富水软土地区城市地铁明挖深基坑开挖施工技术分析

0 引言

富水软土地区地质条件特殊，地铁明挖深基坑难度大，富水软土条件下若处理不当极易产生基坑涌水、流砂、坍塌及周边建筑物沉降等工程事故，影响工程进度，带来安全风险。由于工程地质条件差异较大，具体工程需结合实际情况进行技术选型，优化组织施工，以保证施工技术应用效果。

1 富水软土地区城市地铁明挖深基坑开挖施工难点

富水软土地区地下水位高、土层渗透性强、黏性土强度低、压缩性大、承载力差且地层分布不均，该地区明挖深基坑开挖施工难度较大。

一般情况下，富水软土层中含有大量孔隙水，且常伴有透水性较强的粉细砂夹层或粉质黏土层，基坑开挖时极易产生渗流、涌水甚至管涌现象。若降水、止水措施不到位无法降低基坑内水位，还可能让坑底隆起、流砂或土体液化，严重影响施工安全。

其次，软土含水量大、天然强度低，且压缩性和蠕变性明显，开挖卸荷时容易产生较大的侧向变形和沉降情况，进而威胁周边建（构）筑物、地下管线及交通设施安全，老城区或密集建筑区域允许的沉降变形范围极小，支护结构和施工控制精度要求较高[1]。

再次，富水软土地区支护结构土压力较大，施工必须使用地下连续墙、钢筋混凝土支撑或钢支撑作为支护，但支护结构在长期受力及多工况交替作用下容易产生内力突变、变形过大等风险，需要在设计阶段进行充分计算分析，施工阶段通过监测及时调整施工方案。

此外，地铁明挖基坑通常位于城市中心区域，交通繁忙、地面管线密集，基坑开挖需兼顾交通导改、管线保护、噪声与振动控制等多方面要求，施工组织复杂、协调难度大，施工场地受限的情况下大型机械设备布置、材料运输与土方外运均需精细化安排，否则施工效率低下，容易产生安全隐患。

2 富水软土地区城市地铁明挖深基坑开挖施工技术应用

2.1 基坑降水与止水技术

由于富水软土地区地下水位普遍较高，土层渗透性强，施工前要做好水文地质补充勘察，布设钻孔获取含水层厚度、渗透系数及地下水补给条件等参数，绘制地下水等水位线图，依照资料合理确定降水井的深度、数量及布置间距。富水软土地区的深基坑降水井底部需要比坑底标高低 3～5m，以使抗隆起安全系数大于 1.3。

降水施工时深井降水与轻型井点联合使用，深井成孔一般使用反循环钻机，孔径控制在 300～400mm 之间，井管多选用直径 200mm 的钢管，并在滤管段外包裹不锈钢丝网和 2～5mm 粒径的砾石滤料，井底使用厚度不小于 1.0m 的黏土封底。降水井布设间距为 8～12m 一口，并在基坑外围两排错位布置，增强降水均匀性。抽水设备宜选用流量 80～150m³/h 、扬程 25～40m 的潜水泵，配备不低于 10% 的备用泵，并使用自动液位控制装置保障降水连续稳定。为避免快速降水引发周边建筑物的不均匀沉降，降水每日降幅不宜超过 0.5m 。

其次，可以建设墙体厚度 0.8～1.0m 之间的连续墙防水，连续墙入岩深度应超过透水层厚度至少 2m ，形成有效阻水屏障。施工接缝处埋设宽度 200～300mm 的镀锌止水钢板，降低接头渗漏的可能性。透水性较强的砂层或卵砾石层中则要辅以高压旋喷桩作为复合止水措施，桩径一般设置为 0.8～1.2m ，桩间搭接不少于 100mm ，水泥掺量应不低于 18% ，以保证桩体密实度和耐久性。局部渗漏位置可采用钻孔压注水泥—水玻璃双液浆进行补强，注浆压力控制在 0.4～0.6MPa 之间，直至出现回浆[2]。

施工时，基坑周边宜每隔 20～30m 布设一个水位监测点，坑底应布置孔隙水压力计，每日采集并分析监测数据。一旦降水量异常增加或水位回升立即查找渗漏源并应急处理。

2.2 支护结构设计与施工技术

由于软土强度低、变形敏感性高，支护要在满足安全系数的同时尽量控制基坑周边沉降和支护结构水平位移情况。一般富水地区可以选择地下连续墙作为刚性支护，厚度一般为 0.8～1.2m ，入岩深度要满足挡土及防渗要求，并在基坑底标高以下至少延伸 1.5～2.0m ，以增强抗渗及抗隆起能力。地下连续墙混凝土强度等级不能低于 C35，钢筋笼布置时也应兼顾抗弯、抗剪及施工吊装稳定性。地质条件较差、施工场地受限的区域可采用钻孔灌注桩配合钢筋混凝土挡墙建立组合支护体系。

为增强整体稳定性并限制支护结构变形情况，基坑内部可以设置钢支撑或钢筋混凝土支撑。支撑结构要结合基坑深度及开挖分层情况分级设置，一般每隔 3～5m 设置一道水平支撑，结合锁口梁形成封闭框架。钢支撑宜采用 Q345 钢材，截面跨度选择 H 型钢或圆钢管，焊缝质量符合一级焊缝标准。支撑端部与支护结构连接时使用可调节的端承支座，以便施工施工时预加力调整。预加力值通常控制在设计荷载的 80%～90% ，并在加载后进行锁定，以减少开挖的位移累积[3]。

施工期间，支护结构与土方开挖应密切配合，严格执行“分层、分段、对称、均衡”的开挖原则，防止因局部卸荷过快让支护结构受力突变。每层土方开挖至设计标高后必须立即安装对应的支撑并施加预加力，再继续下一层的开挖作业。地下连续墙接缝处重点防止渗漏水，使用止水钢板或橡胶止水带进行密封处理。

施工运营阶段，必须配合布设支护结构监测点，监测支护墙水平位移、支撑轴力、周边地面沉降及地下水位等信息，监测数据每日分析，当变形量接近控制值的 70% 时立即评估风险并采取加固、调整开挖顺序或增加支撑等措施管理。

2.3 基坑分层分段开挖及土方管理

由于软土强度低、压缩性大，一次性大面积、深度开挖容易让基坑支护结构大水平位移，甚至让坑底隆起或渗水失稳。所以施工组织设计阶段必须依照基坑平面尺寸、深度、支护体系及周边环境条件制定合理的分层分段开挖方案。

通常情况下，深基坑开挖分为 3～5 层，每层的厚度一般控制在 2.0～3 .0m 之间。每一层土方开挖完成后立即安装相应的支撑或进行下一道支护结构施工，并施加预加力。同一分层范围内开挖应遵循“先中间、后两侧”或“先两端、后中部”的原则，避免局部卸荷让支护墙受力突变。长条形基坑宜分段交错开挖，即将基坑划分为若干施工段，每段长度控制在 20～ 30m ，并在相邻段之间保留 1～2m 的土体隔墙作为临时支撑，待两端施工完成后再统一清除隔墙。

富水软土地区开挖需特别注意坑底隆起和渗水问题，存在承压水的基坑开挖前要通过深井降水将水位降至坑底以下 0.5～1.0m ，并在开挖期间保持稳定水位。开挖作业时尽量避免大面积暴露坑底土体，必要时使用分块开挖和临时覆盖措施，防止软土长时间受扰动和失水后强度下降。

施工场地受限的城市环境中土方外运需与开挖进度紧密衔接，以避免土方堆载过大影响支护结构稳定。土方运输尽量安排在夜间或交通低峰时段，并依据交通导改方案选择合适的运输路线。雨季施工时需在基坑周边设置排水沟和沉淀池，防止雨水直接冲刷土方滑塌。

结论：总而言之，富水软土地区地下水位高、土体强度弱，地铁建设期间开挖深基坑的难度较大，施工程序较为复杂，为保证开挖效果，可以合理应用明挖法开挖深基坑，开挖期间也要注意解决土体强度和地下渗水等问题情况，使深基坑开挖施工顺利落实。

参考文献：

[1]何林南.软土地区某复杂边界条件深大基坑支护设计与分析[J].建筑施工,2024,46(10):1687-1692.

[2]张卓军.城市复杂环境不良地质综合井基坑围护结构施工技术[J].建筑技术开发,2024,51(04):149-152.

[3]张玉奇.软土富水地层超深地下连续墙施工技术研究[J].中国水运,2023,23(22):109-111.