地鐵車站深基坑圍護結構設計分析

婁小駿

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 100000）

0 引言

現階段，隨著城市化建設的不斷發展，城市地鐵車站建設的需求量也在不斷提升。由于地鐵車站深基坑圍護施工存在一定的難度和風險，在施工中，施工人員需要對深基坑圍護結構進行優化設計，根據工程建設標準，對施工方案進行調整，保證地鐵車站內建筑物及地下管道的安全，避免施工中的安全風險。地鐵車站深基坑圍護施工本身存在的風險較大，因此，優化并改進深基坑圍護結構設計迫在眉睫，有效地優化設計，可以進一步提升地鐵車站工程建設效率，提高工程建設質量。

1 地鐵車站深基坑圍護施工現狀

現階段，在地鐵車站施工中，深基坑圍護施工難度較大，施工人員在對深基坑圍護結構進行設計時，對于現場的綜合條件考慮不周全。因此，可能使用不符合現場條件的施工技術，造成工程損失。在后續工程建設審查及評估階段，因不符合工程建設標準，造成返工，不僅耽誤工程進度，也無法保證工程質量。再者，地鐵車站深基坑圍護施工設計受周遭環境影響極大。在施工設計初期，規劃施工設計方案環節，需要經驗老到的技術人員參與，保障在不同地域環境下，深基坑圍護施工方案設計的有效性。同時，工程建材的選取也會對深基坑圍護的施工質量造成影響。在現實情況下，部分施工單位為牟取利益，偷工減料，導致地鐵車站深基坑圍護施工的質量無法得以保障。對深基坑圍護施工起到關鍵作用的技術是土方開挖工程。部分施工單位在進行土方開挖施工時，對工程技術的重視程度較低，在一定程度上容易引發嚴重的安全問題。同時，盲目追求工程進度，追趕工期，不能保證深基坑圍護的施工質量。施工人員之間的溝通交流不及時，工程建造存在一定的技術偏差，工程質控不到位，或者不符合工程建設標準，都會降低地鐵車站深基坑圍護施工的整體工程質量。

2 地鐵車站深基坑圍護結構設計、施工中存在的問題

2.1 設計問題

地鐵車站多建設于城市繁華地段，容易受周遭環境影響。在開挖的過程中，要選擇圍護開挖方式。現階段，常用的開挖技術包括鉆孔灌注樁、地下連續墻等圍護施工方法。

同時，圍護結構設計還要依據地域內水文、地質特征，周遭建筑物、地下管道分布情況進行綜合考慮，制訂設計方案，避免產生安全隱患。

2.1.1 插入比不合理

首先，深基坑圍護結構受到墻體壓力的影響巨大，在一定程度上可分析得出：圍護結構所受到的內應力越大，其基底和結構的變形值也會隨之增大，造成基坑的穩定性變差。因此，施工人員在施工時，要嚴格控制插入比，根據地域內的水文地質情況和條件，合理采用加固技術，增強圍護基坑設計的穩定性，規避插入比變小、工程基底受力不足引發的隆起現象，進而造成返工。

2.1.2 支撐間距不合理

在地鐵車站深基坑圍護施工中，常會因基坑支撐間距不合理，造成圍護結構變形，支撐結構剛度無法維持深基坑圍護的穩定性。因此，施工人員要充分分析工程參數，設計合理的支撐間距，確保深基坑的穩定性。

2.1.3 地下水位控制不到位

在地鐵車站深基坑圍護施工中，也常會遇到地下水位控制不到位的問題，進而引起地鐵周邊積水問題。因此，施工單位在考慮深基坑圍護定點位置時，要及時考察周邊地下水位及水管布置情況，避免因地鐵車站深基坑積水對周圍的建筑物產生不利影響。在多數情況下，基坑外部會采取降水措施，并且將坑內降水水位控制在基底之下1m，防止因水壓較大，對基坑內部造成損壞[1]。

2.2 施工問題

在地鐵車站深基坑圍護施工中，會因工程技術本身的原因，無法控制施工質量，如鉆孔灌注樁、地下連續墻等技術。在通常情況下，易出現的施工問題如下：

第一，圍護結構侵限，破除后導致圍護結構強度不足。

第二，支撐構件受力較大，圍護結構變形較大。

第三，圍護結構滲水或遭受地下水沖刷。

第四，相鄰構件無法形成有效的支撐結構體。另外，在工程建設期間，對區域內地下水文以及地質情況了解不足，造成深基坑圍護施工不完善，無法抵御基坑滲水。

2.2.1 地鐵車站深基坑內或周邊的地表沉陷過大

在通常情況下，深基坑周邊積水或在施工過程中過度開挖，都會影響基坑安全，造成地鐵車站深基坑內或周邊的地表沉陷過大，導致土壤松動，進一步加深沉陷現象。再者，施工單位在工程建設前期，對于基坑周圍地質情況勘測及計算不夠精確，導致地鐵車站深基坑加固樁技術應用不到位，也會對地表造成一定的破壞，不僅加固措施未能依據方案完成落實，還會因地表破壞，另尋開挖基點，延誤工期[2]。

2.2.2 支撐體系強度與穩定性不足造成圍護結構變形

在地鐵車站深基坑圍護施工中，還會因支撐體系強度與穩定性不足，造成圍護結構嚴重變形。常用的深基坑支撐體系有混凝土支撐、鋼支撐等多種體系。同時，支護樁、支護墻等支護結構的剛度及穩定性不足，也會引發圍護結構的變形。

3 常見的深基坑圍護結構

3.1 地連墻

地連墻圍護結構通常應用于地下水位較高的軟土區域。地連墻圍護結構的施工操作較為簡單。在施工過程中，因產生的振動小，噪聲低，在房屋建筑較為密集的施工環境中，多采用此方式。施工人員在進行地連墻施工時，科學運用地連墻圍護結構的優勢，合理解決水平側向荷載力較大的問題，保證地鐵車站深基坑基底的穩定性。同時，在地鐵車站深基坑圍護施工中，地連墻的運用可以減少地表沉降，避免支撐構件形變。在一定程度上，可以保證地鐵車站深基坑外圍結構的整體質量和穩定性，保障基坑外圍建筑物的安全性。另外，地連墻施工技術具有較強的防水優勢，不僅穩定性強，抗腐蝕能力也較強，能有效防止基坑外圍滲水現象。但同時，地連墻圍護結構施工所運用的機具占地面積大，因此，工程造價相對較高，在施工過程中產生的建筑費用較高。

3.2 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁圍護結構設計，通常情況下會依據建筑區域內的地質及地下水位特點，結合實際需求，分為干、濕兩種作業方式。在施工過程中，施工人員先對建筑區域內的地下水位進行準確勘測，并在此基礎上，適當結合止水帷幕進行鉆孔灌注樁施工。鉆孔灌注樁具有整體剛度較小的特點，相較于地連墻，工程造價較低，防滲水性能較差，因此，鉆孔灌注樁常應用于地下水質較好的軟土結構區域內[3]。

3.3 鉆孔咬合樁

從剛度上比較而言，鉆孔咬合樁高于鉆孔灌注樁，但低于地連墻。因此，施工人員通常會將鉆孔咬合樁配合套筒和鉆孔工具，共同完成施工。鉆孔咬合樁的施工方法較為復雜，而且對施工工藝的要求較高，要求施工人員擁有較高的施工技術水平和施工經驗，才能有效規避在施工過程中出現的問題隱患。同時，鉆孔咬合樁對于精度的要求較高，在施工過程中，施工人員要高度重視控制垂直度。一旦發生偏差，可能會對整個深基坑圍護施工造成巨大影響。同時，施工前期要保證足夠的初凝時間。初凝時間不夠，也容易引發后續的滲水問題。鉆孔咬合樁圍護技術通常應用于較厚的砂層中。

4 地鐵車站深基坑圍護結構設計、施工的解決策略

4.1 加強對滲水問題的重視，做好降水措施

現階段，通過多數的案例分析可知，滲水問題是引發地鐵車站深基坑安全事故的重要因素之一。因此，在工程建設過程中，施工人員要高度重視滲水問題，加強深基坑圍護結構的完整性，通過科學的技術手段，提升深基坑圍護結構的安全性，有效防止滲水。當工程內部出現滲水問題時，施工單位要及時聯系相關部門，采取科學的補救措施。施工單位應當根據滲水情況的不同，運用相應措施，進行有效封堵。一般情況下，施工人員會運用雙液注漿、聚氨酯等注漿技術，對基坑外部的水流通道進行隔斷封堵，以控制滲水，保持基坑基底的穩定性。同時配合填充操作，填充后背空腔。若水流較大，還可以采用高壓旋噴樁或高壓注漿等技術，加以封堵，具體操作可依據實際情況確定[4]。

4.2 設計專項施工方案

在進行地鐵車站深基坑圍護結構設計之前，施工人員要進行實地考察，依據實地環境及水文地質情況，設計專項施工方案，定制合理的施工技術。施工方案完成后，還要交予監察部門進行審批，批復指示完成后，施工單位要依據專項設計方案，仔細分析并把控地鐵車站深基坑圍護結構施工的質量。為了保證后續施工過程的安全性，對于未批復的施工方案，施工單位不得私自動工。

通常情況下施工單位在地鐵車站深基坑圍護施工時，應當先對圍護區域地質以及水文條件進行具體了解。若在勘測過程中，發現施工地質土壤較為松軟，施工單位應當在施工方案中制定如“澆灌混凝土結構，加強深基坑圍護強度”的施工內容，為后續施工提供參考，保證地鐵車站深基坑圍護的施工質量和施工效率[5]。

4.3 減少地鐵車站深基坑周邊的荷載

在通常情況下，地鐵車站選址多在建筑較為密集、人流量較大的城市繁華地段。因此，建筑地段本身所承受的負荷較大。在地鐵車站深基坑圍護施工中，不免受到建筑材料以及施工設備的影響。因此，施工人員在進行深基坑圍護施工的過程中，要利用科學的手段有效控制深基坑所承載的荷載，降低負面影響，避免在施工過程中可能出現的包括地面開裂、地表沉降以及支護構件傾斜變形等隱患。施工單位應采取合理措施，在施工區域附近設置警示牌。大型機械設備進入施工場地時，要合理開辟進出通道，保障大型器械與施工現場的距離，避免因質量過大，對深基坑周邊造成不必要的負荷。同時，施工人員要對施工現場周邊進行合理管控，避免材料堆積，可通過分類管理的方法。施工單位還要加強日常的監督管理，盡可能減少地鐵車站深基坑施工現場的荷載[6]。

4.4 加強地鐵車站深基坑深層攪拌樁加固施工

深層攪拌樁支護是軟土地層中地鐵車站深基坑圍護結構加固的主要方式之一。通常情況下，施工時，設計人員會選用深層攪拌樁抽條加固，并側重在深基坑端頭和陰陽角處進行加固。加強側圍結構的剛度和端頭的高度，有效防止基坑偏移。采用裙邊加固方法，在加固的過程中，以支撐桿和立柱加強深基坑的整體支撐性能。在加固前，設計人員還要通過精確的測算，計算施工區域內地表的承壓能力，同時，考慮深基坑周邊的荷載，并預測施工過程中的荷載程度，保障加固施工的順利開展。

5 結語

隨著我國城市化建設的不斷發展，人們對于地鐵車站建筑的需求不斷提高，施工人員要通過科學合理的手段，優化地鐵車站深基坑圍護結構設計，保障工程質量。采用不同的設計施工方案，以適應不同城市對于地鐵建設的要求，為我國城市交通的安全與良好進展做出貢獻。