地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

李葉青

（太原軌道交通集團(tuán)有限公司，山西太原 030031）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于出行的需求越來(lái)越大，對(duì)于道路交通運(yùn)輸方式的種類(lèi)與速度也有了進(jìn)一步的要求，一方面促進(jìn)了我國(guó)公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平的飛速提升，推動(dòng)了城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)單位的多元化發(fā)展；另一方面也對(duì)施工企業(yè)提出了更高的要求，而市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快發(fā)展也加快的了施工企業(yè)優(yōu)勝劣汰的腳步。

在城市化建設(shè)過(guò)程中，地鐵的飛速發(fā)展無(wú)疑是非常重要的，不僅體現(xiàn)了一個(gè)城市交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的程度，更是綜合實(shí)力的特征表現(xiàn)。隨著人口城鎮(zhèn)化的加劇，地鐵在城市公共交通中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位，這就要求施工企業(yè)不斷提高施工技術(shù)水平，提升施工質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)交通事業(yè)不斷向更高水平發(fā)展[1]。與此同時(shí)，我國(guó)是人口大國(guó)且幅員遼闊，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，在一定程度上給地鐵的施工帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)，對(duì)施工技術(shù)等提出了更高的要求。在城市化建設(shè)過(guò)程中，深基坑施作業(yè)成為最為常見(jiàn)的施工環(huán)境之一，具有施工難度高、施工流程復(fù)雜的特點(diǎn)，在施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)疏漏就容易埋下重大安全隱患，對(duì)地鐵的安全運(yùn)行造成重大威脅，進(jìn)而引發(fā)重大安全事故，造成人員傷亡。這就要求施工企業(yè)加強(qiáng)對(duì)深基坑施工技術(shù)與方法的研究，提高施工技術(shù)水平，保證施工質(zhì)量。

除此之外，隨著近年來(lái)全球氣溫變暖的加快，氣候變化問(wèn)題逐漸成為國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、學(xué)者競(jìng)相追逐研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，并得出了統(tǒng)一結(jié)論，即人類(lèi)活動(dòng)是造成全球增溫的主要原因。這就要求施工企業(yè)在保證深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)并確保施工質(zhì)量的前提下，同時(shí)也對(duì)施工技術(shù)的節(jié)能性進(jìn)行考量，更多的選用對(duì)環(huán)境影響小的施工技術(shù)，更好的推動(dòng)我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)[2]。

因此，本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)地鐵深基坑支護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題進(jìn)行了淺要分析，提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)的關(guān)鍵要素，探討了強(qiáng)化深基坑支護(hù)的應(yīng)對(duì)措施，并對(duì)未來(lái)地鐵建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了一定展望，以期為未來(lái)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展奠定一定理論基礎(chǔ)，如圖1 所示。

圖1 地鐵深基坑支護(hù)施工實(shí)施流程

1 地鐵深基坑支護(hù)施工現(xiàn)狀

1.1 深基坑主要特點(diǎn)

一般情況下，對(duì)于開(kāi)挖深度超過(guò)5m 的工程就可以稱(chēng)之為深基坑工程。對(duì)于那些開(kāi)挖深度小于5m，但施工環(huán)境和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素導(dǎo)致施工難度較大等工程也可稱(chēng)之為深基坑工程。眾所周知，深基坑工程通常工程量大，施工周期長(zhǎng)以及施工環(huán)節(jié)多且復(fù)雜，不僅需要施工企業(yè)合理的進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，采用嚴(yán)格的施工技術(shù)，編制科學(xué)的施工方案，還需要充分結(jié)合深基坑的土層結(jié)構(gòu)及地質(zhì)特點(diǎn)，進(jìn)行施工前的準(zhǔn)備工作[3]。

首先，地鐵通常位于城市中心區(qū)域，在工程開(kāi)工前需對(duì)其出站口、地鐵線(xiàn)路間的交匯進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，復(fù)雜的施工結(jié)構(gòu)以及龐大的工程規(guī)模在一定程度上增加了施工難度。這就要求施工企業(yè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員及設(shè)計(jì)師進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，確保施工方案的合理性。其次，由于地鐵通常屬于后建設(shè)工程，因此通常在施工區(qū)域埋有很多其他管線(xiàn)，比如燃?xì)夤艿馈⑼ㄐ殴饫w、電力線(xiàn)路等，倘若在施工過(guò)程中不加以重視，就有可能造成對(duì)城市居民生活的影響。這就要求施工企業(yè)在開(kāi)工前對(duì)施工周?chē)h(huán)境、線(xiàn)路鋪設(shè)情況進(jìn)行全面的了解，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)不必要的麻煩，同時(shí)與相應(yīng)管理部門(mén)進(jìn)行溝通，提前對(duì)施工中可能發(fā)生對(duì)情況進(jìn)行預(yù)判與協(xié)調(diào)，避免影響深基坑的支護(hù)施工。最后，由于深基坑需要進(jìn)行更深層次的開(kāi)挖過(guò)程，因此具有更高的安全施工要求，同時(shí)需要做好安全防護(hù)工作，避免產(chǎn)生地下水聚集的現(xiàn)象。在施工過(guò)程中，由于深基坑支護(hù)需根據(jù)工程實(shí)際需要采取合理、有效的施工方式，對(duì)于沉降段路面更是要著重注意，這就要求施工企業(yè)在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上做好支護(hù)結(jié)構(gòu)施工，提高支護(hù)施工技術(shù)水平。地鐵狹長(zhǎng)型深基坑開(kāi)挖技術(shù)如圖2 所示。

圖2 地鐵狹長(zhǎng)型深基坑開(kāi)挖技術(shù)

1.2 地鐵深基坑支護(hù)施工現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，隨著我國(guó)科技化水平的不斷提升，施工企業(yè)也在通過(guò)不斷學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)施工技術(shù)來(lái)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。同時(shí)經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐積累，對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行不斷完善，在施工過(guò)程中，充分考慮多方面因素，確保施工質(zhì)量，提高施工效率的同時(shí)降低施工成本。然而，地鐵深基坑施工通常具有施工周期長(zhǎng)、投資金額大、施工現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜等特點(diǎn)，特別是針對(duì)我國(guó)地質(zhì)情況復(fù)雜的現(xiàn)象，深基坑支護(hù)施工目前還存在一系列的問(wèn)題，其中最常見(jiàn)的幾種情況主要包括兩方面，人為因素及環(huán)境因素。

人為因素主要指的是在地鐵深基坑施工過(guò)程中，由于施工企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員操作不規(guī)范或施工技術(shù)不高引發(fā)的地下水積聚、深基坑塌方以及深基不穩(wěn)等現(xiàn)象。環(huán)境因素主要包括深基坑受到惡劣天氣影響導(dǎo)致的積水和坍塌，以及過(guò)高的交通負(fù)載引發(fā)的深基坑不穩(wěn)定的情況。

1.3 地鐵深基坑支護(hù)施工存在問(wèn)題

（1）勘查分析不全面。由上文可知，地鐵深基坑施工需施工企業(yè)對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行充分的了解，現(xiàn)階段我國(guó)施工企業(yè)在施工前的勘查分析主要存在以下3 方面問(wèn)題：①對(duì)地下水分布情況勘探不到位。由于深基坑挖的深度較深，極有可能對(duì)地下水造成一定影響[4]。而水資源對(duì)全球來(lái)說(shuō)是極其珍貴的資源，這就要求施工企業(yè)在施工開(kāi)始前對(duì)地下水分布情況進(jìn)行有效分析，一方面避免地下水的流動(dòng)對(duì)地鐵深基坑支護(hù)穩(wěn)定性帶來(lái)不利的影響，影響后續(xù)施工，另一方面避免地鐵施工對(duì)地下水資源造成破壞，影響城市的用水安全。②對(duì)巖土結(jié)構(gòu)勘查不完全。在開(kāi)挖深基坑過(guò)程中，由于施工路段較長(zhǎng)，這就要求施工企業(yè)對(duì)每一個(gè)施工路段設(shè)置多個(gè)勘查點(diǎn)，根據(jù)不同對(duì)地質(zhì)情況與開(kāi)挖深度進(jìn)行相應(yīng)的深基坑支護(hù)工作，避免巖土結(jié)構(gòu)對(duì)支護(hù)工程穩(wěn)定性帶來(lái)不利的影響。③動(dòng)態(tài)管理不完善。由于地鐵深基坑施工過(guò)程通常施工周期較長(zhǎng)，同時(shí)與氣候條件、天氣情況等因素密切相關(guān)，這就要求施工企業(yè)密切關(guān)注外界環(huán)境變化，對(duì)深基坑工程所在地的水位變化情況、巖土分布情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)督，以便于更好的對(duì)深基坑支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行選擇，助力支護(hù)施工結(jié)構(gòu)對(duì)穩(wěn)定性[5-6]。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。眾所周知，地鐵深基坑施工具有施工環(huán)節(jié)多、施工流程復(fù)雜的特點(diǎn)，因此需要施工單位提前對(duì)施工所在地的地質(zhì)條件、氣候因素、施工環(huán)境等方面進(jìn)行全面的實(shí)地勘察。然而，當(dāng)前，我國(guó)施工單位為了縮短施工周期，往往沒(méi)有安排相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行細(xì)致、周全的考察，甚至對(duì)深基坑地下水分布情況、巖土層結(jié)構(gòu)等基本情況沒(méi)有充分了解就進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，進(jìn)而導(dǎo)致施工過(guò)程中沒(méi)有采用合理的支護(hù)施工設(shè)計(jì)，不僅造成施工設(shè)計(jì)圖無(wú)法使用的后果，也容易導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)不必要的麻煩，影響施工進(jìn)度與施工質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的安全后果。

與此同時(shí)，還有部分施工企業(yè)為了降低施工成本，節(jié)約工期，忽略了對(duì)深基坑特殊土質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，而是按照常規(guī)施工流程進(jìn)行施工，同時(shí)缺乏對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的特殊培訓(xùn)，從而導(dǎo)致由于深基坑土層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開(kāi)挖深度較大、地下水流動(dòng)等情況導(dǎo)致支護(hù)施工無(wú)法滿(mǎn)足工程要求的情況，不僅會(huì)引發(fā)深基坑滲水等問(wèn)題的發(fā)生，給后續(xù)施工帶來(lái)不利影響，還容易埋下重大安全隱患，造成重大安全事故的發(fā)生。

（3）施工技術(shù)不全面。由上文可知，針對(duì)深基坑支護(hù)施工，需要現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員在前期勘查階段、工程施工階段均進(jìn)行特殊處理。在支護(hù)施工過(guò)程中，需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行密切關(guān)注，比如對(duì)樁位分布圖對(duì)合理性進(jìn)行全面分析，對(duì)支護(hù)過(guò)程所需對(duì)設(shè)施需結(jié)合開(kāi)挖深度進(jìn)行綜合考慮等。然而，我國(guó)很多施工企業(yè)為了壓縮工期，沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)深基坑支護(hù)施工進(jìn)行預(yù)處理，不僅無(wú)法避免深基坑給地鐵施工帶來(lái)的不利影響，還會(huì)引發(fā)重大安全事故[7]。

比如沒(méi)有根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選取進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，進(jìn)而無(wú)法保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；比如在支護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有合理的選擇擋墻結(jié)構(gòu)，從而對(duì)地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)造成一定影響；比如在深基坑支護(hù)施工過(guò)程中沒(méi)有充分的進(jìn)行排水，會(huì)導(dǎo)致支護(hù)不穩(wěn)的結(jié)果，增大了后期維護(hù)難度的同時(shí)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生；比如在施工過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)深基坑側(cè)壁等級(jí)進(jìn)行安全度劃分，無(wú)法合理進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置而影響土體穩(wěn)定性，且隨著工程的日益推進(jìn)，容易導(dǎo)致更為嚴(yán)重的后果。

（4）施工管理不充分。針對(duì)地鐵深基坑施工，需要相關(guān)機(jī)構(gòu)嚴(yán)格監(jiān)管，避免偷工減料的情況發(fā)生，確保施工安全。當(dāng)前，我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)施工管理不充分主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：①對(duì)施工企業(yè)監(jiān)管不足，導(dǎo)致部分沒(méi)有建設(shè)資質(zhì)與施工能力的企業(yè)得到工程項(xiàng)目并進(jìn)行施工，從而容易引發(fā)施工材料不合格、施工技術(shù)水平無(wú)法保證工程質(zhì)量的問(wèn)題出現(xiàn)。②對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)管理不到位，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員沒(méi)有按照施工設(shè)計(jì)圖進(jìn)行施工，無(wú)法保證深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)而導(dǎo)致施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)于地鐵深基坑施工，一旦發(fā)生問(wèn)題，需耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行修復(fù)，引發(fā)返工、復(fù)工等重復(fù)作業(yè)，影響施工進(jìn)度，增大施工成本。③對(duì)施工人員管理不全面，隨著我國(guó)用工成本的增加，施工單位為了節(jié)約成本，而忽視了安全責(zé)任意識(shí)的培訓(xùn)，導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)秩序混亂，違規(guī)操作行為時(shí)有發(fā)生。

2 地鐵深基坑支護(hù)施工要點(diǎn)

由上文可知，地鐵深基坑支護(hù)施工還存在亟待解決的問(wèn)題，需要施工企業(yè)給予特別關(guān)注，主要可以從以下3 個(gè)階段進(jìn)行分析。

（1）勘查階段。為了更好地進(jìn)行地鐵深基坑支護(hù)施工，需要施工企業(yè)做好勘查分析。一個(gè)很重要的勘查部分是對(duì)地下分布的各種管道、線(xiàn)路等進(jìn)行全面的分析與了解，實(shí)時(shí)與相關(guān)管理部門(mén)進(jìn)行協(xié)調(diào)，對(duì)與地鐵深基坑施工造成沖突的部分進(jìn)行改遷。與此同時(shí)，要對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及周?chē)h(huán)境進(jìn)行調(diào)查，避免復(fù)雜的土層情況對(duì)支護(hù)施工造成影響[8-9]。

（2）設(shè)計(jì)階段。顯而易見(jiàn)，一個(gè)合格的施工設(shè)計(jì)是工程得以順利進(jìn)行的重要基石。隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，很多地鐵建設(shè)設(shè)計(jì)師為了迅速完成建設(shè)單位的要求，而忽略了對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地勘察，從而引發(fā)嚴(yán)重后果。這就要求施工企業(yè)在正式施工前對(duì)地鐵深基坑施工圖設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的理解，要充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，及時(shí)提出疑問(wèn)，不僅要求具有良好的專(zhuān)業(yè)施工能力，還需對(duì)深基坑施工工程有著豐富的處理經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)在施工開(kāi)始前，會(huì)同項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)人員、相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)施工方案進(jìn)行評(píng)審，確保施工過(guò)程的順利進(jìn)行[10]。

除此之外，針對(duì)深基坑的自身特點(diǎn)，要因地制宜的設(shè)計(jì)支護(hù)施工方案，對(duì)地下水分布情況、土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的分析之后，利用多種施工方法進(jìn)行支護(hù)施工。同時(shí)要參考當(dāng)?shù)氐奶鞖庾兓闆r，合理的安排施工進(jìn)度，避免安全事故的發(fā)生。

（3）施工階段?，F(xiàn)階段，我國(guó)深基坑施工過(guò)程是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，因此對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管就顯得尤為緊要，主要包括兩方面：施工技術(shù)人員與施工作業(yè)人員[11]。

在施工過(guò)程中，由于地鐵深基坑通常具有很長(zhǎng)的施工周期且工程量巨大，而土層結(jié)構(gòu)分布情況卻有所不同。這就要求施工企業(yè)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況進(jìn)行全面掌控，并分階段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)，選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，并及時(shí)對(duì)施工方案進(jìn)行修正，確保施工質(zhì)量。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員，由于深基坑極易受到外部環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)偶發(fā)狀況，這就要求施工企業(yè)確?，F(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工作業(yè)，同時(shí)對(duì)可能發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)并提出相應(yīng)的解決方案，避免出現(xiàn)人員傷亡問(wèn)題[12]。

與此同時(shí)，在進(jìn)行地鐵深基坑支護(hù)施工過(guò)程中，需綜合使用多種施工技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合施工，例如錨桿與混凝土釘墻相結(jié)合的施工支護(hù)技術(shù)、連續(xù)排樁結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)、地下連續(xù)墻支護(hù)施工技術(shù)等方法。在施工過(guò)程中，由于深基坑開(kāi)挖深度較大，極易發(fā)生滲水的現(xiàn)象，這就要求施工企業(yè)及時(shí)做好排水工作，并做好防水，一旦發(fā)生較嚴(yán)重的滲水情況，需采取相應(yīng)的措施，如采用預(yù)設(shè)降水井排水等方式，避免影響支護(hù)工程的穩(wěn)定性。除此之外，由于地鐵深基坑過(guò)程極易受到外部環(huán)境的影響，這就要求施工企業(yè)做好動(dòng)態(tài)監(jiān)控，每天對(duì)支撐軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著我國(guó)城市化建設(shè)的飛速發(fā)展，深基坑支護(hù)施工將變得越來(lái)越普遍，然而我國(guó)目前還存在一些亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)深基坑支護(hù)施工難度大的特點(diǎn)，需從多個(gè)角度進(jìn)行預(yù)防，并采取合理的施工技術(shù)處理，從而提高支護(hù)施工的穩(wěn)定性，避免發(fā)生沉降、滲水等現(xiàn)象的發(fā)生，保證地鐵施工質(zhì)量，提高施工效率，降低施工成本，以期更好地完成工程項(xiàng)目。