地鐵深基坑支護結構設計及支護施工技術探討

郭偉

（深圳市地鐵集團有限公司，廣東 深圳518000）

1 引言

隨著地鐵工程建設規模的增加，線網密度不斷增強，深基坑工程的需求與難度也越來越大。深基坑工程安全風險高、影響因素多，若出現安全事故問題會造成較為嚴重的經濟和社會影響。因此，必須充分掌握地鐵深基坑支護結構勘察、設計方法，在開挖支護施工期間認真、謹慎地處理可能出現的各類問題，構建完善的技術體系，準備好相應的預防措施，提升施工安全性。

2 地鐵工程深基坑施工特點及分析

地鐵深基坑施工與普通建筑基坑施工有很多不同之處，具體體現在：

1）地鐵深基坑工程施工規模相對較大，深度較深，結構狹長造成作業空間狹窄，一定程度上增加了深基坑支護施工的難度。

2）地鐵沿線會經過城市相對繁華地段，地下管線密集，施工中存在很多不確定的因素，可能會涉及如電力線路、燃氣管、通信線路、水管線等，一些老舊管線滲漏，會出現地下水的集聚情況，影響到基坑施工安全。因此，在項目設計中需要與多個部門進行協調工作。

3）地鐵深基坑開挖中對變形控制要求高，深基坑開挖的深度越深，相對應的安全等級越高，還要考慮地面沉降、周邊環境保護等需求，因此整體施工難度相對較大【1】。

3 地鐵深基坑支護結構設計分析

3.1 做好地鐵深基坑勘察分析

要確保地鐵深基坑支護結構設計的科學性，降低工程風險，需要做好勘察分析，具體包括：根據安全施工要求，勘察周圍環境，了解地下水狀況，結合地下水補給及變化情況了解施工區域地下層靜止水位、歷史水位數據，并掌握其與周邊水體的聯通情況【2】。了解深基坑底部承壓水水位變化、支護結構對周邊環境的影響。開展巖土勘察工作，了解地層巖土分布規律，并對施工場地的巖土條件加以分析，給出與深基坑設計相關的巖土力學參數建議值。

3.2 做好支護結構設計準備工作

1）要結合深基坑支護結構設計參考資料和工程勘察數據信息，開展設計前的準備工作，為結構安全提供保障。

2）要做好工程圍護結構與支護體系布置圖的設計，選擇并確定支護結構的類型，對相關的參數加以分析，提升深基坑結構的穩定性。

3）選擇合適的支護結構類型。深基坑支護工程要涉及結構力學、土力學等內容，要根據地鐵深基坑支護結構設計標準和要求，結合不同地鐵深基坑施工特點，采取針對性措施，確定基坑支護方案，對其合理性加以分析。同時，還要結合工期合理對相關的設施設備、場地布置等進行確認，確保后續設計工作高效開展。

4 地鐵深基坑支護施工技術探討

4.1 土方開挖技術

深基坑開挖前要制定科學的施工方案，按照分層、分塊、對稱、限時的要求進行土方開挖，在開挖時要進行相應的支護施工，快速形成支撐體系，控制圍護結構的變形，為現場后續工作提供良好條件。地鐵深基坑施工中，開挖工作非常重要，要嚴格遵循相應的施工原則。當土方開挖到各層支撐底部時及時進行支撐施工，開挖工作開始時，要及時在基坑內設置集水井、排水溝，避免出現積水。基坑放坡需結合環境、地質等條件進行控制，對于長時間暴露或需要承受水力沖刷的情況，需要采用坡面保護措施，避免出現滑坡問題。

土方開挖順序、方法須與設計要求保持一致，嚴格控制分層開挖長度，合理安排基坑驗收，剩余部分使用人工開挖，完成后及時進行封底，減少對基底土的擾動。施工過程中嚴禁設備碰撞支撐，人員不得在支撐上行走且不允許增加負荷，現場還要安排專業安全人員進行跟班作業。基坑開挖時應及時施作樁間網噴，保證樁間土體穩定并為后續結構防水施工提供平整工作面。開挖至基底后及時施作接地網。加強基坑穩定的觀察和監控量測工作，推薦采用支撐軸力自動補償系統，以便及時發現施工安全隱患，并通過監測反饋及時調整開挖程序、預加軸力值。

4.2 管線滲漏水處理技術

地鐵深基坑工程中漏水和滲水現象較為常見，嚴重的滲漏水問題會影響到支護結構的可靠性，因此，在施工中發現滲水問題要及時處理，結合實際采取相應的措施。滲水量相對較小時，其對工程支護結構和周圍的影響也相對較小，這種情況下可以采用在基坑底部設置排水溝，對滲漏水進行排除。遇到滲漏水較大的情況，可以采用引流或補救的措施，主要是在滲漏水處圍護墻打入鋼管，借助鋼管排水。同時針對薄弱的地方，還需要采用混凝土或砂漿進行修補，以免再次出現滲漏問題。此外，針對大面積的滲水問題，需要挖開支護墻，確保其整體在水位以下，然后采用高壓注漿等方式進行整體加固。如果遇到嚴重的滲漏引起坍塌等問題，需要在坍塌處放沙袋，確保引流管過濾砂石，將水排除，施工中為提升施工效率，可以設置水泵抽水的方式排水【3】。

4.3 加強深基坑支護結構施工質量管理

要確保深基坑工程質量，施工單位要結合實際，對施工每個環節進行控制管理，并采用動態化的工程監督管理方式，確保工程施工滿足設計的要求。在深基坑施工中，施工單位要嚴格控制好施工進度，根據施工所在地周邊的地質條件和水文狀況，結合基坑深度，對支護結構施工質量進行控制，結合工程實踐，在地層差、地下水補給豐富的地區，尤其是軟弱富水地層，理論受力與實際有較大的差距，從而出現開挖中土體受力不均、時空效應過快的問題，影響到基坑的穩定性，嚴重的會出現坍塌問題。因此，基坑施工中，施工單位要對基坑的面積和深度進行分析，選擇合適的開挖技術，做好及時支護工作，確保內外受力體系穩定平衡，提升工程的安全性。

此外，要把握好細節問題。要確保地鐵施工各類受力節點的施工質量，如支撐與圍檁節點、圍護結構接縫質量、樁間止水帷幕深度與質量、監測設備預埋質量等。采用動態化、自動化的手段進行檢測，驗證基坑穩定性與受力構件的可靠性，及時采取有效的措施控制基坑可能發生的異常風險，如鋼支撐伺服系統、水位與地面沉降自動報警系統等。

地鐵深基坑工程和圍護結構體系是在相互作用下動態變化的系統，在實際的工程設計和施工中，要了解復雜條件下基坑支護結構和土體變形情況，對基坑工程系統進行全面監控與管理，并及時做好信息反饋，遇到質量缺陷及時采取預警與補強措施，遇到隱患應在初期進行及時整改。施工設計中，可以采用有限元模型，以較為不利的工況預測變形與施工時序的關系，調整參數，優化支護結構體系，從而確保施工的安全。

5 結語

綜上所述，地鐵深基坑施工設計中，勘察的嚴密、支護結構設計和施工技術與質量管控對整個工程施工風險控制有重要的意義。在具體的施工中，要把握地鐵深基坑施工特點，關注支護結構設計，并科學選擇施工技術，不斷提升地鐵深基坑支護施工的技術水平，確保地鐵深基坑施工質量，有效控制深基坑施工風險。