地鐵車站深基坑圍護結構設計與施工

季康忠

（三方建設集團有限公司， 杭州 310016）

1 引言

地鐵車站可分為地下站、地面站與高架站。國內地鐵車站大多設置在交通繁華與人流量密集的區域，多數采用地下站。由于場地限制，基本不具備大開挖條件，須設置圍護體系。在地鐵車站設計與施工中，基坑安全是保證地鐵車站的建設安全、快速、優質完成的必要條件。因此，圍護結構設計和施工至關重要。

2 地鐵車站深基坑圍護結構設計與施工中存在的問題

2.1 設計問題

由于地下車站處于交通繁華地段，受周邊影響不允許大開挖，基本采用支護開挖。常見有地下連續墻、鉆孔灌注樁、SMW 工法樁等支護。圍護結構設計根據地下水文與地質情況、土質參數、周邊建構筑物情況等綜合考慮，不應一味追求安全，造成不必要的浪費[1]。

2.1.1 插入比不合理

圍護結構受墻后主動土壓力與被動土壓力影響，向外產生側向水平位移，頂部最大，隨深度增加逐漸減小。在同等條件下插入比越小，坑內墻體卸載中基底被動土壓力不足產生隆起、圍護結構內應力變化最大、基底與圍護結構變形值越大，基坑穩定性越差。插入比應根據水文與地質情況、基底加固措施、基坑支護設計等從安全、經濟、可行方面確定。

2.1.2 支撐間距不合理

基坑支撐間距需結合基坑開挖深度、圍護結構極限變形值、支撐結構剛度與整體穩定性，同時還需考慮施工方便。結合上述內容合理選用支撐類型與間距，確保基坑穩定、施工便捷。

2.1.3 地下水位控制不到位

地下水對基坑安全存在較大影響，控制地下水是保證基坑安全的重要內容之一。如某地鐵站周邊有較多建構筑物，設計單位在考慮止水結構同時還應考慮到地下構筑物施工質量問題對基坑止水影響。部分設計單位因基坑降水會對周邊建構筑物影響坑外采取少降水或不降水，加之坑內降水水位須控制在基底以下1m，造成坑內外水頭較高，水壓較大。

2.2 施工問題

因地下連續墻、鉆孔灌注樁、SMW 工法樁等地下構筑物施工過程中無法完全控制施工質量、鋼板樁磨損過大接頭止水效果不佳等情況，易出現以下問題：（1）圍護結構存在縮頸、夾渣、鋼筋不足等質量缺陷；（2）相鄰支護結構形成有效整體；（3）圍護結構滲透水或地下水沖刷造成水土流失；（4）支撐體系強度與穩定性不足造成圍護結構變形。此外，在車站施工過程中，因為地下水文情況與地質情況各不相同，易出現圍護結構不夠完善而產生滲水的問題。圍護結構滲漏水一般多在接頭處，施工過程中應注重接頭質量，開挖前先進行探挖，如有滲水，則要提前處理。

2.3 地鐵深基坑內或周邊的地表沉陷過大

通常狀況下，深基坑開挖施工、基坑降水就會影響地質的自密度，土壤會進行流動形成休止角，地表會出現一定程度的沉陷現象[2]。同時，由于當前階段地鐵深基坑周圍基地加固施工技術不完善，施工單位不能根據周圍地面沉陷程度進行精確計算，未能按設計文件中明確的各項加固方案落實針對性的應對措施，因而未能最大限度地減少地表沉降。

2.4 支撐體系強度與穩定性不足造成圍護結構變形

常用的深基坑支撐體系有混凝土支撐、鋼支撐、混凝土圍檁、鋼圍檁及以上2 種或多種結合。支護結構（包括樁、墻、支撐系統等）的強度、剛度或穩定性不足，也會引起支護系統破壞而造成圍護結構變形，乃至基坑坍塌。

3 地鐵車站深基坑圍護結構設計與施工問題的解決措施與策略

3.1 加強對滲水問題的重視，做好降水措施

大多數地鐵車站深基坑安全事故中，地下滲水是引發安全問題最主要的因素之一。如果滲水問題是因為圍護結構的不完善而引起的，施工單位應及時采取補救措施。當深基坑維護結構施工時出現滲漏問題后，為了不影響基坑安全和施工的局部滲透，施工單位應當根據滲漏的不同情況采取不同的封堵方式。一般用水泥水玻璃漿液（雙液注漿）、聚氨酯等注漿封堵，隔斷水流通道、填充后背空腔。如水流較大，還可采取高壓旋噴樁、高壓注漿等方式，具體措施根據現場實際情況來確定[3]。

3.2 設計專項施工方案

提前進行實地考察，根據現場實際與周邊環境因素進行圍護結構專項設計，制訂合理的施工方案，交監察管理部門進行審批。收到監管部門的批復指示后，把專項設計方案交給施工單位，施工單位仔細分析該方案，制訂完善的施工計劃，執行專項設計方案，嚴格把控施工質量。對于未批復的施工方案，為了保證安全性，不得私自進行施工。以某地鐵車站導墻施工為例，施工部門在對導墻進行施工設計時，應當先對導墻施工地面地質進行了解，如果在調查過程中發現導墻的施工地質較為松軟，施工單位就應當在設計方案中制訂“從地表注漿加固、導墻做成‘┓┏’形現澆鋼筋混凝土結構，而且導墻施工采用C25 鋼筋混凝土，并保證壁厚200mm，兩邊導墻凈間距為840mm”的施工方案，這樣才能夠為后期導墻施工提供參考，從而提高地鐵車站深基坑維護結構設計與施工質量。

3.3 減少地鐵深基坑周邊的荷載

由于地鐵車站大多建在人流量大、建筑物較集中的地段，擬建地段本身深基坑所承受的負荷比較大，此外，因為施工設備和材料也會給深基坑圍護結構造成一定的壓力，所以，在地下車站建設中對深基坑的載荷能力有較高要求。為降低應力影響，避免地表出現較大規模沉降、地面開裂、建筑傾斜現象，減小深基坑圍護結構的荷載是必須的，施工單位應在區域附近設置警示牌，向過往行人進行說明，對周圍大型機械進行限重，使其與施工現場保持距離，同時對深基坑周圍的堆載物進行分類管理。施工單位還必須加強日常監管工作，盡量減少深基坑周邊的荷載。

3.4 提高地鐵深基坑地連墻施工質量

地連墻施工也是深基坑圍護結構的重要組成部分。施工單位必須嚴格按照施工方案進行施工，提高成墻質量，為后期地鐵施工奠定扎實基礎。首先，采取跳槽逐幅施工方式，液壓抓斗槽壁機成槽，在成槽過程中應選優質泥土作為護壁，為地連墻的后期施工提供保障。其次，在基坑開挖時，設計人員也應當保證設計中心線外放，這樣，便可以避免地連墻在外側土坑的壓力下出現變形或者移位的情況。最后，嚴格按照加密的控制點和水準點進行測量、復核，確保基坑滿足設計及規范要求。

3.5 加強地鐵深基坑深層攪拌樁加固施工

深層攪拌樁是地鐵深基坑圍護結構固定的主要方式之一。具體加固措施是：加固材料選用深層攪拌樁抽條，加固側重點放在井段和深基坑的端頭以及側圍護，因為加強側圍護結構的剛度可以有效地減小深基坑的偏移；加固方法采用裙邊加固，在加固過程中運用立柱和支撐桿可以很好地加強偏載深基坑的整體支撐性能。在操作過程中，應當計算工程的標準承受壓力程度，考慮到實際深基坑所承受的荷載與壓力，深基坑土體區域挖掘深度至少為3m。由于水泥硬化可以在一定程度上增加深基坑圍護結構的受力強度，提高深基坑的穩定性，所以，在地鐵車站深基坑圍護結構建設中，應當摻入適量的水泥，使結構建設更具有安全性。

4 結語

隨著我國城市化進程的加快，為了適應社會高速發展，必須加強地鐵車站深基坑圍護結構設計與施工質量，結合不同城市環境、地質和交通等因素的影響，采用不同的設計施工方案，保證地鐵車站基坑結構的安全性及周圍建筑物的穩定性。