地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計及支護施工技術(shù)的探討

*通訊作者：袁浩，1987年12月，男，漢族，安徽宿州人，在新疆北新巖土工程勘察設(shè)計有限公司工作，現(xiàn)任新疆北新路橋集團股份有限公司烏市東進場高架道路綜合管廊工程4標段項目主任，工程師，本科。研究方向：市政工程施工技術(shù)。

摘? ? 要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的交通運輸壓力也在與日俱增，除了路面交通外，越來越多的地下軌道交通設(shè)施被建設(shè)起來，地鐵的規(guī)模和數(shù)量都在不斷增長。深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計關(guān)系著地鐵深基坑支護的穩(wěn)定性，如何優(yōu)化深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，節(jié)約資金投入，縮短工期，降低其建設(shè)過程對周邊環(huán)境的影響成為重點關(guān)注的問題。基于此，本文研究了地鐵工程深基坑支護設(shè)計的相關(guān)問題，并對其施工技術(shù)作了詳細探討，希望能夠豐富理論知識，為相關(guān)人士提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵工程;深基坑支護;支護設(shè)計

Abstract： With the development of economy， China’s transportation pressure is also increasing day by day. In addition to road transportation， more and more underground rail transit facilities have been built and the scale and number of subways are increasing. The design of deep foundation pit support structure is related to the stability of subway deep foundation pit support. How to optimize the design of deep foundation pit support structure， save capital investment， shorten the construction period and reduce the impact of its construction process on the surrounding environment has become a key concern. Based on this， this paper studies the related problems of deep foundation pit support design of subway engineering， and discusses its construction technology in detail， hoping to enrich theoretical knowledge and provide reference for relevant personnel.

Keywords： Subway engineering; Deep foundation pit support; Supporting design

一、引言

科學的設(shè)計方案是指導施工建設(shè)的關(guān)鍵，地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計及其支護施工技術(shù)至關(guān)重要，施工單位和設(shè)計人員要不斷優(yōu)化設(shè)計方案，采取科學可靠的施工技術(shù)，以安全施工、低成本投入、高質(zhì)量完工的思路指導工程建設(shè)，不斷提升深基坑施工的安全性和建設(shè)效率，促進城市地鐵施工建設(shè)。

二、地鐵車站深基坑項目的特點和現(xiàn)狀

（一）基坑周圍環(huán)境復雜

地鐵站大多設(shè)置在人口緊密的市中心，這樣的設(shè)置才能充分發(fā)揮地鐵的便利性。然而，在這些交通要道，地下的管道非常密集，深基坑支護的施工很容易對周圍建筑的地下管道產(chǎn)生破壞，尤其是一些比較老舊的地下管道，所產(chǎn)生的影響可能更大。

（二）地質(zhì)條件復雜

地鐵的路程一般都很長，因此，地下挖掘的深度和長度都很大，而且地下的地質(zhì)情況多種多樣。以西藏為例，眾所周知，西藏的地貌大多是高山及巖石，在這些路段上進行施工，施工難度比較大，有可能會出現(xiàn)許多問題。

（三）基坑越挖越深

目前的人口越來越多，許多城市的地鐵線路也越來越廣，地鐵站也越建越多，很多地區(qū)的地鐵站已經(jīng)有了3～4層，3～4層的地鐵站的地下深度大多在20～25米，這些數(shù)據(jù)足以證明地鐵的開發(fā)導致挖掘的基坑越來越深[1]。

（四）施工場地狹小

由于很多的地鐵站實施地點非常狹窄，因此，施工范圍非常小，這就要求提高基坑支護的質(zhì)量。

三、地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則

施工開始之前的工程設(shè)計應(yīng)該考慮到以下原則。

第一，嚴格控制施工成本，但是不可因為控制成本，而出現(xiàn)“豆腐渣工程”，成本的控制不僅要嚴格，還要科學合理，節(jié)省應(yīng)該節(jié)省的資金。

第二，所采用的基坑支護結(jié)構(gòu)應(yīng)該要求安全性高、質(zhì)量高，這樣才能進一步保證周邊建筑的穩(wěn)定。

第三，工程的實施應(yīng)該嚴格按照施工設(shè)計施行，保證所設(shè)計的基坑支護結(jié)構(gòu)與實際工程相配套。

相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)該嚴格按照上述的三條原則進行圖紙的設(shè)計，可根據(jù)具體情況進行分析，可做適當?shù)恼{(diào)整。

四、地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

（一）前期的工程勘察分析

創(chuàng)造安全的深基坑施工環(huán)境是首要目標，經(jīng)前期勘察后掌握施工現(xiàn)場的整體情況，對地下水分布的分析，以此為基礎(chǔ)提出適應(yīng)于深基坑支護結(jié)構(gòu)的可行設(shè)計方案，以便為后續(xù)施工提供引導，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從源頭上消除安全隱患[2]。勘察工作涵蓋的覆蓋面較廣。其中，巖土勘察是重點內(nèi)容，有助于掌握現(xiàn)場的巖土性質(zhì)，為支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的制定提供指導。

（二）設(shè)計前的準備分析

首先，根據(jù)地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)的基本施工要求，收集與之相關(guān)的參考資料，并結(jié)合實際勘察結(jié)果來做好各項準備工作，以便給支護結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù);其次，分析與工程主體有關(guān)的勘察資料，如平面布置圖等，并以此為參考確定合適的支護類型，從而為地鐵深基坑提供可靠的支護;最后，地鐵深基坑支護施工中應(yīng)得到大量設(shè)施的支持。因此，施工單位需對其展開全方位的檢查，并將設(shè)計前的各項準備工作落實到位。

（三）深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

從深基坑施工的現(xiàn)場情況出發(fā)，選擇合適的支護類型，此項工作是確保深基坑支護合理性的必要前提;根據(jù)支護技術(shù)應(yīng)用狀況，如鋼板樁、鉆孔灌注樁等都是較為典型的支護結(jié)構(gòu)，在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合實際情況合理選擇;由高水平的設(shè)計人員完成本次深基坑支護設(shè)計工作，并完善設(shè)計方案，以提高其可行性。

五、地鐵深基坑支護施工技術(shù)探討

（一）基坑開挖

基坑縱向開挖施工采取分層分塊的方式開展作業(yè)，自南朝北后退式挖掘;橫向則采取盆式開挖法，每處臺階、每一層土方均嚴格遵守先中部成槽、后朝兩側(cè)擴展的原則開展施工。

土方開挖應(yīng)當在灌注樁與冠梁都滿足設(shè)計強度要求之后才能開展。在基坑開挖前期使用縱向放坡的方式進行，坑中土方倒運處理，縱向坡度比低于1∶7，屬于第一和第二節(jié)段;在開挖后期，縱向坡比超過了1∶7，屬于第三～七節(jié)段;基坑縱向開挖的每一節(jié)段長度為6 m，縱向坡比1∶2，臺階高度不超過3 m，臺階開挖工作后退式進行，且臺階長度大于5 m;基坑橫向開挖時，首先進行中槽挖掘，槽底部寬6 m，坡比為1∶0.75，若為雜填土層，則坡比設(shè)為1∶2。

中槽挖掘結(jié)束之后再對側(cè)部土方陸續(xù)開挖，在挖掘時需盡可能地保持對稱，當挖掘到鉆孔灌注樁周邊時，替換成人工施工的方式，防止機械施工給樁體帶來損壞。為了提升基坑附近的穩(wěn)定程度，其附近的反壓土寬度應(yīng)當大于2 m[3];基坑開挖施工過程中，需要設(shè)下測量觀察點對開挖情況進行隨時監(jiān)察。當使用機械設(shè)備挖掘到基底深度為0.3 m的部位時，改為人工方式來處理開挖、平整和清理等工作，防止出現(xiàn)基坑超挖問題，并盡可能地減輕土層擾動。此外，疏通坑底積水，及時設(shè)置墊層，最大程度上避免基坑大面積和長時間的暴露在外。

（二）三軸攪拌樁施工

選用φ850@1200 mm水泥土攪拌樁，使用三軸攪拌設(shè)備參與施工。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對普通硅酸鹽水泥的水灰比進行調(diào)整。嚴格控制鉆具的下沉速率與提升速率，確保水泥土攪拌的充分性與均勻性。如果鉆具提升速度過快，會導致孔壁坍塌。將相鄰兩樁的施工間隔時間控制在24小時內(nèi)，注重攪拌樁施工的連續(xù)性，防止產(chǎn)生冷接縫。一旦產(chǎn)生冷接縫，應(yīng)在第一時間采取合理的補救處置措施，以提高攪拌樁的施工水平。

嚴格按照設(shè)計配比拌制水泥漿液，并使用過濾網(wǎng)對混合漿液進行過濾，將過濾后的漿液注入注漿池中備用，以免出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象。凡是擱置時間超過兩小時的漿液一律按廢漿處理。做好攪拌樁施工放線工作，將成樁垂直度偏差控制在允許范圍內(nèi)。在攪拌樁施工過程中，對基坑位移幅度與沉降幅度實行動態(tài)監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，合理控制注漿速度與注漿壓力。

（三）鉆孔灌注樁施工

為使圍護樁強度達到設(shè)計要求，選用水下混凝土C35，采用導管開展水下澆注。將水下混凝土的粗骨料粒徑控制在合理范圍內(nèi)，確?；炷辆哂辛己玫暮鸵仔?將成孔直徑、超灌量及充溢系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)，注重混凝土澆灌的連續(xù)性;將鋼筋籠長度、直徑、主筋間距、箍筋間距等關(guān)鍵參數(shù)控制在合理范圍內(nèi);將樁徑、標定位置及成樁垂直度偏差控制在合理范圍內(nèi);成孔后，第一時間實施清孔處理，在混凝土澆灌前進行第二次清孔;分節(jié)制作鋼筋籠，將鋼筋接頭與基坑底面的距離控制在2米內(nèi)，并采用焊接方式對鋼筋籠加以處理;嚴格參照標準規(guī)范進行混凝土試塊的制作、養(yǎng)護與試驗，直至混凝土試塊強度達到標準要求。

（四）旋挖樁施工

鉆孔完成后進行基本尺寸、孔底沉渣厚度、持力層的檢查，要求孔底沉渣厚度在50毫米以內(nèi);按照現(xiàn)有工藝要求以連續(xù)灌注的方式，注重泥漿灌注質(zhì)量;鋼筋籠埋設(shè)位置要精準，實施固定處理，防止灌漿時鋼筋籠上浮[4]。采用焊接工藝增強鋼筋籠的連接效果;泥漿灌注時，導管掩埋深度應(yīng)在2米以上，拔管時導管深入在1.5米以上;控制混凝土灌注量，按照灌注次數(shù)確定用量;檢查施工質(zhì)量并做好詳細記錄。

（五）鋼筋混凝土圈梁支撐施工

鋼筋混凝土梁軸線偏差不得超出8毫米，澆筑作業(yè)中要控制好混凝土的溫度變化，在澆筑完成后開始養(yǎng)護作業(yè);鋼筋搬運或吊裝時，避免出現(xiàn)變形;支撐保護層和拉板保護層厚度分別控制在25毫米和15毫米;需要接受焊接施工的結(jié)構(gòu)，在焊接前先要做好清潔作業(yè)，去除焊接材料或結(jié)構(gòu)上存在的油污、雜物，以免降低焊接質(zhì)量;臨時支撐梁的制程節(jié)點3米范圍內(nèi)要利用箍筋進行加密處理;在圈梁和支撐結(jié)構(gòu)分段澆筑作業(yè)中，須設(shè)置施工縫，位置可在1/3跨度處;為保證支撐梁質(zhì)量，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，開展混凝土墊層設(shè)計，墊層厚度控制在100毫米內(nèi)，并在上層鋪設(shè)油氈，以達到阻隔效果[5]。

（六）鋼拋撐施工

鋼支撐材料以無縫鋼管為主，在支撐端頭位置設(shè)置12毫米厚度的封頭鋼板，安裝完成后檢查各節(jié)點質(zhì)量。在盆式開挖區(qū)域內(nèi)地下結(jié)構(gòu)中設(shè)置拋撐牛腿，要求其施工強度達到80%以上。合格后開始鋼管拋撐的施工，開挖深度在設(shè)計標高的0.5米以下;在預應(yīng)力處理中，施加的預應(yīng)力要分級開展，觀察各節(jié)點在應(yīng)力施加后的變化情況，確定節(jié)點連接穩(wěn)固與否及制成結(jié)構(gòu)質(zhì)量[6]。設(shè)置的支撐結(jié)構(gòu)須嚴格按照圖紙規(guī)范要求進行安裝和拆卸;鋼支撐的預應(yīng)力會隨著溫差的變化而變化，工作人員需要做好預應(yīng)力裝置檢查，在超出標準規(guī)范要求時進行及時調(diào)整。

當相應(yīng)結(jié)構(gòu)的混凝土強度不低于設(shè)計強度時，便可將支撐拆除。在進行拆除施工時，要先使用履帶式起重器連接鋼支撐兩側(cè)，同時在鋼管端部千斤頂座上安設(shè)千斤頂，使用千斤頂逐漸為管撐卸下荷載，當充分卸荷以后，將鋼支撐端部和冠梁/鋼圍檁中間的鋼斜楔移除[7];其后，對千斤頂減壓，并且要在完全減壓之后再將千斤頂挪走;再使用起重機吊上管撐，將其帶離施工現(xiàn)場。

六、結(jié)束語

總而言之，地鐵的出現(xiàn)有效緩解了交通壓力和出行問題，使得人們的生活更加便捷，作為人們通勤必備的交通方式，地鐵的建設(shè)也受到社會各界的廣泛關(guān)注，深基坑支護相關(guān)技術(shù)作為地鐵工程建設(shè)的重要技術(shù)必須予以重視，在建設(shè)前相關(guān)人員要做好考察，建設(shè)時要及時關(guān)注現(xiàn)場，保障地鐵建設(shè)的安全性。

參考文獻：

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