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摘 要：针对西安地铁二号线凤栖原车站深基坑工程，简述了明挖车站基坑开挖方法及支护形式，从而对明挖车站基坑施工过程中所涉及的具体技术措施进行分析探讨，以期对类似工程的设计和施工提供参考。
关键词：地铁车站；明挖；支护；施工
引言
伴随着社会的不断进步，城市建设也随之不断发展，城市高楼林立，楼层越来越高，地下空间也随之被不断的开发利用，地铁车站成为城市发展的一个重要组成部分，然而地铁车站在施工过程中大多数采用明挖法进行施工，明挖法施工优点在于施工工期短、施工速度快以及施工作业面多等特点，在进行施工的时候对工程造价以及施工的过程中质量能够做到有效的控制，因而随之而产生了许多基坑支护与开挖问题，关于基坑围护结构及支撑形式、深基坑开挖方法等一系列问题也随之而来。
1 工程概况
凤栖原车站为西安地铁二号线23标段工程，是中交二公局铁路公司进军地铁领域的第一个地铁项目，位于西安市长安区凤栖路和北长安街相交十字路口处，车站主体建筑面积为8684m2、车站附属建筑面积为1981m2、总建筑面积为10665m2，总长137.2m，岛式站台宽12m，标准段宽20.9m，标准段高19.66m，车站有效站台中心覆土厚为3.3m，车站主体基坑开挖深度23.04～24.6m，为特级深基坑，施工方法为明挖顺作法。车站设三个永久出入口，两组风亭，均采用明挖法施工。车站支护形式为主体围护结构采用φ1000mm@1500mm（局部φ1000mm@1400mm）的钻孔灌注桩（钻孔灌注桩采用C30混凝土，嵌固深度≥7.0m）加上下四道φ609钢管内支撑体系，第一、二道采用Φ609mm×14mm，第一道间距6.0m，第二道间距3.0m；第三、四道采用Φ609mm×16mm，支撑间距约3m。桩顶设1000×1000mm钢筋混凝土冠梁，桩间网喷混凝土护壁。本工程围护结构主要包括：钻孔灌注桩、冠梁与挡土墙、钢支撑与钢围檩、桩间网喷混凝土。
2 车站开挖方式与支护形式结合施工
本车站基坑开挖遵循“分段分层、中间拉槽、由上而下、先支撑后开挖”的原则，从上到下分五步开挖。
土方分层厚度根据钢管支撑施工位置进行划分，确保土方开挖位置不超过支撑下0.8m，并结合围护结构桩间喷射砼可操作性，避免喷射砼搭设脚手架引起的安全问题，增加施工安全性。
基坑开挖时，合理安排纵向分台阶的长度，结合挖机的臂长和基坑放坡开挖后的基坑稳定，开挖时初定水平坡长为6～8米，纵向坡比采用1：1。
第一层钢支撑架设完后，土方继续向下开挖第二层，开挖至第二层钢支撑钢围檩底标高下0.8m。先挖开10米长的平台，安装钢围檩。围檩安装完毕后，架设第二层钢管支撑，施加预应力。
在第二层土方继续向后退挖的同时，土方继续向下开挖第三层，开挖至第三层钢支撑钢围檩底标高下0.8m。
先挖开10米长的平台，安装钢围檩。钢围檩安装完毕后，架设第三层钢管支撑，施加预应力。在二、三层土方继续向后退挖的同时，土方继续向下开挖第四层钢支撑钢围檩底标高下0.8m，挖开10米长的平台，安装钢围檩。钢围檩安装完毕后，架设第四层钢管支撑，施加预应力。土方继续向下开挖至基底设计标高以上0.2～0.3m，最后采用人工开挖至设计标高。
3 基坑开挖前施工准备及开挖方法的选择
基坑土方开挖前，应根据基坑工程设计和场地条件，综合考虑支护结构形式、水文和地质条件以及环境要求等情况。
3.1 了解并熟知设计方案，分析出工程施工过程中的重难点
了解并熟知基坑的设计方案，基坑开挖的重要依据就是设计单位给出设计方案。变相的说设计方案是施工过程中保证施工安全的重要技术保证要素。设计方案是设计人员及资深基坑技术专家根据现场实际情况而制定的，技术含量要求很高。无论是从基坑的强度控制设计到基坑的变形控制设计，还是从基坑围护结构支护形式设计，其目的：第一是保证基坑施工过程中的稳定性，第二是减少对周边环境的影响及扰动，第三是基坑施工过程中安全得到保证。要实现这些目的就要掌握设计方案，做到心中有数。分析并整理出基坑施工过程中的重点和难点，以便对施工过程中的关键部位及关键环节进行把控到位，使工程能够顺利的完成。
3.2 对水文地质条件特性的了解
对基坑水文地质条件的了解和掌握，不仅仅是设计单位的事，身为施工单位人员更应该熟悉并掌握到位。因为水文条件将直接影响施工的质量和效率，影响施工组织和管理，影响施工技术的运用和事故预防。提前了解施工场地内地下水文，地质条件，做好基坑周围排水方案及基坑降水方案。有的区域由于地质条件的影响，深基坑开挖的过程中容易出现基坑边坡滑移、基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷、基坑井点降水引起的地面沉降、道路开裂、周围建筑物开裂或倾斜等。只有提前对基坑周围及场地内的水文地质条件得到及早的掌握并控制了，才能在具体施工过程中做到稳中求胜。
3.3 基坑开挖方法的选择
对于浅基坑来说开挖方法比较单一，浅基坑开挖，先对基坑进行测量定位，抄平放线，定出开挖长度及宽度，按要求分块、分段、分层进行开挖。根据土质和水文情况，采取在四侧或两侧直立开挖或放坡，并按照设计支护要求，进行支护，以保证施工操作安全，保证不坍方等事故发生。
深基坑开挖的施工方法有很多种，施工中较为普遍并常用的方法为以下两种：
（1）根据基坑工程设计所选定的主要施工要素，按基坑规模、几何尺寸、支护形式、开挖深度和地基处理条件，提出详细的可操作的开挖与支护的施工程序及施工技术参数。按分段、分层、分块、限时、对称、均匀、平衡的原则制定开挖与支护的施工工序和施工参数。最主要的施工参数是分层开挖的层数、每层开挖深度，以及每层开挖中基坑挡墙被动区土体开挖后挡墙未支撑前的暴露时间和暴露的宽度及高度。施工过程中遵循“分层、分段挖土，随挖随撑（支护），限时完成”的原则，严格控制基坑无支撑暴露时间在24小时之内，对基坑开挖实行动态管理，将监测结果及时反馈到施工现场，指导现场施工，运用信息化施工，把基坑变形量始终控制在设计要求的指标之内。 （2）严格按选定的开挖程序和开挖施工参数施工，使复杂多变的施工因素变为较明确而有规律性的施工因素，其引发的时空效应也能较符合设计预期的要求，以便在施工中得到有效的控制。如在基坑面积大、基坑周边环境复杂、对基坑变形要求较高、不规则的基坑中施工，采用分层盆式开挖法，在每一层先挖中间部分并安装或浇筑此范围的支撑，而后将各道支撑两端所留支承挡墙范围内的土提，分步、对称地挖除并立即安装或浇筑其间顶住挡墙的部份支撑。每个分步的开挖和支撑施工时间，根据支撑形式等具体情况，具有明确的控制值。各种形式的基坑均优先考虑以井点降水法改善土性，减小土的流变变形。
4 基坑开挖过程中应加强监控量测及地下水位变化
众所周知，深基坑在施工过程中极易发生事故，追其原因有很多，一则是因为深基坑施工场地内的地质条件环境和地下水等客观原因的复杂性；二则是因为深基坑施工过程中，基坑周围墙体和基坑支护结构形成过程中的运行状态是否及时了解并及时控制在正常范围之内。假如其运行状态出现异常，及时对其采取补救措施，甚至及时的进行有效的组织或处理，避免出现更大损失，这就需要对基坑的施工过程进行实时监测，保证施工的安全。
4.1 地下水位控制
基坑开挖过程中要实时掌握地下水位状况，如有要求，在施工前应对地下水进行降水施工，基坑降水方法包括采用轻型井点、喷射井点和深井井点降水等。地下水位降低后可能会引起周边地面沉降，对周围环境及建筑物造成不良的影响，尤其是深井井点降水的影响较大。为了保证土方开挖施工的顺利进行和主体结构施工时在无水状态下进行，需要通过降低地下水位，保证地下水位降低至基坑坑底0.5m～1.0m以下。主体结构施工结束后，要继续降低地下水位，降水过程中不能盲目的进行降水，应结合周边及场地内的水文地质条件资料进行有效的降水，否则不仅极可能起不到应有的效果还可能发生流砂、管涌、基坑突涌等不良现象，造成不必要的损失。
4.2 加强基坑支护体系及周围环境监控量测
基坑开挖过程中，必须保证支护结构体系稳定性，确保基坑施工安全，不危及基坑周边建筑物和既有构筑物、地下管线等。基坑监测是保证基坑工程安全施工的重要工作，基坑施工应明确提出监测项目和具体要求。基坑工程现场监测的内容可分为两大部分，即支护结构本身和相邻环境的监测。支护结构中包括围护桩（墙）、支撑、围檩、坑内土层等；相邻环境包括相邻地层、地下管线、相邻房屋建筑、地下水等四部分。基坑和支护结构的监测项目，应根据支护结构的重要性、周围环境的复杂性和施工的要求而定。一般情况基坑监测项目包括桩顶水平位移、土体侧向变形、桩体变形、支撑轴力、地下水位、建筑物沉降与位移、地面沉降、基坑底回弹、地下管线沉降与位移、桩体内力、孔隙水压力、围护结构侧向土压力等。
监测前监测点的布设应按照以下原则：
（1）观测点类型和数量的确定结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑，并能全面反映被监测对象的工作状态。
（2）为验证设计数据而设的测点布置在设计中最不利的位置及断面上，其目的是及时反馈信息、指导施工。
（3）表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于应用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。
（4）埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度。
（5）在实施多项内容测试时，各类测点的布置在时间和空间上应有机结合，力求使一个监测部位能同时反映不同的物理变化量，找出内在的联系和变化规律。
（6）根据监测方案预先布置好各监测点，以便监测工作开始时，监测元件进入稳定工作状态。
（7）如果测点在施工过程中遭到破坏，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，保证该测点观测数据的连续性。
施工中，根据工程进展情况，按规定测试频率进行测试，取得各种监测资料后，及时进行处理，排除仪器、读数等操作过程中的失误，剔除和识别各种粗差，避免漏测和错测，保证监测数据的可靠性和完整性，采用计算机进行监控量测资料的整理和分析工作。取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移随时间或空间的变化曲线图。取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最终位移值，预测结构和建筑物的安全性，并据此确定需要采取的工程技术措施等。
结束语
地铁车站基坑开挖与支护施工在现今社会是一个复杂的施工过程，应与现场实际情况紧密联系起来，施工中它与场地内及周边环境工程地质条件、基坑的支护形式、基坑开挖方法、基坑降水、现场施工管理、现场监测等条件密切相关。施工过程中要做好基坑开挖的前期准备工作、施工方法及遇到特殊问题的处理方法等方面的工作。只有这样才能使施工安全、工程质量、工期要求等得到有效保证，确保工程的顺利进行。
关键词：地铁车站；明挖；支护；施工
引言
伴随着社会的不断进步，城市建设也随之不断发展，城市高楼林立，楼层越来越高，地下空间也随之被不断的开发利用，地铁车站成为城市发展的一个重要组成部分，然而地铁车站在施工过程中大多数采用明挖法进行施工，明挖法施工优点在于施工工期短、施工速度快以及施工作业面多等特点，在进行施工的时候对工程造价以及施工的过程中质量能够做到有效的控制，因而随之而产生了许多基坑支护与开挖问题，关于基坑围护结构及支撑形式、深基坑开挖方法等一系列问题也随之而来。
1 工程概况
凤栖原车站为西安地铁二号线23标段工程，是中交二公局铁路公司进军地铁领域的第一个地铁项目，位于西安市长安区凤栖路和北长安街相交十字路口处，车站主体建筑面积为8684m2、车站附属建筑面积为1981m2、总建筑面积为10665m2，总长137.2m，岛式站台宽12m，标准段宽20.9m，标准段高19.66m，车站有效站台中心覆土厚为3.3m，车站主体基坑开挖深度23.04～24.6m，为特级深基坑，施工方法为明挖顺作法。车站设三个永久出入口，两组风亭，均采用明挖法施工。车站支护形式为主体围护结构采用φ1000mm@1500mm（局部φ1000mm@1400mm）的钻孔灌注桩（钻孔灌注桩采用C30混凝土，嵌固深度≥7.0m）加上下四道φ609钢管内支撑体系，第一、二道采用Φ609mm×14mm，第一道间距6.0m，第二道间距3.0m；第三、四道采用Φ609mm×16mm，支撑间距约3m。桩顶设1000×1000mm钢筋混凝土冠梁，桩间网喷混凝土护壁。本工程围护结构主要包括：钻孔灌注桩、冠梁与挡土墙、钢支撑与钢围檩、桩间网喷混凝土。
2 车站开挖方式与支护形式结合施工
本车站基坑开挖遵循“分段分层、中间拉槽、由上而下、先支撑后开挖”的原则，从上到下分五步开挖。
土方分层厚度根据钢管支撑施工位置进行划分，确保土方开挖位置不超过支撑下0.8m，并结合围护结构桩间喷射砼可操作性，避免喷射砼搭设脚手架引起的安全问题，增加施工安全性。
基坑开挖时，合理安排纵向分台阶的长度，结合挖机的臂长和基坑放坡开挖后的基坑稳定，开挖时初定水平坡长为6～8米，纵向坡比采用1：1。
第一层钢支撑架设完后，土方继续向下开挖第二层，开挖至第二层钢支撑钢围檩底标高下0.8m。先挖开10米长的平台，安装钢围檩。围檩安装完毕后，架设第二层钢管支撑，施加预应力。
在第二层土方继续向后退挖的同时，土方继续向下开挖第三层，开挖至第三层钢支撑钢围檩底标高下0.8m。
先挖开10米长的平台，安装钢围檩。钢围檩安装完毕后，架设第三层钢管支撑，施加预应力。在二、三层土方继续向后退挖的同时，土方继续向下开挖第四层钢支撑钢围檩底标高下0.8m，挖开10米长的平台，安装钢围檩。钢围檩安装完毕后，架设第四层钢管支撑，施加预应力。土方继续向下开挖至基底设计标高以上0.2～0.3m，最后采用人工开挖至设计标高。
3 基坑开挖前施工准备及开挖方法的选择
基坑土方开挖前，应根据基坑工程设计和场地条件，综合考虑支护结构形式、水文和地质条件以及环境要求等情况。
3.1 了解并熟知设计方案，分析出工程施工过程中的重难点
了解并熟知基坑的设计方案，基坑开挖的重要依据就是设计单位给出设计方案。变相的说设计方案是施工过程中保证施工安全的重要技术保证要素。设计方案是设计人员及资深基坑技术专家根据现场实际情况而制定的，技术含量要求很高。无论是从基坑的强度控制设计到基坑的变形控制设计，还是从基坑围护结构支护形式设计，其目的：第一是保证基坑施工过程中的稳定性，第二是减少对周边环境的影响及扰动，第三是基坑施工过程中安全得到保证。要实现这些目的就要掌握设计方案，做到心中有数。分析并整理出基坑施工过程中的重点和难点，以便对施工过程中的关键部位及关键环节进行把控到位，使工程能够顺利的完成。
3.2 对水文地质条件特性的了解
对基坑水文地质条件的了解和掌握，不仅仅是设计单位的事，身为施工单位人员更应该熟悉并掌握到位。因为水文条件将直接影响施工的质量和效率，影响施工组织和管理，影响施工技术的运用和事故预防。提前了解施工场地内地下水文，地质条件，做好基坑周围排水方案及基坑降水方案。有的区域由于地质条件的影响，深基坑开挖的过程中容易出现基坑边坡滑移、基坑涌水、流砂及其引起的地面沉陷、基坑井点降水引起的地面沉降、道路开裂、周围建筑物开裂或倾斜等。只有提前对基坑周围及场地内的水文地质条件得到及早的掌握并控制了，才能在具体施工过程中做到稳中求胜。
3.3 基坑开挖方法的选择
对于浅基坑来说开挖方法比较单一，浅基坑开挖，先对基坑进行测量定位，抄平放线，定出开挖长度及宽度，按要求分块、分段、分层进行开挖。根据土质和水文情况，采取在四侧或两侧直立开挖或放坡，并按照设计支护要求，进行支护，以保证施工操作安全，保证不坍方等事故发生。
深基坑开挖的施工方法有很多种，施工中较为普遍并常用的方法为以下两种：
（1）根据基坑工程设计所选定的主要施工要素，按基坑规模、几何尺寸、支护形式、开挖深度和地基处理条件，提出详细的可操作的开挖与支护的施工程序及施工技术参数。按分段、分层、分块、限时、对称、均匀、平衡的原则制定开挖与支护的施工工序和施工参数。最主要的施工参数是分层开挖的层数、每层开挖深度，以及每层开挖中基坑挡墙被动区土体开挖后挡墙未支撑前的暴露时间和暴露的宽度及高度。施工过程中遵循“分层、分段挖土，随挖随撑（支护），限时完成”的原则，严格控制基坑无支撑暴露时间在24小时之内，对基坑开挖实行动态管理，将监测结果及时反馈到施工现场，指导现场施工，运用信息化施工，把基坑变形量始终控制在设计要求的指标之内。 （2）严格按选定的开挖程序和开挖施工参数施工，使复杂多变的施工因素变为较明确而有规律性的施工因素，其引发的时空效应也能较符合设计预期的要求，以便在施工中得到有效的控制。如在基坑面积大、基坑周边环境复杂、对基坑变形要求较高、不规则的基坑中施工，采用分层盆式开挖法，在每一层先挖中间部分并安装或浇筑此范围的支撑，而后将各道支撑两端所留支承挡墙范围内的土提，分步、对称地挖除并立即安装或浇筑其间顶住挡墙的部份支撑。每个分步的开挖和支撑施工时间，根据支撑形式等具体情况，具有明确的控制值。各种形式的基坑均优先考虑以井点降水法改善土性，减小土的流变变形。
4 基坑开挖过程中应加强监控量测及地下水位变化
众所周知，深基坑在施工过程中极易发生事故，追其原因有很多，一则是因为深基坑施工场地内的地质条件环境和地下水等客观原因的复杂性；二则是因为深基坑施工过程中，基坑周围墙体和基坑支护结构形成过程中的运行状态是否及时了解并及时控制在正常范围之内。假如其运行状态出现异常，及时对其采取补救措施，甚至及时的进行有效的组织或处理，避免出现更大损失，这就需要对基坑的施工过程进行实时监测，保证施工的安全。
4.1 地下水位控制
基坑开挖过程中要实时掌握地下水位状况，如有要求，在施工前应对地下水进行降水施工，基坑降水方法包括采用轻型井点、喷射井点和深井井点降水等。地下水位降低后可能会引起周边地面沉降，对周围环境及建筑物造成不良的影响，尤其是深井井点降水的影响较大。为了保证土方开挖施工的顺利进行和主体结构施工时在无水状态下进行，需要通过降低地下水位，保证地下水位降低至基坑坑底0.5m～1.0m以下。主体结构施工结束后，要继续降低地下水位，降水过程中不能盲目的进行降水，应结合周边及场地内的水文地质条件资料进行有效的降水，否则不仅极可能起不到应有的效果还可能发生流砂、管涌、基坑突涌等不良现象，造成不必要的损失。
4.2 加强基坑支护体系及周围环境监控量测
基坑开挖过程中，必须保证支护结构体系稳定性，确保基坑施工安全，不危及基坑周边建筑物和既有构筑物、地下管线等。基坑监测是保证基坑工程安全施工的重要工作，基坑施工应明确提出监测项目和具体要求。基坑工程现场监测的内容可分为两大部分，即支护结构本身和相邻环境的监测。支护结构中包括围护桩（墙）、支撑、围檩、坑内土层等；相邻环境包括相邻地层、地下管线、相邻房屋建筑、地下水等四部分。基坑和支护结构的监测项目，应根据支护结构的重要性、周围环境的复杂性和施工的要求而定。一般情况基坑监测项目包括桩顶水平位移、土体侧向变形、桩体变形、支撑轴力、地下水位、建筑物沉降与位移、地面沉降、基坑底回弹、地下管线沉降与位移、桩体内力、孔隙水压力、围护结构侧向土压力等。
监测前监测点的布设应按照以下原则：
（1）观测点类型和数量的确定结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑，并能全面反映被监测对象的工作状态。
（2）为验证设计数据而设的测点布置在设计中最不利的位置及断面上，其目的是及时反馈信息、指导施工。
（3）表面变形测点的位置既要考虑反映监测对象的变形特征，又要便于应用仪器进行观测，还要有利于测点的保护。
（4）埋测点不能影响和妨碍结构的正常受力，不能削弱结构的刚度和强度。
（5）在实施多项内容测试时，各类测点的布置在时间和空间上应有机结合，力求使一个监测部位能同时反映不同的物理变化量，找出内在的联系和变化规律。
（6）根据监测方案预先布置好各监测点，以便监测工作开始时，监测元件进入稳定工作状态。
（7）如果测点在施工过程中遭到破坏，应尽快在原来位置或尽量靠近原来位置补设测点，保证该测点观测数据的连续性。
施工中，根据工程进展情况，按规定测试频率进行测试，取得各种监测资料后，及时进行处理，排除仪器、读数等操作过程中的失误，剔除和识别各种粗差，避免漏测和错测，保证监测数据的可靠性和完整性，采用计算机进行监控量测资料的整理和分析工作。取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移随时间或空间的变化曲线图。取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最终位移值，预测结构和建筑物的安全性，并据此确定需要采取的工程技术措施等。
结束语
地铁车站基坑开挖与支护施工在现今社会是一个复杂的施工过程，应与现场实际情况紧密联系起来，施工中它与场地内及周边环境工程地质条件、基坑的支护形式、基坑开挖方法、基坑降水、现场施工管理、现场监测等条件密切相关。施工过程中要做好基坑开挖的前期准备工作、施工方法及遇到特殊问题的处理方法等方面的工作。只有这样才能使施工安全、工程质量、工期要求等得到有效保证，确保工程的顺利进行。