复杂工况下地铁车站深基坑施工关键技术研究

1 复杂工况下深基坑施工难点分析

软土地层的流变特性是首要技术瓶颈。长三角、珠三角等沿海地区广泛分布的饱和软黏土具有高含水量、低渗透性和显著蠕变特性，导致基坑开挖后围护结构变形持续发展。典型表现为坑底隆起和墙体侧移的时效性，这种变形往往在支护完成后仍持续数月，对紧邻的地下管线构成长期威胁。2024 年厦门地铁某车站的监测数据显示，软土层中的基坑变形量可达一般黏土地层的2-3 倍，且稳定周期延长 40% 以上。

邻近建筑物保护要求形成了严格的变形控制约束。历史建筑密集区（如西安、南京等古城）对差异沉降的容许值通常不超过 15mm ，这对支护结构刚度和施工精度提出了极高要求。实际工程中常见矛盾在于：增强支护刚度会加大施工振动影响，而采用柔性支护又难以控制初始变形。北京某地铁站施工时，为保护距基坑仅 6.5m 的民国建筑群，不得不采用“分仓跳挖”工艺，导致工期延长 28% 。

高水位条件下的渗流控制是另一突出难题。当基坑深度超过地下水位线时，降水引发的渗流力会改变土体有效应力状态，可能引发突涌、管涌等灾害。天津滨海新区某工程曾因承压水头估算偏差，导致坑底发生渗透破坏。更复杂的是，在粉细砂地层中，常规井点降水易引起细颗粒流失，形成“越降越险”的恶性循环。

施工空间受限带来的工艺协调问题日益凸显。城市中心区的基坑常被既有结构物包围，可供设备布置的作业面宽度有时不足 10m 。这种条件下，支护结构安装、土方开挖、支撑架设等工序存在严重交叉干扰。成都某换乘站项目因施工场地狭窄，不得不将原设计的混凝土支撑改为装配式钢支撑，虽解决了安装空间问题，却增加了节点连接的质量控制难度。空间约束还导致监测点布设密度不足，形成安全隐患盲区。

2 复杂工况下深基坑施工关键技术

2.1 施工方案设计与优化

支护结构选型需遵循“地质适配、环境协调”原则。对于软土地层，宜采用刚度渐进式组合支护，如“SMW工法桩 + 预应力锚索”体系，既能控制初期变形，又可适应土体蠕变特性。邻近敏感建筑时，可选用“地下连续墙+伺服钢支撑”方案，通过实时调节支撑轴力补偿变形。高水位条件下，则需将支护结构与止水帷幕协同设计，形成封闭的防水体系。2024 年深圳某地铁站工程表明，这种针对性设计可使支护效率提升 30% 以上。

降水方案优化需重点解决“降得下、稳得住、影响小”三大问题。对于多层含水层，采用“疏干降水与减压降水相结合”的分区控制策略，通过设置回灌井维持地下水均衡。在粉细砂地层中，应用“管井 ⁺ 真空降水”复合工艺，既能有效降低水位，又可避免细颗粒流失。杭州某项目实践显示，优化后的降水方案使周边建筑沉降量减少约 40% ，同时缩短降水周期 15 天。

土方开挖顺序直接影响基坑稳定性。针对狭长形基坑，推荐采用“中部盆式开挖+周边分层开挖”的组合工艺，先形成中部支撑后再向两侧扩展，可显著减少无支撑暴露时间。对于不规则平面基坑，则采用“分仓跳挖”法，将基坑划分为若干施工单元，通过间隔开挖实现荷载均衡传递。

信息化施工技术的集成应用是方案优化的关键支撑。基于物联网的监测系统可实时采集支护结构内力、周边变形等数据，通过云平台进行多参数耦合分析。当监测值接近预警阈值时，系统自动推送调整建议，如增加临时支撑、调整开挖速度等。

风险预警机制构建需贯穿设计全过程。采用故障树分析法识别潜在风险源，如软土蠕变诱发支撑轴力异常、降水不足导致坑底突涌等。针对不同风险等级制定分级响应预案，例如：当累计变形达允许值 80% 时启动黄色预警，采取加密监测措施；超过 90% 时实施红色预警，立即停止开挖并进行加固。

2.2 关键施工技术实施与验证

支护结构施工需根据地质条件动态调整工艺参数。对于软土地层，采用“先加固后开挖”的施工顺序，在SMW工法桩施工中严格控制水泥掺入比和搅拌速度，确保桩体均匀性。预应力锚索安装时，通过张拉试验确定锁定荷载，分阶段补偿土体应力释放造成的预应力损失。上海某项目监测数据显示，这种分步张拉工艺使锚索受力均匀性提升 40% 以上。邻近建筑物施工时，地下连续墙的成槽精度控制尤为关键，采用超声波测壁仪实时监测槽壁垂直度，将偏差控制在 3‰ 以内。

降水系统实施遵循“分层控制、动态调整”原则。在承压水地层中，先施工观测井掌握各含水层水力联系，再按“先浅后深”顺序启动降水井。采用变频水泵实现流量精准调节，避免水位骤降引发周边沉降。杭州某工程通过设置水位自动报警装置，当观测井水位下降超限时自动暂停抽水，使周边建筑沉降量减少 25% 。对于渗透性差的黏土层，配合轻型井点降水辅助疏干，显著改善了开挖作业面条件。

土方开挖过程实施精细化控制。采用“分层、分块、对称”开挖方式，每层开挖厚度不超过 3m ，无支撑暴露时间严格控制在 24 小时内。对于邻近敏感区域，采用“抽条开挖法”，先开挖中部土体形成支撑工作面，再向两侧扩展。监测数据表明，该方法可使支护结构最大侧移量降低 30% 。土方运输采用小型化设备，在狭窄场地内设置环形运输通道，避免机械碾压造成基坑边载超限。

施工监测系统构建“三位一体”的预警网络。在支护结构关键部位布设轴力计、测斜管等传感器，周边建筑设置沉降观测点，地下水位监测采用自动记录仪。数据通过无线传输至云平台，实现变形趋势的实时可视化分析。2024 年深圳某项目曾通过监测数据及时发现支撑轴力异常增长，经排查为局部超挖所致，通过及时回填避免了险情发生。

技术验证通过典型工程案例展开。以南京某地铁站为例，该工程面临厚层软土、距历史建筑仅8m的复杂条件。实施中采用“地下连续墙 +⋅ 伺服支撑”体系，配合分仓跳挖工艺。监测结果显示，基坑最大侧移仅 28mm ，邻近建筑差异沉降控制在 12mm 内，完全满足保护要求。降水系统运行期间，通过回灌井维持了地下水位平衡，周边地面沉降未超过 15mm 。该案例证实了分级支护体系在软土地区的适用性。

针对高水位砂层工况，天津某项目采用“旋喷桩止水帷幕+管井降水”组合技术。实施过程中特别注重帷幕搭接质量检查，通过钻孔取芯验证了帷幕连续性和抗渗性能。降水效果检测显示，坑内水位始终保持在开挖面以下 1m ，未发生管涌现象。与常规方案相比，该技术使抽水量减少 40% ，显著降低了环境影响。

施工技术创新点通过对比试验得到验证。在广州某项目中，将传统支护区与新型组合支护区进行对比监测。数据显示，采用“型钢混凝土支撑 + 预应力锚索”的创新区，其支护结构变形量较传统区减少 35% ，且材料用量降低 20% 。这种对比方法直观证明了技术改进的实际效益。

结语

本研究表明，在软土地层、邻近建筑物及高水位等复杂工况下，地铁车站深基坑施工需采用系统化的技术解决方案。通过分级支护体系与信息化施工技术的结合，可有效控制基坑变形并提升施工安全性。动态监测数据的实时分析为风险预警提供了可靠依据，优化后的降水方案与土方开挖顺序显著降低了环境影响。工程实践验证了这些关键技术的实用价值，特别是在保护邻近敏感建筑方面表现出明显优势。

参考文献

[1] 复杂环境地铁车站施工关键技术研究. 王禄禄.建筑机械,2025(01)

[2] 超深地铁车站地下连续墙受力性能及防水施工关键技术研究. 王江华.建筑机械,2025(05)

[3] 地铁车站给排水及消防水系统施工关键技术的研究. 王世永.流体测量与控制,2024(02)