“雙向支座樁錨法”在地鐵車站圍護結構體系中的應用分析

摘 要：在地鐵車站的建設過程中，深基坑的施工是不可缺少的，因此需要采取相應施工方法做好深基坑的支護工作。常規設計中地鐵車站支護采用排樁內支撐法、腰梁樁錨法等進行施工，但是有內支撐和腰梁的存在給深基坑的支護也帶來一些不利的因素和風險。通過闡述一種新的傳力裝置“雙向支座”在西安地鐵六號線萬壽南路站圍護結構中的應用，簡述“雙向支座法”的工作原理、施工控制要點，通過對比分析此方法的經濟性、安全性、可行性，以期能對地鐵車站工程乃至其他深基坑工程的施工設計提供參考。

關鍵詞：地鐵車站；深基坑；樁錨法；無腰梁；雙向支座法

中圖分類號：TU942 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）08-0046-03

1 工程概況

西安地鐵六號線萬壽南路站為地鐵六、八號線換乘車站，車站采用“T”型換乘方案，換乘節點處八號線軌道（負二層）從六號線軌道（負三層）上方正交南北穿過。六號線車站位于萬壽路及幸福路與咸寧路十字之間，沿咸寧路東西向敷設，八號線車站位于萬壽路東側地塊內，沿萬壽路南北向敷設。

為節省地下空間，萬壽南路地鐵車站與西安市幸福林帶商業開發工程同槽合建，致使車站基坑在其幸福林帶大基坑范圍內。經過多方探討，采用“坑中坑”圍護結構形式，以“先深后淺”的原則組織施工。六號線車站為異形基坑，且基坑南北兩側樁頂標高相差4 m，不具備設置內支撐條件。因此，基坑采用了樁錨體系，并考慮基坑設置肥槽對上部結構地基承載力的影響，將“預應力錨索+工字鋼腰梁+錨具”的傳統施工方法，優化為“預應力錨索+雙向支座”錨固體系。這種新型樁錨體系在西安地鐵深大基坑中也是首次使用，因此確保樁錨體系的施工質量及基坑安全是重中之重。

2 “雙向支座樁錨法”工作原理

雙向支座樁錨法是利用預應力錨索鋼絞線的柔性來圍繞圍護樁，并將其拉緊，從而達到減少圍護樁的位移、穩固土體的目的[1]。雙向支座呈梯形狀，有3個受力面，通常情況下采用“一樁一錨”的支護形式，在條件許可情況下可以采用“一樁兩錨”的形式，具體錨固形式如圖1、2所示。

雙向支座受力條件好，尺寸較小，質量較輕，選用厚度小于7 cm的雙向支座，與樁間掛網噴射混凝土配合使用，可以滿足常規地鐵設計10 cm的噴射混凝土厚度要求。將樁體外側噴平，無凸出部分，便于車站后續防水施工。

3 “雙向支座樁錨法”施工流程

“雙向支座樁錨法”的施工流程與常規樁錨法施工流程基本相同，僅是在錨具安裝上采用雙向支座錨具代替了“腰梁+錨具”。

4 施工控制要點

現以萬壽南路車站基坑圍護結構設計為例，萬壽南路車站圍護樁采用600 mm、700 mm、800 mm和1 000 mm等4種樁徑的鉆孔灌注樁，樁間距為1.4～2 m不等，嵌固深度為5.5～6.5 m。樁間設置1道～3道預應力錨索，錨索由4根φs15.2鋼絞線組成，長度為18～25 m，外錨具采用雙向支座。

4.1 圍護樁施工控制要點

圍護樁是雙向支座預應力的主要作用點，圍護樁的成樁質量直接決定“雙向支座樁錨法”的施工質量，直接影響基坑結構的安全。同時圍護樁施工精準度和垂直度，直接影響車站后續防水施工質量及主體結構層的厚度[2]。

4.1.1 圍護樁精準度控制

圍護樁定位采用“十字護樁法”測量放線，由兩名以上測量人員交手復核。當天施工的樁位當天進行測放，特殊情況下施工前一天的樁位點，需測量人員重新進行點位復核，并在鉆機定位過程中測量人員全程進行跟蹤。護筒埋設應準確、穩定，埋設完畢后及時進行掛線復核。

4.1.2 圍護樁垂直度控制

圍護樁施工鉆機站位及行走路線提前規劃，對施工站位地面提前進行整平壓實，防止在鉆進過程中因基礎不穩產生孔位垂直度偏移。施工前校驗鉆機鉆桿垂直度，檢查鉆機的轉速、鉆頭配重及鉆頭磨損情況。

4.1.3 圍護樁成樁質量控制

圍護樁施工中鉆孔、清孔、泥漿比重、鋼筋籠下設、鋼筋籠保護層厚度等主控項目，嚴格按照施工圖紙設計及規范進行檢驗。水下灌注樁施工時，將混凝土配合比、導管埋設深度及拆除長度做為灌注施工主要控制點。采用跳樁施工方法，相鄰圍護樁施工間隔必須超過48 h。

4.2 土方開挖施工控制要點

按照預應力錨固端鉆孔高度合理進行土方開挖分層規劃，每層開挖深度控制在2 m以內。開挖過程中，做好各項支護結構的監測工作[3]。在圍護樁外側留30～50 cm厚土體人工進行挖掘修整，嚴禁碰撞圍護樁。

4.3 預應力錨索施工控制要點

4.3.1 鉆孔及錨索安裝控制

錨索編束前，要確保每根鋼絞線順直、無油污，不扭不叉，排列均勻。施工前檢驗鉆機型號、鉆頭磨損程度，提前校驗鉆孔精準度，鉆孔放線定位準確，鉆進深度超過設計深度不得小于0.5 m。

安裝錨索前，先核對錨索編號與孔位是否一致，再用人工配合機械將錨索平緩順推送入孔內。錨索安裝時應防止錨索擠壓、彎曲或扭轉，錨索入孔傾角和方位應與錨孔的傾角和方位一致，嚴禁抖動、扭轉和串動，防止中途散束和卡阻。鋼絞線入孔長度應不小于設計長度，且與孔底間距不得大于50 cm。可通過一次性改變或者漸變式解決錨索標高變化情況。錨索標高有差異部位的處理示意圖如圖3所示。自由段鋼絞線設置隔離套管，并采用工程膠布外纏封閉套管兩端。自由段與土層間空隙應注滿水泥漿。錨固段在注漿施工完成一周后方可進行錨索張拉。

注漿采用水泥漿，注漿過程中，若發現注漿量大大減少或注漿管爆裂時，應及時將鋼絞線及注漿管拔出，更換注漿管后再作業。若中途耽擱時間超過漿液初凝時間，應重新清孔后再下放鋼絞線，重新注漿。注漿過程對每個孔水泥用量作詳細、完整的施工記錄，并做好試驗塊。

4.3.2 預應力張拉控制

一樁一錨時錨索編號鎖定示意圖如圖4所示。張拉時雙向支座必須保證在圍護樁軸線中心位置，如發現偏移可通過兩千斤頂不對稱張拉進行調整。張拉過程中一旦發現鋼絞線有散絲情況，立即停止張拉，使用退錨接頭進行退錨處理。重新捋順鋼絞線后，在鋼絞線末端（千斤頂錨板后）采用單孔圓錨對鋼絞線進行反向鎖定（約束），并重新開始張拉。

若預應力錨索鎖定后48 h內出現明顯的應力松弛現象，則應進行補償張拉。預應力錨索穿過雙向支座后兩端盡可能留長，將長出錨索綁扎在樁基網片上，以免因錨索留置過短，網噴后出現尖角刺破防水卷材。雙向支座錨索張拉，必須在噴射混凝土施工之前進行，且錨索應位于面層鋼筋網內側，以保證錨索有效切割樁間土，錨索錨固力直接傳至圍護樁上。

4.3.3 掛網噴射混凝土施工控制要點

噴射混凝土時，噴頭與受噴面要保持垂直，距離保持在0.8～1.5 m為宜。噴射順序應是自下而上，從開挖層底部開始向上施噴。混凝土噴射完成后2 h應灑水養護，保持混凝土濕潤，養護時間根據氣溫確定宜為3～5 d。

實際工程經驗表明，混凝土面層的局部破壞，有可能造成大面積的基坑側壁坍塌。面層施工結束后，應加強看管，嚴禁拉拽鋼筋網、局部敲打或撬動混凝土面層。噴射混凝土結束后，注意雙向支座處及有錨索綁扎的網片處的密實情況，如出現不密實、噴不上等情況，及時進行人工修補，以確保網噴后基面平整程度滿足防水施工要求。

5 “雙向支座樁錨法”與常規地鐵車站基坑支護方法的對比分析

5.1 經濟性

常規地鐵車站基坑支護無論是內支撐法還是腰梁樁錨法，施工材料鋼支撐、鋼圍檁或是鋼腰梁都需要提前制作，制作復雜且消耗大量人工、鋼材。施工安裝需要重型吊裝設備，安裝需要多人完成，鋼腰梁施工需留置肥槽，施工完畢后再進行回填工作，鋼支撐、鋼圍檁在結構施工時還需拆除，加大了工作量。從節省成本方面考慮“雙向支座樁錨法”更為合理。

5.2 安全性

常規地鐵車站基坑支護內支撐法、腰梁樁錨法都需要通過圍檁或是腰梁將力傳到圍護樁上。在實際施工中，很難做到所有圍護樁在一個側向平面上，從而型鋼圍檁或腰梁也難以緊靠圍護樁，致使應力不能有效傳遞到樁身上。而雙向支座法采用預應力錨索直接鎖定在圍護樁上，錨索受力均勻，易控制變形，減少了傳力環節，有效地降低了樁頂位移，提高了基坑的安全性。

在施工監測過程中發現雙向支座錨具在預應力張拉穩定后基本可以一直保證在一定數值范圍內，很少出現預約力松弛現象，由此大大提高了基坑的穩定性。

5.3 可行性

西安地鐵六號線萬壽南路站作為使用該項技術的第一個城市地鐵項目，已于2022年12月完成結構主體的施工。該技術施工快捷、便利，較少土方開挖量，節省城市用地，提高基坑有效施工空間，具有顯著的經濟和社會效益，它給基坑樁錨支護帶來一種快捷、省工、省時、省成本的施工選擇。

6 結束語

隨著建筑新技術及新工藝也不斷發展并完善，地鐵圍護結構的設計與施工逐漸受到重視，因此，研究發明出一系列的新工藝、新方法。“雙向支座樁錨法”這一新型的施工方法在國內已有很多成功案例，對地鐵工程乃至其他深基坑工程具有深遠意義。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑基坑支護工程技術規范[M].北京：北京建筑工業出版社，2012：119-125.

[2] 劉建航，候學淵.基坑工程手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2009：98-103.

[3] 王憲章，姜曉光，李偉.無腰梁預應力錨索護壁樁錨固新技術[J].巖土工程學報，2010，32（SI）：321-323.