地鐵施工中深基坑支護新技術淺析

葉正聯

摘要：注重地鐵深基坑支護結構設計及支護施工技術的深入探討，重視這些方面的實踐經驗積累，有利于保持地鐵深基坑良好的結構狀況，促使其在實踐應用中保持良好的功能特性，進而為現代城市交通服務水平提升提供保障。因此，需要給予地鐵深基坑結構設計與支護施工技術選用必要的關注，有針對性地開展這些方面的研究工作，使有效的設計方案與施工技術支持下的地鐵深基坑支護結構具有良好的實踐應用效果，以滿足地鐵工程安全建設要求。

關鍵詞：地鐵;深基坑;支護;新技術;分析

1導言

地鐵深基坑支護的設計、施工和管理一直是施工中的重點技術問題，隨著科學技術的發展和進步，各種新型的結構設計和施工方案已經在使用，并保證工程土方量不影響到市區和周邊建筑，降低工程成本，高層建筑已經采用了垂直開挖的工藝。給擋土支護技術帶來了新的變革，現在深基坑開挖工程中廣泛采用了大直徑灌注樁加土層錨桿的擋土支護技術和土釘支護技術，取得了良好的經濟效果，同時社會效益也很顯著。但是在實際工程的施工中，仍然出現了一系列的工程問題，需要采取有效措施加以解決。

2地鐵深基坑施工特點

由于城市化進程的進一步加快，城市規模在不斷擴大，人口也隨之不斷增長，在這種情況下，地鐵的數量與規模也在不斷擴大，這就加大了其施工的難度。而深基坑作為施工中的重要環節，對工程的整體性能有著至關重要的作用，因此需要人們重點關注。地鐵深基坑支護技術的施工同普通的工程相較而言具有一些典型性的特征。首先由于地鐵的施工線路較長，城市中的地鐵線路呈現交錯分布的特點，在施工中會面臨比較復雜的自然狀況。并且地鐵車需要換乘多個線路，出口多、換乘通道多，不僅工程規模大，而且結構十分復雜，加大了深基坑支護施工的難度。另外，由于施工是在地下進行，并且具有很大的工程量，在施工中不可避免地要對地下已經存在的市政管線進行合理的處理，從而保障施工不會影響其他市政工程的運行。

3地鐵深基坑支護結構的設計原則和實施方法

3.1設計原則

為優化地鐵深基坑的支護結構設計，需遵循以下原則：一是成本經濟性良好與合理科學性原則。二是結構安全可靠性原則。三是施工便捷性原則，且支護結構需要與地鐵深基坑的實際情況相一致。在實際中，通過對這些設計原則的綜合考慮，有針對性地開展地鐵深基坑支護結構設計工作，可完善支護結構設計方案，降低地鐵深基坑支護施工的風險。

3.2實施方法

在完成地鐵深基坑支護結構設計工作的基礎上，需要掌握與之相關的實施方法，以確保該結構實施狀況的良好性。具體表現為：一是在支護結構正常使用極限狀態與承載能力極限狀態這兩種不同模式的配合作用下，對完成設計后的地鐵深基坑支護結構進行有效實施，以確保深基坑結構具有良好的穩定性。二是通過對地鐵深基坑施工區域土質狀況的分析與考慮、支護結構受彎、受壓及受剪承載力的深入分析，設置好地鐵深基坑所需的支護結構。三是在性能可靠的錨桿、支撐等構件的配合作用下，完成地鐵深基坑支護結構的實施作業，且應通過對周圍環境狀況與支護結構設置狀況的分析，處理好其中可能存在的問題，使得支護結構在地鐵深基坑方面的應用能夠達到預期效果。實踐中，通過對這些不同舉措的配合使用，可為地鐵深基坑支護結構設計方案的有效實施提供保障，促使這類結構在地鐵深基坑施工中發揮出應有的作用。

4深基坑支護新技術

4.1復合土釘墻支護技術

傳統土釘墻支護技術本質為在施工過程中對土體通過加筋進行支護。復合土釘墻支護技術本質是從傳統土釘墻支護技術的基礎上發展而來的，其工藝主要采用水泥土攪拌樁、預應力錨桿等設備與傳統土釘墻結合而成，其施工具有施工方便、設備簡單和經濟效益顯著等優點，復合土釘墻支護技術主要適用于非軟土體深基坑，基坑安全級屬于二級或者三級的工程。復合土釘墻支護技術的主要施工步驟為：首先對土釘的制作，其次土釘的成孔，最后土釘的送入以及噴射混凝土施工。對于軟土體深基坑，復合土釘墻支護技術容易造成支護結構產生較大位移甚至導致整體結構的破壞，但是通過施工經驗來說，復合土釘墻支護技術可以適用于深度為5m-6m的軟土體深基坑。對于軟土體深基坑的支護施工，工程中主要通過水泥土攪拌樁等支護設備來提高土體的載荷強度、耐久性和持續時間，采用此類超前支護結構，此結構具有很長的接觸深度，接觸深度越長，基坑的穩定性越高。對于非軟土體深基坑的支護施工，工程中主要通過預應力錨桿等支護設備來降低土體的沉降，根據工程經驗，復合土釘墻支護技術可以使土體的沉降降低40%～50%。

4.2雙排樁結構支護技術

雙排樁結構支護結構本質為由兩排支護樁和橫梁組成的剛架組成的支護結構，該支護技術主要具有等橫向強度大、施工簡單、受制條件小、占地小等優點。因此，在部分工程中無法使用其他的支護方式時可以采用該技術，該支護技術在近些年來受到了廣泛的使用，并取得了良好的效果。雙排樁結構支護技術具有施工方便、施工周期短、適用性廣和工藝簡單等優點。雙排樁結構的接觸強度可以通過支護樁與土體之間建立的力學平衡方程得到，力學平衡方程考慮土與樁自重的抗傾載荷因子。在橫向荷載作用下，前排支護樁受到縱向彎矩、橫向剪力和壓力作用，其產生向下的位移;后排支護樁受到縱向彎矩、橫向剪力和拉力作用，其產生向上的位移，其產生的水平位移和彎矩與雙排樁的縱向撓度為線性方程。在實際的工程強度校核過程中，雙排樁模型通過一定的假設可以簡化為平面剛架結構，在計算過程中，應考慮雙排樁與土體之間的載荷反力與結構變形關系，并考慮土與樁自重的抗傾載荷因子和初始應力。

4.3型鋼水泥土攪拌墻支護技術

型鋼水泥土攪拌墻（SMW工法）由型鋼和水泥土混合固結而成的支護設備，一般來說型鋼水泥土攪拌墻支護技術適用于抵抗過大的側向和地下水壓力的工程。施工的過程主要為：首先將支護部分土體切碎，并注入水泥漿等固化劑攪拌均勻，然后在凝固之前在攪拌料內嵌入型鋼，凝固之后就形成水泥土攪拌墻。型鋼作為擋土結構，水泥土作為截水結構。型鋼水泥土攪拌墻的工藝特點主要是施工方便，無污染，對周圍土體的危害較小，對周邊環境和設施造成擾動少，同時該技術具有很好的防水性，并且工程造價低，工程價格比雙排樁結構支護技術節省15%～35%。

4.4錨桿施工支護技術

錨桿施工支護技術為將金屬桿柱打入土體預先鉆好的孔內，利用其金屬桿柱頭部、金屬桿體和金屬桿柱尾部的結構，將金屬桿柱與土體通過水泥漿結合在一起達到支護作用和補強效果。錨桿施工支護技術具有成本低、施工周期短、工藝簡單和占用很少的施工場地等優點。錨桿施工支護技術的施工過程主要為：首先，工程技術員通過圖紙設計和規劃確定錨桿的打入位置，確定鉆桿的打入傾角和打入高度;其次，通過錨桿鉆機鉆好相應的孔，注入水泥漿護壁，將金屬桿柱打入土體預先鉆好的孔內或者穿入鋼絞線;最后，對孔和桿柱進行補漿、凝固。在鉆孔過程中，若遇到大型石塊或者障礙物應該立刻停鉆。

5結論

地鐵施工中深基坑支護技術在我國的地下工程施工中具有重要的意義。本文通過深基坑支護技術存在的問題出發，詳細介紹了復合土釘墻支護技術、雙排樁結構支護技術、型鋼水泥土攪拌墻支護技術和錨桿施工支護的技術過程和特點。深基坑支護新技術對于保證地鐵工程項目的順利實施具有顯著意義。

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（作者單位：中鐵四局集團第五工程有限公司）