淺談地鐵工程基坑圍護結構施工方案比選

許晨明

隨著國家經濟、科技的發展，城市地下軌道技術不斷成熟，各種形式的地鐵工程在大量涌現。圍護結構工程無疑是保證車站基坑地下工程順利實施開挖的關鍵。基坑開挖是一個土體應力的釋放過程，此過程打破了原有地層的應力平衡體系，擾動后的土體進一步流變和固結，基坑支護結構在坑內外土體的不平衡壓力作用下向坑內擠壓。因此圍護結構方案應考慮土方開挖和開挖方式、順序對支護結構系統變形的影響。

因此，闡明和發展基坑圍護結構工程的理論，改進和優化深基坑圍護體系設計的思路和施工開挖的工藝，加深基坑系統工程的研究和認識是非常必要和十分重要的。

1 簡述

依據理論分析和施工經驗，基坑圍護體系失效一般主要有三個方面原因造成:1)因為內在設計不合理因素導致支護體系失穩(如整體穩定、抗傾覆、抗隆起安全性小，支護結構強度、剛度不足破壞等)而引起基坑失穩;2)因為外界環境變化(如雷雨天氣、超載、水滲入)引發基坑失穩;3)因為施工因素(如支護結構施工質量達不到設計要求、挖土不合理、挖土擾動支護結構等)引發的基坑失穩。據上述原因分析，基坑圍護結構體系的選擇主要依據于基坑工程要求(平面尺寸和深度)、場地工程地質條件和水文條件，以及場地周邊環境條件等資料，通過上述資料對影響基坑圍護體系安全的主要矛盾進行量化分析，據此進行方案合理性選擇和結構穩定性的理論計算分析，并參考地區性經驗判斷，最終確定基坑圍護體系類型。

2 工程周邊環境調查

擬建出入段線位于地鐵二號線正線鐵路北客站以北，地理位置位于北郊草灘文景路以東，車輛段及綜合維修基地以西，交通便利。區間設計里程為RDK0+000.000～RDK0+701.505，其中RDK0+000.000～RDK0+468.646為地下區間、長468.646 m，RDK0+468.646～RDK0+701.505為敞口區間，長232.859 m。區間基坑最大寬度14.0 m，最大深度15.32 m。本區間場地開闊，無重要建(構)筑物，場地內有鑄鐵排污管線一根，埋深約2.0 m，斜穿本施工場地，施工前應先改移。漕運明渠為一條開放式排污渠道，從里程RCK0+262附近東西方向通過，直接影響基坑的圍護和主體施工，施工前應采取處理措施。土層情況:原為渭河河灘、自上而下各土層的地質情況為:①素填土:厚0.5 m～2.5 m，粉土為主少量空隙植物。②粉細砂:厚3.0 m～6.0 m淺黃色，稍密，稍濕，砂質均勻純凈。③中砂:淡黃色～藍灰色，厚度4.0 m～16.8 m，中密～密實，級配一般石英、長石、云母、暗色礦物為主。場地地下水情況:水位埋深為4.0 m～7.2 m，標高365.03 m～366.68 m，屬潛水類型。水位年變幅2.0 m左右。水對混凝土結構無腐蝕性，在干濕交替環境下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性，場地土最大凍結深度為0.50 m。

3 圍護結構方案比選

1 )圍護結構的類型比選。根據工程地質、水文情況及出入段線周邊條件、基坑規模等條件，基坑圍護結構可選擇:地下連續墻、鉆孔灌注樁、鉆孔咬合樁。各種圍護結構比較結果見表1。

2 )方案比選結果。從圍護結構對地層的適應性、圍護結構的效果、防水效果、與永久結構結合情況、對環境的影響、設備要求、場地要求、工藝、難度、施工進度、造價11個方面綜合考慮。由于場地地下水情況:水位埋深為4.0 m～7.2 m，標高365.03 m～366.68 m，屬潛水類型，區間基坑的最大寬度為14 m，深度為15.32 m，考慮地下水位較高、基坑較深初步選定為鉆孔咬合樁，兩樁之間做100 mm的咬合，以起到防水的效果;由于地下連續墻、鉆孔圍護樁、鉆孔咬合樁3種圍護結構剛度大、變形小、基坑施工對鄰近建筑與地下管線影響小，所以3種都可以選用;用于鉆孔咬合樁無須排放泥漿，近于干法成孔，機械設備噪聲低、無振動，對周圍環境的影響較小，所以我們更傾向于鉆孔咬合樁;鉆孔圍護樁、鉆孔咬合樁在施工過程中所需要的機械設備都為專用的小型設備，場地要求也較小，造價較低，在兩種方案的選擇中，鉆孔咬合樁更加符合現場實際，也更為經濟合理。

3 )圍護結構設計。經過比選，圍護結構推薦采用鉆孔咬合樁，根據地質條件及西安市當地圍護結構設計施工經驗，采用φ1 000@900鉆孔咬合樁，圍護樁入土為12 m。根據本站的工程地質和水文地質條件，基坑變形控制要求，施工作業空間等因素，確定圍護結構采用φ1 000@900鉆孔咬合樁。內支撐系統采用φ609，t=14鋼管支撐，支撐水平間距3.3 m。基坑豎向設3道支撐，第一道為鋼筋混凝土支撐，第二、三道為鋼支撐。

表1 各種圍護結構比較結果

4 結語

基坑工程是一個復雜的系統工程，而圍護方案關系整個基坑施工的命脈，因此對圍護結構的比選應著眼于項目全局，綜合考慮多方面的利弊因素。在施工過程中應加強超前預防，分派專人負責對開挖坡面及坡口后緣土體進行連續監控測量，及時反饋測量信息，依照測量數據及時分析情況，調整預加固、預支護措施，以確保施工的安全。

［1］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［2］ GB 50299-2003，地下鐵道工程施工及驗收規范［S］.

［3］ GB 120-99，建筑基坑支護工程技術規程［S］.

［4］ 葉觀寶.地基加固新技術［M］.第2版.北京：機械工業出版社，2008.

［5］ 龔曉南.深基坑工程設計施工手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2006.