探討地鐵深基坑設計與施工中的常見問題及應對措施

竺有為

摘 要：在地鐵工程中，深基坑施工是一項重要的分項工程，存在一定的危險性。本文以地鐵深基坑設計與施工為探討主題，針對當前各大城市地鐵工程的建設情況，分析其基坑設計中理想的支護方式，與選擇支護形式的具體方法。指出基坑支護過程中組合鋼圍檁失穩、整體滑動以及基坑底突涌等常見問題，從基坑降水、土方開挖、管涌以及支持結構的安裝等幾方面闡述有效的安全控制措施。

關鍵詞：地鐵深基坑;設計與施工;常見問題

中圖分類號：U231.3 文獻標識碼：A

1 地鐵基坑設計

1.1 理想的地鐵基坑支護模式

通過分析與觀察當前大部分地鐵車站基坑可以發現，其大多呈現出長條形形狀，20 m左右的深度，在完成一系列支護措施的設置后，再開展深挖作業。對于普通的地鐵工程來說，板撐結合的支護形式具有更好的應用效果，是較為理想的，這種支護方式主要是在主體結構板的上方設置支撐結構，這樣在澆筑主體結構板后，只要其強度性能達到一定標準，便可以將支護結構立即拆除，省略了額外換撐的作業步驟，縮減了繁復的操作工序[1]。

1.2 支護形式的比較與選擇

現階段，地鐵基坑的施工技術已經較為成熟，采用的支護結構的組成部分分為兩方面，一是豎向支護結構，二是水平支撐結構。其中，豎向支護結構又包括多種類型，如間隔排樁與密布排樁等排樁支護、連續墻與水泥土墻等支護結構等，不同結構形式對應的使用條件、優點與缺點等亦存在較大差異。無論是排樁支護，還是連續墻支護，都具有較好的地層適應性，因而被廣泛應用于工程實踐中。

內支撐是水平支撐采用的主要結構形式，其主要是由于地鐵工程施工場地周邊存在復雜的環境條件，且一般處于城市的繁華地段內，附近地區涵蓋較多的地下管線以及建筑物、構筑物等，利用內支撐的支護方式可以有效增大整個支護體系的剛度性能，并在一定程度上縮減基坑出現變形現象的幾率，避免影響到周邊環境。與此同時，內支撐不會占用過多空間，有效減少了對基坑周邊地下空間的占用，為后續綜合開發與利用地下空間的施工工作提供便利條件。在地鐵基坑支護工程施工中，錨拉結構的適用性較低，存在兩方面的顯著缺陷，一方面是技術限制問題，錨拉結構涉及到對錨桿或錨索的使用，在實際施工過程中，很可能對鄰近的建筑物地基帶來侵擾，影響到周邊環境的地下空間。另一方面是規劃的限制問題，對規劃以外的區域予以過度占用，必然會對城市地下空間未來的規劃與利用產生不同程度的負面影響。

2 基坑支護事故常見問題

2.1 組合鋼圍檁失穩

在鋼支撐支頂部位上設置組合鋼圍檁后，由于沒有及時做好加勁肋板的加焊作業，導致槽鋼、工字鋼等型鋼的腹板上承受較大壓力，進而出現失穩現象，由此引發組合鋼圍檁失穩問題（圖1）[2]。

2.2 鋼圍檁整體滑動

導致圍檁出現整體滑動現象的主要原因是基坑端頭圍檁的抗剪能力不足，且圍護結構間的抗剪性較差。在鋼圍檁節點貼角與斜向鋼支撐間，會存在焊縫，若其強度較弱，則鋼支撐在實際使用過程中也會出現滑動現象（如圖2）。

2.3 排樁樁間、連續墻墻幅接縫漏水、漏泥、漏沙

一般情況下，漏泥、漏水等問題容易發生于連接墻體接縫、支護樁樁間的止水帷幕連接處，如果沒有及時采取有效的處措施，會使得支護結構后方出現水土流失現象，對地下結構造成嚴重破壞，誘發塌方與下陷等異常情況。

2.4 基坑底突涌

發生基坑底突涌的主要原因是及地下不透水層的自重壓力過小，低于下部承壓水的水頭壓力，進而使得基底土體出現隆起現象，并隨之有水噴出，砂料涌出。在基底被動土壓力區大幅流失土體后，便會對基坑整體的穩定性造成嚴重影響，甚至引發基坑失穩問題。

2.5 圍護結構在基坑底的嵌固深度不足

圍護結構嵌固深度不足的問題在地鐵深基坑工程中發生較少，在基坑深度較高的情況下，會優先選擇多道支撐的作業方式，在多點作用下，圍護結構的實際嵌固深度會有所加深，多數情況下均能滿足工程的施工要求。但若是土質硬度較低，屬于松軟土質，且基坑帶有較高水位，則可以將圍護結構在基坑底的嵌固深度適當加大，為基坑側壁的穩定與安全提供必要保障。

3 地鐵深基坑安全控制措施

3.1 基坑降水

在基坑開挖作業前，應確保降水成功，這是保證后續施工工作順利開展的前提條件，為了提高地鐵深基坑的設計與施工質量，需重點把關止水帷幕這一施工環節，確保其完成質量符合工程建設要求。與此同時，還需對降水井、觀測井以及回灌井的位置等予以合理設計，為基坑降水的順利完成提供必要保障。

3.2 土方開挖

在開挖土方的施工過程中，應采取分區、分部的開挖方式，遵循對稱的基本原則，對于實際開挖作業的各個操作環節，均需嚴格依照設計圖紙，與實際的環境條件與施工工況等緊密結合，提高監測管理力度，將坑頂監測落實到土方開挖的各個階段，如若發現存在異常情況，應對問題的產生原因予以詳細分析，制定針對性的應急方案，采取有效的解決措施。

3.3 管涌

在地鐵深基坑支護施工中，砂地層是容易出現管涌現象的主要部分，因而在開挖作業階段，需指派專人對其整個開挖流程予以監視，若發生少量滲漏問題，應結合具體情況對形成原因予以分析，若屬于黏土層上存有殘留水，則可以將小導管插入其中，加以引排。如若是滲水問題，則應將開挖作業立即停止，及時回填，制定相應的應對方案。

3.4 支持結構的安裝

在深基坑結構支撐體系中，鋼支撐是一項重要組成部分，需嚴格控制安裝、加軸力、拆撐鋼支撐的各個施工環節，以隨挖隨撐為基本原則，不得超挖。與此同時，還應將鋼圍檁緊密貼合在圍護樁上，確保其受力均勻，避免在支撐結構的安裝過程中，出現吊裝事故等。亦或是鋼支撐失去穩定性，誘發基坑倒塌等意外事件。

4 結束語

在當前城市現代化發展的建設過程中，地鐵工程得到廣泛關注，也受到市政建設的大力支持。要進一步提高地鐵深基坑設計與施工質量，優化地鐵使用性能，還需結合常規基坑的特點，了解其在施工過程中容易出現的常見問題，選擇適宜的支護結構類型，采取有效的針對性控制措施。

參考文獻：

[1]王雙全.軟土及砂層地質下地鐵車站深基坑設計研究[J].現代城市軌道交通，2019（11）：69-73.

[2]歐競澤，管衛克，任小龍，等.緊鄰既有地鐵、隧道、周邊建筑超深基坑設計與施工技術[C].2019：184-185.