地鐵車站深基坑支護體系設(shè)計研究

管喆瑋

摘要：近年來，城市化進程加快，大量人口涌入城市，城市面臨著較大的交通壓力，而地鐵成為緩解交通壓力的有效方式。地鐵工程與普通的工程相比，由于其屬于深基坑工程，在基坑開挖環(huán)節(jié)，會受到地下地質(zhì)水文條件、土壤條件、周邊環(huán)境的影響，采取必要的基坑支護技術(shù)，能夠保障地鐵深基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，減少深基坑施工過程中的一系列安全隱患?；诖?，本文以某地鐵車站深基坑工程為例，分析了地鐵車站深基坑支護體系的設(shè)計，有利于保障地鐵工程的順利實施。

Abstract： In recent years， the process of urbanization has accelerated， a large number of people have poured into cities， and cities are facing greater traffic pressure， and subways have become an effective way to relieve traffic pressure. Compared with ordinary projects， subway projects are deep foundation pit projects. During the excavation of foundation pits， they will be affected by underground geological and hydrological conditions， soil conditions， and the surrounding environment. Adopting the necessary foundation pit support technology can ensure the stability and safety of the deep foundation pit structure of the subway， and reduce a series of hidden safety hazards during the construction of the deep foundation pit. Based on this， this article takes the deep foundation pit project of a subway station as an example， and analyzes the design of the deep foundation pit support system of the subway station， which is conducive to ensuring the smooth implementation of the subway project.

關(guān)鍵詞：地鐵車站;深基坑;支護體系;設(shè)計

Key words： subway station;deep foundation pit;support system;design

中圖分類號：TV551.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）08-0108-02

0 ?引言

近年來，經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，促進了城市的快速發(fā)展，各個城市的基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善。地鐵作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其在緩解交通壓力，提升交通運輸效率方面有著重要的作用。在一定程度上，地鐵工程的興建，是城市現(xiàn)代化發(fā)展的重要標志。但是，由于地鐵車站深基坑施工的復(fù)雜性與特殊性，其在施工過程中存在一些安全風險因素，為了避免這些因素的影響，在實際的施工過程中，必須要根據(jù)工程現(xiàn)場情況，進行支護體系的設(shè)計，保障施工安全。

1 ?地鐵車站深基坑施工特點

近年來，在各個城市的快速發(fā)展過程中，很多城市逐步開始了地鐵工程建設(shè)，地鐵車站的數(shù)量、規(guī)模都以前所未有的速度增長，對不同的地鐵車站項目而言，其往往面臨著不同的工程結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)條件，因此，地鐵車站工程的難度系數(shù)相對較高。地鐵車站項目中，深基坑工程是其中的重要內(nèi)容，決定著車站基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，起著重要的支撐作用。而深基坑支護體系的存在，保障了地鐵車站深基坑施工的安全性，避免了施工過程中一系列的安全事故。深基坑支護的特點主要體現(xiàn)在：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模較大。對地鐵車站而言，一個地鐵車站內(nèi)往往會存在多條的換乘線路，使得其通道、出口等都相對較多，這就使得其支護結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，支護體系內(nèi)包含了多個支護結(jié)構(gòu)與支護技術(shù)。②施工的不確定性。支護體系的地下管線密集，一些地鐵車站深基坑下甚至存在一些地下構(gòu)筑物，各種不確定性因素相對較多，在支護體系設(shè)計之前，有關(guān)人員必須要充分掌握施工現(xiàn)場地下的實際情況，比如管網(wǎng)分布。③周邊環(huán)境因素的影響。在深基坑施工時，支護體系設(shè)計需要充分考慮周邊環(huán)境，比如建筑物分布，與有關(guān)部門做好溝通與配合工作，保障支護體系設(shè)計的科學性。

2 ?某地鐵車站深基坑工程概況

以某城市地鐵車站工程為例，整個深基坑工程長達255m，標準段寬度與端頭井寬度分別達到了20m與24m。從整個地鐵車站的結(jié)構(gòu)來看，其主體為地下三層，整體采用雙柱三跨箱型結(jié)構(gòu)。在實際的施工過程中，由于考慮了施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)地形條件、施工的可操作性，經(jīng)過施工方案的比選，最終確定在本工程中采用明挖順作法施工方式，站臺中心處頂板覆土3.2m，底板埋深23.4m。在本地鐵車站中，僅僅在西側(cè)存在一個在建的橋梁結(jié)構(gòu)，周邊并無其他建筑物，主體結(jié)構(gòu)上方有多排220kV架空電線斜穿。

3 ?地鐵車站深基坑支護體系設(shè)計

3.1 地質(zhì)水文條件分析

地鐵車站深基坑支護體系的設(shè)計上，需要充分考慮深基坑地下的地質(zhì)與水文條件。綜合分析，在本工程區(qū)域捏，其上覆地層主要包含了雜填土、淤泥、淤泥質(zhì)土、淤質(zhì)砂、砂礫，而下伏基巖主要為風化泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與泥灰?guī)r。在該車站深基坑內(nèi)，地下水豐富，主要是孔隙水與基巖裂隙水，地下水水位對于深基坑支護施工有著直接的影響。

3.2 深基坑支護體系選擇與設(shè)計

3.2.1 合理選擇施工工法

對地鐵車站深基坑支護施工而言，施工工法決定著支護體系的效果，因此，這就要求在支護體系的選擇與設(shè)計時，有關(guān)工程人員需要結(jié)合工程現(xiàn)場的實際情況，對各種施工工法加以對比與分析，確定最佳的施工工法。當前，隨著我國地鐵施工技術(shù)的進步，各種施工工法都在地鐵工程中得到了普遍的應(yīng)用，比如明挖順作法、暗挖法、蓋挖逆作法。施工工法的選擇需要有關(guān)工程人員充分自然地理條件、周邊環(huán)境、交通因素。由于本地鐵車站工程的特殊性，選用明挖順作法施工方式，有效保障了施工的安全性，節(jié)約了工程施工成本，具有較高的經(jīng)濟與社會效益。

3.2.2 合理選擇支護體系

地鐵車站深基坑支護體系設(shè)計的科學性，決定著支護結(jié)構(gòu)的支護效果。在支護體系的設(shè)計上，需要考慮的因素更多，再加上在當前技術(shù)發(fā)展的背景下，地鐵深基坑支護方式越發(fā)多樣，有關(guān)設(shè)計人員需要充分掌握施工區(qū)域內(nèi)的實際情況，綜合對比在該種條件下各個支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)點與缺陷，選擇最佳的支護方案。深基坑支護方案的確定上，不僅要考慮各種支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣性，還需要將其與施工現(xiàn)場的實際情況加以結(jié)合，從技術(shù)性與經(jīng)濟性的角度著手，使得支護方案能夠在技術(shù)上具有可操作性，經(jīng)濟上具有節(jié)約性。深基坑支護施工最為關(guān)鍵的就是支護體系設(shè)計的科學性，當確定了最佳的支護結(jié)構(gòu)以后，有關(guān)人員要立即對各種支護參數(shù)加以計算與確定，保障支護體系能夠起到最佳的支護施工效果。此外，不同的支護體系也有著不同的造價，需要考慮其對造價的影響。當前，我國地鐵工程中，最為常用的支護體系就是鉆孔咬合樁、鉆孔灌注樁、型鋼水泥攪拌墻、地下連續(xù)墻。

3.2.2.1 型鋼水泥土攪拌墻

型鋼水泥土攪拌墻屬于一種相對特殊的支護體系結(jié)構(gòu)，其在實際的應(yīng)用過程中，主要是將H型鋼插入相互咬合的深層攪拌樁內(nèi)，所形成的結(jié)構(gòu)屬于連續(xù)結(jié)構(gòu)，能夠在深基坑施工過程中起到擋土、擋水的作用。這種支護體系最為明顯的特征就是其具有明顯的經(jīng)濟性，在H型鋼表面涂刷一定的減摩劑以后，能夠?qū)崿F(xiàn)對H型鋼的回收利用，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。一般情況下，型鋼水泥土攪拌墻在透水性相對較大的砂性地層中，能夠取得理想的支護效果，是一種經(jīng)濟性更高的施工方式，其在實際的應(yīng)用中，施工速度快、污染少、造價低，有效保障良好的支護效果。但是，這種施工方式也同樣存在著一定的弊端，其結(jié)構(gòu)剛度相對較小，適用范圍相對有限，型鋼拔出存在一定的風險。在地鐵深基坑小于12m的附屬結(jié)構(gòu)與通道中最為常用。

3.2.2.2 鉆孔咬合樁

鉆孔咬合樁施工過程中，需要借助于專有的鉆機設(shè)備。具體來說，應(yīng)用全套管鉆機設(shè)備，實現(xiàn)鉆孔施工，使得在樁與樁之間，能夠形成相互咬合排列的結(jié)構(gòu)。相比較而言，鉆孔咬合樁更適用于軟土地層中，能夠在一定程度上克服軟土地層的不利影響。從其支護體系的構(gòu)成來看，由于其采用的是鋼套管護壁，有效避免了鉆孔過程中出現(xiàn)的孔壁塌陷問題，即使是在周邊建筑物分布較多、地下管線密集的區(qū)域內(nèi)，該種支護結(jié)構(gòu)也能夠取得相對理想的支護效果。因此，該種支護體系的適用性更好，能夠在深基坑工程中起到理想的防滲漏效果，可以與相應(yīng)的防水措施相結(jié)合。但是，在該種支護體系的建設(shè)中，其施工質(zhì)量往往難以把控，主要是由于其垂直度的控制、咬合樁超緩凝混凝土的配制方面。

3.2.2.3 鉆孔灌注樁支護

鉆孔灌注樁施工技術(shù)，是當前很多工程中應(yīng)用最為普遍的支護結(jié)構(gòu)。在地鐵車站深基坑工程中，鉆孔灌注樁支護，主要是應(yīng)用鉆孔的方式，最終形成的鉆孔灌注樁以隊列式分布的情況，形成良好的支護結(jié)構(gòu)，該支護結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的擋土作用，其結(jié)構(gòu)剛度較大，能夠有效抑制各種土體的變形，具有良好的技術(shù)適用性，在黏性土、填土、淤泥質(zhì)土等土層中都可以起到良好的支撐作用。但是，該種支護結(jié)構(gòu)屬于擋土結(jié)構(gòu)，無法實現(xiàn)擋水，在施工過程中必須要進行相應(yīng)的防水與止水結(jié)構(gòu)，避免地下水的侵襲。

3.2.2.4 地下連續(xù)墻支護

地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)在地鐵車站深基坑工程中最為常用，主要是在施工過程中，開挖溝槽，沉放鋼筋籠與澆筑混凝土，形成地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，與其他的支護結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)兼具多種支護功能，既能擋土也能截水，還具有一定的承重功能，其防滲性與結(jié)構(gòu)剛度都較高，在實際的施工過程中，噪音與振動相對較小，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的地層條件，有效保障了深基坑施工的安全性。在地鐵車站深基坑工程中，該種支護結(jié)構(gòu)具有多方面的功能，不會對周邊環(huán)境、建筑物產(chǎn)生較大的擾動。

3.2.3 深基坑支護體系設(shè)計

以本地鐵車站深基坑工程為例，在施工過程中，有關(guān)工程人員充分分析了工程的土層、水文地質(zhì)條件，最終確定其支護方案采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，墻趾進入粉質(zhì)黏土層的深度要在2m以上，才能保障對承壓水的阻隔作用。由于車站主體結(jié)構(gòu)上方存在著架空電線，在施工過程中，地墻采用銑接頭，整體制作鋼筋籠，在吊裝過程中，采用分節(jié)吊裝的方式。為保障該支護結(jié)構(gòu)的效果，地下連續(xù)墻需與內(nèi)支撐結(jié)合，比如鋼支撐與鋼筋混凝土支撐。

在本地鐵車站的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計上，沿著基坑豎向設(shè)置6條支撐，這些支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)包含了鋼管支撐與混凝土支撐。由于基坑寬度相對較大，為保障支護的良好效果，在支撐中間，需要設(shè)置格構(gòu)柱，保障其能夠取得更好的穩(wěn)定性與安全性。在地下連續(xù)墻施工過程中，需進行溝槽槽壁的加固，為了最大程度上避免對周邊環(huán)境、建筑物的不利影響，需應(yīng)用裙邊與抽條旋噴加固的方式，實現(xiàn)雙重加固，最大程度上抵御基坑變形。

4 ?結(jié)束語

近年來，在城市化快速發(fā)展的背景下，地鐵工程項目越來越多。由于地鐵工程多為深基坑工程，在施工過程中面臨著一系列的變形、塌陷威脅，因此，必須要在深基坑施工之前，做好支護體系的設(shè)計，最大程度上降低深基坑施工中各種不利因素的影響，保障施工的安全性。深基坑支護體系設(shè)計需要綜合考慮多方面的因素，保障其支撐效果，發(fā)揮地鐵工程在城市發(fā)展中的作用。

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