立面布置（注：上下图相同，任选一幅即可）3.2.2水平支撑体系水平支承体系主要分为两个部分：（1）首道支撑首道支撑采用钢筋混凝土800mm×1000mm，兼作盖板主梁，间距7~9m,首道支撑截面设计图如图14所示。（2）其他支撑采用钢支撑结合楼板局部逆作的方式,钢支撑采用φ609圆钢撑，水平间距2.2~3.6m，竖向间距根据中板逆作采取换撑方式。支撑详细布置如立面图13所示。图14首道支撑截面及配筋设计3.2.3竖向支承体系立柱桩采用1000mm钻孔灌注桩；立柱采用H型钢H458×413×30×50mm，纵向间距与首道支撑间距一致7~9m，横向标准段分为三跨两柱，立柱间距为5.8m。钻孔灌注桩施工选用GPS-20型钻机，原土自然造浆护壁法钻进，钻至设计标高后进行清孔，吊放钢筋笼，放入导管后进行第二次清孔，检验钢筋笼的长度与焊接质量、孔底标高、泥浆指标等均符合设计的规范要求后，进行混凝土灌注,直至达到设计标高。钻孔中及混凝土所排出的泥浆抽入泥浆罐车运弃。H型钢立柱采用“后插法”施工，待钻孔灌注桩混凝土浇筑到设计标高后，将H型钢立柱根部插入钻孔灌注桩的混凝土中，由两台经纬仪分别在H型钢的X和Y轴方向定位，缓缓插人H型钢立柱至预定标高后，将H型钢立柱焊接在预先在平面位置上定好位的钢板上，待钻孔灌注桩内的混凝土达到初凝强度后割除定位钢板，如图15所示。图15“后插法”施工H型钢立柱桩工艺流程（注：上下图相同，任选一幅即可）3.2.4临时路面系统（1）布置方式设置盖板次梁,盖板主梁与首道支撑合设；盖板次梁沿基坑纵向（长度方向）布置，间距3m；路面盖板长轴向与次梁垂直布置。（2）路面盖板：采用20号工字钢拼接盖板：3000×1000mm×200mm，施作钢丝网水泥混凝土面层作为防滑面层3mm，实际板厚为203mm，盖板与盖板之间采用预留螺栓孔用螺栓连接限位；盖板与盖板梁之间铺设废旧橡胶皮带作为减振降噪措施，见图17。临时路面铺设效果见图17。（3）盖板次梁：采用双拼H型钢H488×300×18×11mm，沿基坑纵向布置，梁长7~9m，间距3m；加工小块倒L型钢与首道支撑上预留小型钢板或钢筋焊接对型钢梁进行限位处理。图16盖板、盖板次梁及首道支撑图17临时路面铺设3.2.5管线保护常熟路车站北端头井管线保护如图18所示。图18北端头井管线保护剖面3.2.6基坑开挖和结构回筑基坑开挖和结构回筑可采用顺筑或逆筑方式进行。在钢盖板盖挖工法中，可采用长臂挖掘机或者伸缩臂挖掘机与坑内小型挖掘机的配合来进行土体挖掘及取土装车工作。这种取土方式工作效率相对较高，但其长臂挖掘机所需要的空间较大，这种取土方式一般应用在取土孔较大、开挖深度较小（开挖深度<18m）的情况。此时可利用钢盖板拆卸方便的特点，扩大取土孔，提高出土效率。对于深基坑，开挖深度超过18m的土方，如采用履带吊挖机进行垂直土方运输。履带吊抓斗在抓土的过程中，控制抓斗方向和定位的缆风绳不可避免地会碰到钢盖板、已完成的结构板及钢支撑等障碍物，影响抓斗的定位，导致抓斗无法正常垂直挖土作业同时还会碰撞钢支撑造成安全隐患。通过运用定滑轮原理，对挖土作业设备进行改造,在结构下二层中板出土孔与基坑表面设置钢丝绳和滑轮组改变履带吊抓斗的受力方向，通过履带吊缆风绳上增设的滑轮可较好地控制抓斗沿基坑竖直方向进行挖土作业，解决了履带吊挖机在小尺寸出土孔垂直运输土方作业的难题，又避免了抓斗施工过程中对钢支撑的碰撞，确保了施工安全,如图20所示。图19深基坑挖土施工图19深基坑挖土施工3.3施工监测对基坑结构施工期间混凝土支撑、盖板梁、立柱的隆沉情况等进行测量，以及时、全面地反映它们的变化情况。盖挖法施工监测针对常熟路车站盖挖法的实际实施进行相关监测，主要包括：首道支撑混凝土钢筋应力量测、首道混凝土支撑竖向位移量测、盖板梁竖向位移量测、立柱隆沉量测（图20~图22）。盖板梁跨中竖向位移（图20）图20盖板梁跨中竖向位移变化曲线常熟路现场所采用的盖板梁为双拼H500×300×11×18mm，根据现场监测结果，跨中最大竖向位移小于3mm，表明盖板梁能较好地满足结构设计要求<L/500=16mm。首道支撑竖向位移（图21）图21首道支撑竖向位移变化曲线常熟路现场所采用的首道混凝土支撑为800mm×1000mm，首道支撑跨中最大竖向位移小于3mm，表明首道支撑能较好地满足结构设计要求＜L/500=12mm。（3）立柱隆沉在监测时间段内，立柱的隆沉基本上处于稳定，保持在隆起状态，但其变化幅值小于3mm，立柱隆沉较小，说明由于临时路面体系及结构局部逆作部分荷载的存在，导致立柱隆起受到限制，另外，也说明采用钻孔灌注桩能有效地减小隆沉（图22）。图22立柱隆沉变化曲线实际监测结果显示：盖板梁、首道支撑的轴力以及变形等都比较小，在结构设计所允许的范围，能较好地承担路面盖板传递的路面载荷,小变形则保证临时路面的平顺程度，也证明了该体系是安全稳定的。另外，立柱的隆沉很小，都在3mm之内。立柱的沉降表明在上覆路面荷载和结构局部逆作荷载的作用下，使得立柱隆起量减少，从而减少了差异沉降，使得次生应力较小，有利于临时路面体系包括首道支撑的安全稳定性问题，亦能大大减少差异沉降对逆作结构的影响，有利于车站结构的整体性，保证结构的长期使用安全。4.3高密集地区深基坑明挖生态环保型施工技术1概述随着城镇化的持续推进，城市规模不断扩大，城市用地日趋紧张，城市高密集区逐步增多，城市地下空间开发的力度空前增大，同时伴随着城市环境岩土工程问题日趋突出。当前，环境岩土工程的主要任务包括岩土体中废弃物的回收与再利用、地下污染物的控制、地下水土资源的保护与岩土介质环境美化四部分。城市环境岩土工程问题多，涉及面广，处理难度大。本节介绍全回收的深基坑围护系统、集装箱式土方挖运方法与地基隔振新技术。2全回收的深基坑围护系统基坑围护工程是一种为了确保基坑与基坑周边环境的安全与正常使用而对基坑