地鐵車站深基坑支護體系設計研究

管喆瑋

摘要：近年來，城市化進程加快，大量人口涌入城市，城市面臨著較大的交通壓力，而地鐵成為緩解交通壓力的有效方式。地鐵工程與普通的工程相比，由于其屬于深基坑工程，在基坑開挖環節，會受到地下地質水文條件、土壤條件、周邊環境的影響，采取必要的基坑支護技術，能夠保障地鐵深基坑結構的穩定性與安全性，減少深基坑施工過程中的一系列安全隱患。基于此，本文以某地鐵車站深基坑工程為例，分析了地鐵車站深基坑支護體系的設計，有利于保障地鐵工程的順利實施。

Abstract： In recent years， the process of urbanization has accelerated， a large number of people have poured into cities， and cities are facing greater traffic pressure， and subways have become an effective way to relieve traffic pressure. Compared with ordinary projects， subway projects are deep foundation pit projects. During the excavation of foundation pits， they will be affected by underground geological and hydrological conditions， soil conditions， and the surrounding environment. Adopting the necessary foundation pit support technology can ensure the stability and safety of the deep foundation pit structure of the subway， and reduce a series of hidden safety hazards during the construction of the deep foundation pit. Based on this， this article takes the deep foundation pit project of a subway station as an example， and analyzes the design of the deep foundation pit support system of the subway station， which is conducive to ensuring the smooth implementation of the subway project.

關鍵詞：地鐵車站;深基坑;支護體系;設計

Key words： subway station;deep foundation pit;support system;design

中圖分類號：TV551.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）08-0108-02

0 ?引言

近年來，經濟社會的快速發展，促進了城市的快速發展，各個城市的基礎設施逐步完善。地鐵作為城市重要的基礎設施，其在緩解交通壓力，提升交通運輸效率方面有著重要的作用。在一定程度上，地鐵工程的興建，是城市現代化發展的重要標志。但是，由于地鐵車站深基坑施工的復雜性與特殊性，其在施工過程中存在一些安全風險因素，為了避免這些因素的影響，在實際的施工過程中，必須要根據工程現場情況，進行支護體系的設計，保障施工安全。

1 ?地鐵車站深基坑施工特點

近年來，在各個城市的快速發展過程中，很多城市逐步開始了地鐵工程建設，地鐵車站的數量、規模都以前所未有的速度增長，對不同的地鐵車站項目而言，其往往面臨著不同的工程結構、工程地質條件，因此，地鐵車站工程的難度系數相對較高。地鐵車站項目中，深基坑工程是其中的重要內容，決定著車站基礎結構的穩定性與安全性，起著重要的支撐作用。而深基坑支護體系的存在，保障了地鐵車站深基坑施工的安全性，避免了施工過程中一系列的安全事故。深基坑支護的特點主要體現在：①結構復雜、規模較大。對地鐵車站而言，一個地鐵車站內往往會存在多條的換乘線路，使得其通道、出口等都相對較多，這就使得其支護結構相對復雜，支護體系內包含了多個支護結構與支護技術。②施工的不確定性。支護體系的地下管線密集，一些地鐵車站深基坑下甚至存在一些地下構筑物，各種不確定性因素相對較多，在支護體系設計之前，有關人員必須要充分掌握施工現場地下的實際情況，比如管網分布。③周邊環境因素的影響。在深基坑施工時，支護體系設計需要充分考慮周邊環境，比如建筑物分布，與有關部門做好溝通與配合工作，保障支護體系設計的科學性。

2 ?某地鐵車站深基坑工程概況

以某城市地鐵車站工程為例，整個深基坑工程長達255m，標準段寬度與端頭井寬度分別達到了20m與24m。從整個地鐵車站的結構來看，其主體為地下三層，整體采用雙柱三跨箱型結構。在實際的施工過程中，由于考慮了施工區域內的地質地形條件、施工的可操作性，經過施工方案的比選，最終確定在本工程中采用明挖順作法施工方式，站臺中心處頂板覆土3.2m，底板埋深23.4m。在本地鐵車站中，僅僅在西側存在一個在建的橋梁結構，周邊并無其他建筑物，主體結構上方有多排220kV架空電線斜穿。

3 ?地鐵車站深基坑支護體系設計

3.1 地質水文條件分析

地鐵車站深基坑支護體系的設計上，需要充分考慮深基坑地下的地質與水文條件。綜合分析，在本工程區域捏，其上覆地層主要包含了雜填土、淤泥、淤泥質土、淤質砂、砂礫，而下伏基巖主要為風化泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖與泥灰巖。在該車站深基坑內，地下水豐富，主要是孔隙水與基巖裂隙水，地下水水位對于深基坑支護施工有著直接的影響。

3.2 深基坑支護體系選擇與設計

3.2.1 合理選擇施工工法

對地鐵車站深基坑支護施工而言，施工工法決定著支護體系的效果，因此，這就要求在支護體系的選擇與設計時，有關工程人員需要結合工程現場的實際情況，對各種施工工法加以對比與分析，確定最佳的施工工法。當前，隨著我國地鐵施工技術的進步，各種施工工法都在地鐵工程中得到了普遍的應用，比如明挖順作法、暗挖法、蓋挖逆作法。施工工法的選擇需要有關工程人員充分自然地理條件、周邊環境、交通因素。由于本地鐵車站工程的特殊性，選用明挖順作法施工方式，有效保障了施工的安全性，節約了工程施工成本，具有較高的經濟與社會效益。

3.2.2 合理選擇支護體系

地鐵車站深基坑支護體系設計的科學性，決定著支護結構的支護效果。在支護體系的設計上，需要考慮的因素更多，再加上在當前技術發展的背景下，地鐵深基坑支護方式越發多樣，有關設計人員需要充分掌握施工區域內的實際情況，綜合對比在該種條件下各個支護結構的優點與缺陷，選擇最佳的支護方案。深基坑支護方案的確定上，不僅要考慮各種支護結構的優劣性，還需要將其與施工現場的實際情況加以結合，從技術性與經濟性的角度著手，使得支護方案能夠在技術上具有可操作性，經濟上具有節約性。深基坑支護施工最為關鍵的就是支護體系設計的科學性，當確定了最佳的支護結構以后，有關人員要立即對各種支護參數加以計算與確定，保障支護體系能夠起到最佳的支護施工效果。此外，不同的支護體系也有著不同的造價，需要考慮其對造價的影響。當前，我國地鐵工程中，最為常用的支護體系就是鉆孔咬合樁、鉆孔灌注樁、型鋼水泥攪拌墻、地下連續墻。

3.2.2.1 型鋼水泥土攪拌墻

型鋼水泥土攪拌墻屬于一種相對特殊的支護體系結構，其在實際的應用過程中，主要是將H型鋼插入相互咬合的深層攪拌樁內，所形成的結構屬于連續結構，能夠在深基坑施工過程中起到擋土、擋水的作用。這種支護體系最為明顯的特征就是其具有明顯的經濟性，在H型鋼表面涂刷一定的減摩劑以后，能夠實現對H型鋼的回收利用，實現了資源的循環利用。一般情況下，型鋼水泥土攪拌墻在透水性相對較大的砂性地層中，能夠取得理想的支護效果，是一種經濟性更高的施工方式，其在實際的應用中，施工速度快、污染少、造價低，有效保障良好的支護效果。但是，這種施工方式也同樣存在著一定的弊端，其結構剛度相對較小，適用范圍相對有限，型鋼拔出存在一定的風險。在地鐵深基坑小于12m的附屬結構與通道中最為常用。

3.2.2.2 鉆孔咬合樁

鉆孔咬合樁施工過程中，需要借助于專有的鉆機設備。具體來說，應用全套管鉆機設備，實現鉆孔施工，使得在樁與樁之間，能夠形成相互咬合排列的結構。相比較而言，鉆孔咬合樁更適用于軟土地層中，能夠在一定程度上克服軟土地層的不利影響。從其支護體系的構成來看，由于其采用的是鋼套管護壁，有效避免了鉆孔過程中出現的孔壁塌陷問題，即使是在周邊建筑物分布較多、地下管線密集的區域內，該種支護結構也能夠取得相對理想的支護效果。因此，該種支護體系的適用性更好，能夠在深基坑工程中起到理想的防滲漏效果，可以與相應的防水措施相結合。但是，在該種支護體系的建設中，其施工質量往往難以把控，主要是由于其垂直度的控制、咬合樁超緩凝混凝土的配制方面。

3.2.2.3 鉆孔灌注樁支護

鉆孔灌注樁施工技術，是當前很多工程中應用最為普遍的支護結構。在地鐵車站深基坑工程中，鉆孔灌注樁支護，主要是應用鉆孔的方式，最終形成的鉆孔灌注樁以隊列式分布的情況，形成良好的支護結構，該支護結構能夠實現良好的擋土作用，其結構剛度較大，能夠有效抑制各種土體的變形，具有良好的技術適用性，在黏性土、填土、淤泥質土等土層中都可以起到良好的支撐作用。但是，該種支護結構屬于擋土結構，無法實現擋水，在施工過程中必須要進行相應的防水與止水結構，避免地下水的侵襲。

3.2.2.4 地下連續墻支護

地下連續墻支護結構在地鐵車站深基坑工程中最為常用，主要是在施工過程中，開挖溝槽，沉放鋼筋籠與澆筑混凝土，形成地下連續墻結構，與其他的支護結構相比，這種結構兼具多種支護功能，既能擋土也能截水，還具有一定的承重功能，其防滲性與結構剛度都較高，在實際的施工過程中，噪音與振動相對較小，能夠適應各種復雜的地層條件，有效保障了深基坑施工的安全性。在地鐵車站深基坑工程中，該種支護結構具有多方面的功能，不會對周邊環境、建筑物產生較大的擾動。

3.2.3 深基坑支護體系設計

以本地鐵車站深基坑工程為例，在施工過程中，有關工程人員充分分析了工程的土層、水文地質條件，最終確定其支護方案采用地下連續墻結構，墻趾進入粉質黏土層的深度要在2m以上，才能保障對承壓水的阻隔作用。由于車站主體結構上方存在著架空電線，在施工過程中，地墻采用銑接頭，整體制作鋼筋籠，在吊裝過程中，采用分節吊裝的方式。為保障該支護結構的效果，地下連續墻需與內支撐結合，比如鋼支撐與鋼筋混凝土支撐。

在本地鐵車站的內支撐結構設計上，沿著基坑豎向設置6條支撐，這些支撐結構內包含了鋼管支撐與混凝土支撐。由于基坑寬度相對較大，為保障支護的良好效果，在支撐中間，需要設置格構柱，保障其能夠取得更好的穩定性與安全性。在地下連續墻施工過程中，需進行溝槽槽壁的加固，為了最大程度上避免對周邊環境、建筑物的不利影響，需應用裙邊與抽條旋噴加固的方式，實現雙重加固，最大程度上抵御基坑變形。

4 ?結束語

近年來，在城市化快速發展的背景下，地鐵工程項目越來越多。由于地鐵工程多為深基坑工程，在施工過程中面臨著一系列的變形、塌陷威脅，因此，必須要在深基坑施工之前，做好支護體系的設計，最大程度上降低深基坑施工中各種不利因素的影響，保障施工的安全性。深基坑支護體系設計需要綜合考慮多方面的因素，保障其支撐效果，發揮地鐵工程在城市發展中的作用。

參考文獻：

[1]張軍，郝林林.地鐵車站深基坑支護體系的數值模擬分析[J].科技信息，2014（11）：115-116.

[2]殷一弘.鄰近地鐵車站的深基坑工程設計與實踐[J].地下空間與工程學報，2018，14（S1）：267-273.

[3]廖峻.武漢地鐵五里墩站深基坑變形特性及支護參數設計研究[D].中南大學，2014.

[4]王懿，包太.地鐵車站深基坑支護結構變形與內力研究[J]. 科技通報，2015（4）：211-214.

[5]黃志剛.地鐵車站深基坑支護施工技術研究[J].科技展望， 2016，26（28）：00039.

[6]汪斌.合肥地鐵1號線花園車站深基坑變形規律及支護結構設計優化研究[D].合肥工業大學，2014.