地鐵車站深基坑圍護結構設計研究

陳 超

(西咸新區軌道交通投資建設有限公司，陜西 西安 710001)

1 基坑圍護結構的定義及常見圍護形式

在地鐵基坑施工過程中，可以用到的圍護結構類型眾多，需要依照實際情況合理地對基坑的深度，水文地質條件以及工程地質情況進行分析和研究，綜合對比經濟性和技術性，對城市發展的特征進行確定。在地鐵基坑施工的過程中有很多方法，比如說逆作法，明挖順作法，蓋挖法等。

1.1 地連墻

地連墻的施工方法主要是在地下水位較高的軟土區域當中進行使用，在施工的過程中噪音相對較低，而且振動較小，可以在構筑較為密集的區域進行施工。在進行地下連續墻施工的過程中，具有很多優勢，主要可以承受較大的水平側向載荷，而且應用的過程中剛度較大。在基坑開挖的過程中可以發現不會造成較大的沉降，而且形變相對較小，不會對周圍建筑產生較大影響，可以有效的保證地下管線和周圍建筑物的安全性，具有較好的防水效果，廣泛應用于深基坑施工當中。然而，地下連續墻施工的過程中造價相對較高，施工機具占用場地較大。在富水砂層當中需要對墻縫止水的問題進行重點考慮，一般情況下使用旋噴樁或者攪拌樁等方法將墻縫止水的問題解決。

1.2 鉆孔灌注樁

在鉆孔灌注樁施工的過程中，主要分為濕作業和分干作業，適合在各種地形條件下進行操作，如果地下水的水位相對較高可以與止水帷幕共同結合進行操作，如果地下水位相對較低或者無地下水可以不進行帷幕的設置。其和地下連續墻相比，剛度相對較小，造價比地下連續墻低。在土層條件較好且地下水位相對較低的區域，這種方法最為適用在軟土地區，基坑深度在10m～15m左右的時候，這種方式應用效果較好，但是在施工的過程中會對環境有一定影響。

1.3 鉆孔咬合樁

鉆孔咬合樁在整體剛度方面與地下墻相比相對較低，和鉆孔灌注樁相比相對較高。在工藝施工方面，對施工隊伍和施工設備的要求較高，在施工的過程中需動用鉆孔機具及套筒工具，在施工工序方面相對較復雜，如果施工水平不足，經驗不豐富，可能會出現一定的問題，另外在成樁精度要求非常高(特別是垂直度方面)而且工藝相對較為復雜。在進行操作的過程中，如果沒有合理的控制初凝的時間，可能會導致墻體產生滲水等情況，另外一定要密切注意整體垂直度的控制。與此同時，在深厚砂層當中進行施工的時候，可能會產生頸縮等問題。在地鐵基坑施工的過程中，這種方法使用相對較少，而且這種方法在施工的過程中造價較高。

1.4 SMW工法樁

通過攪拌樁形成均勻的擋土墻，接著插入型鋼到混凝土中，產生剛性復合圍護結構。這種結構在施工過程中，優點在于設計的速度較快，而且具有較好的止水性，結構相對較為簡單，另外部分鋼結構可以進行回收再利用。在軟土地基附近環境較好的區域當中應用較為廣泛，基坑深度相對較輕的條件下，這種技術能夠得到有效的使用。

1.5 人孔挖孔樁

采用人工配置簡易的提升設備進行開挖成孔，下放鋼筋籠后澆筑混凝土，形成支護體系。優點是施工造價低，設備簡單，易于大批量上場同時施工，施工靈活度高，無泥漿，噪音低，文明施工，環保效果好，整體性強；缺點是人員施工風險打，不適合進行淤泥層和流砂層施工。

2 地鐵某車站深基坑圍護結構的設計

本文主要以某地鐵站為例，分析研究地鐵車輛周圍的環境水文地質情況以及工程類型，并且依照相關要求合理的進行車站圍護結構的選擇。本站主要在我國南方某省路段的中間，附近居民區的數量較多，西側和東側的位置都是住宅區，而與基坑距離最近的住宅區距離只有20m，在一倍基坑范圍之內，與此同時附近存在很多地下管線。在本站進行開挖的過程中，其土層從下到上分別是含泥中粗砂層，泥質中細砂層，淤泥層，填石，這種地層在該地區非常典型，在施工的過程中也有一定的難度。

2.1 水文地質

對水文地質條件進行分析，可以發現承壓水主要是依照場地鉆孔資料進行，因為出現了隔水頂板淤泥，粉質黏土，這就造成中粗砂，粉砂，卵石的潛水向承壓水逐漸轉變。

2.2 圍護形式選擇

根據工程特點，場地條件和工期要求，結合管線搬遷和交通疏解需要，在本站當中，因為具有深厚的淤泥層，曾達到8m～15m，而基坑深度相對較大，能達到25m。由于基坑會有較大的形變，所以需要使用剛度較大的圍巖。其次，在基坑開挖的過程中，周圍有很多富水砂層，所以需要加強維護，需要使用一些具有較好防水性能的圍護。由于附近具有較多的管線和建筑物，所以在圍護施工的過程中，需要避免擾動地層的情況出現，避免管線和建筑出現較大沉降。所以，本站建設的過程中主要使用防水性能較好，而且剛度較大，對地面震動相對較小的地連墻與內支撐相結合的圍護模式。

2.3 設計要點

對本站進行具體分析，可以發現淤泥層相對較為深厚，而且地基為軟土地基，在基坑開挖的過程中容易出現形變，在地墻成槽的時候容易產生塌陷等一系列安全隱患，所以在淤泥層周圍通過三軸攪拌樁，槽壁加固等方式將塌孔的問題解決。在坑內進行兩道砼支撐的設置，這樣可以提高基坑的強度，并且進行六道鋼支撐將基坑形變過大的問題解決。其次，本站當中出現了較為深厚的承壓水層，該水層當中承壓水頭較高，而且水頭與坑底距離較長，有的可以達到20m，具有較大的含水量，滲透系數相對較大，所以本站當中主要是用素砼墻入巖等方式將承壓水隔斷。與此同時，因為基坑開挖的周圍出現了較為嚴重的富水砂層位了，為了避免地墻接縫的位置出現問題，一定要主要施工的過程中可能產生薄弱點，在本站施工的過程中，主要在接縫位置攪拌樁周圍進入坑底3m的方式將接縫滲水的問題解決。

2.4 穩定性驗證

圍護設計中，采取穩定性驗算的方法評估地鐵車站超深基坑圍護結構的設計效果。案例中，專門從基坑開挖面向下驗證圍護結構的穩定性，模擬彈簧支座，直接計算出圍護支撐點的位移數值，分析變形量。穩定性驗算時，要求案例中的圍護結構達到承載極限，由此才能檢測出圍護結構設計是否穩定。穩定性驗證時采用模擬試驗的方法。除了研究圍護結構的穩定性以外，還要模擬圍護結構的抗傾覆穩定性，超深基坑的抗滲流穩定性以及整體結構的抗承壓水穩定性，預防圍護變形。

2.5 注意要點

(1)在基坑圍護設計之前，應對周邊環境進行詳細的梳理，確定一個合理的保護等級。(2)軟土地區的基坑，宜采用地下連續墻+內支撐的體系，保證有足夠的剛度及整體性，穩定性。采用復合墻形式時，地墻能與主體結構一起共同抵抗水浮力。(3)基坑底部土層較差，宜預先進行加固，增強坑底土體的承載力及穩定性。(4)深基坑開挖深度較大，需進行降水時，引起的地面沉降，沉降誘發的建(構)筑物下沉等需要關注，須由專業的降水單位進行分析及施工，保證過程的安全性。

3 結 語

文章分析研究地鐵基坑圍護結構，我們可以從中發現在工作的過程中，需要積極分析附近的影響因素，因地制宜地采取合理的措施，客觀的進行深基坑圍護的設置，對自己的優勢進行充分利用，并且規避可能出現的問題，保證圍巖結構設計的實用性。