深基坑常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析及選擇

范曉敏

(中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司,江蘇南京 210000)

深基坑常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析及選擇

范曉敏

(中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司,江蘇南京 210000)

隨著城市人口越來(lái)越多,地鐵作為一種不受道路情況影響,能快速、安全運(yùn)送乘客的交通系統(tǒng)被廣泛運(yùn)用。地鐵深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為地鐵車站施工的一個(gè)不可忽視的重要環(huán)節(jié),如何確定安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式,尤為重要。本文從圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用、形式、選擇參考因素以及經(jīng)濟(jì)合理性等多方面詳細(xì)闡述了如何選擇一個(gè)合理使用的圍護(hù)結(jié)構(gòu),同時(shí)簡(jiǎn)單講述了在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)的注意事項(xiàng),以期能夠在大家進(jìn)行類似工程的施工時(shí)起到一定的指導(dǎo)作用。

地鐵 深基坑 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

隨著城市人口的集中化，以及個(gè)人私有車輛的普及，城市交通情況日益緊張，為了改善人們的出行條件，各大城市也紛紛開始地下軌道交通工程的規(guī)劃建設(shè)。地鐵擁有快捷、舒適、準(zhǔn)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大人民的喜愛。地鐵的施工總體來(lái)說(shuō)包括車站及區(qū)間兩大部分，其中地鐵車站作為乘客乘坐地鐵的構(gòu)筑物，對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)起到了至關(guān)重要的作用。根據(jù)車站與地面相對(duì)位置關(guān)系分為高架車站、地面車站及地下車站，其中以地下車站居多。地下車站的施工不可避免的存在深基坑開挖的問(wèn)題，為了給基坑開挖及車站結(jié)構(gòu)施作提供一個(gè)安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，通常在基坑外側(cè)先行施作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，本文就主要針對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇提出一些建議。

1 基坑圍護(hù)體系的定義及幾種主要形式

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系包括板(樁)墻、圍檁(冠梁)及其他附屬構(gòu)件。板(樁)墻主要承受基坑開挖卸荷所產(chǎn)生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩(wěn)定基坑的一種施工臨時(shí)擋墻結(jié)構(gòu)。地鐵基坑所采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式很多，其施工方法、工藝和所用的施工機(jī)械也各異；因此，應(yīng)根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面環(huán)境條件等，特別要考慮到城市施工特點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定。我國(guó)常用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為以下幾種：

(1)樁板式墻板式樁：通常采用H型鋼背后加水平擋板的方式形成支護(hù)。優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、施工簡(jiǎn)單、有障礙物時(shí)可改變間距；缺點(diǎn)是止水性差，地下水位高的地方不適用，坑壁不穩(wěn)的地方不適用。這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式開挖深度在上海達(dá)到6m左右，日本用于開挖深度在10m以內(nèi)的基坑。

(2)鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)：通常為U形或Z形鋼板樁，樁與樁之間通過(guò)構(gòu)造形式相互咬合，具有一定的止水性。優(yōu)點(diǎn)是采用成品制作，可反復(fù)使用，施工簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是施工噪聲較大，剛度小，變形大，新的時(shí)候止水性尚好，重復(fù)使用時(shí)易發(fā)生漏水現(xiàn)象，需增加防水措施。

(3)人孔挖孔樁：采用人工配置簡(jiǎn)易的提升設(shè)備進(jìn)行開挖成孔，下放鋼筋籠后澆筑混凝土，形成支護(hù)體系。優(yōu)點(diǎn)是施工造價(jià)低，設(shè)備簡(jiǎn)單，易于大批量上場(chǎng)同時(shí)施工，施工靈活度高，無(wú)泥漿、噪音低、文明施工、環(huán)保效果好，整體性強(qiáng)；缺點(diǎn)是人員施工風(fēng)險(xiǎn)打，不適合進(jìn)行淤泥層和流砂層施工。

(4)機(jī)械成孔灌注樁：一般采用螺旋鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)和正反循環(huán)鉆機(jī)成孔，下放鋼筋籠后澆筑混凝土，形成支護(hù)體系。優(yōu)點(diǎn)是剛度大，可用于深大基坑，施工時(shí)對(duì)周邊地層、環(huán)境影響較??；缺點(diǎn)是無(wú)止水功能，需配合降水或止水措施使用。

(5)SMW工法樁：利用攪拌設(shè)備切削土體，然后注入水泥類混合液攪拌形成均勻的擋墻，最后在墻中插入型鋼，形成一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是止水性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工速度快，型鋼可以部分回收重復(fù)利用；缺點(diǎn)是在基坑深度較大時(shí)該圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛性不足，需增加內(nèi)支撐密度，對(duì)施工影響較大。

(6)地下連續(xù)墻：采用專用的挖槽設(shè)備，沿著基坑的周邊開挖狹長(zhǎng)的溝槽，按事先劃分好的幅段安放鋼筋籠、澆筑混凝土。優(yōu)點(diǎn)是施工時(shí)振動(dòng)小、噪聲低，墻體剛度大，對(duì)周邊地層擾動(dòng)小，可適用于多種土層；缺點(diǎn)是造價(jià)較高。

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)選擇影響因素

通過(guò)對(duì)以上常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析，為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇提供了依據(jù)，但是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)選擇過(guò)程中還要考慮到多方面因素，具體有以下幾個(gè)方面：(1)基坑開挖深度：基坑開挖深度是圍護(hù)結(jié)構(gòu)選擇的一個(gè)最重要的考慮因素，對(duì)于一些開挖深度小的基坑可選擇鋼板樁、土釘墻等造價(jià)較低的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，甚至在周邊環(huán)境允許的條件下可以采用放坡開挖方式進(jìn)行施作。(2)地質(zhì)條件：很多圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的施工工藝均對(duì)地質(zhì)條件有一定的要求，因此在選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式時(shí)必須考慮工程所處位置的地質(zhì)條件。(3)地下水情況：地下工程無(wú)法避免要與地下水打交道，在地下水豐富的地方圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇需要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水性能，如選用半封閉形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)如鉆孔灌注樁等則需要配合止水帷幕進(jìn)行使用，常用的止水帷幕有攪拌樁、旋噴樁。(4)經(jīng)濟(jì)合理性：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇除了以上幾方面需要考慮的因素外，還需選擇幾種適合運(yùn)用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理性分析，盡可能在起到應(yīng)有的支護(hù)效果的情況下降低工程造價(jià)，節(jié)約能源。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工注意事項(xiàng)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇完成后進(jìn)入施工階段，作為地下水土壓力的第一重防線，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要性不言而喻，這里就幾種常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工提出幾點(diǎn)需注意的事項(xiàng)。

(1)灌注樁：無(wú)論采用何種成孔方式，最終形成結(jié)構(gòu)阻擋水土壓力的是樁體，在樁體混凝土灌注過(guò)程中須掌控泥漿比重、首盤混凝土方量、導(dǎo)管的拔除時(shí)間把握等幾個(gè)方面，保證成樁質(zhì)量，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用。(2)SMW工法樁：工法樁是在攪拌樁內(nèi)插入型鋼形成一個(gè)整體受力的支護(hù)結(jié)構(gòu)，攪拌樁的施工需要注意的是圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體施工順序的安排，最重要的是封閉樁位置的選擇，如果是一臺(tái)設(shè)備按照一個(gè)方向進(jìn)行施工，則在進(jìn)行最終封閉時(shí)因首根樁施作時(shí)間較長(zhǎng)，有了一定的強(qiáng)度，則相鄰封閉樁無(wú)法有效的咬合，導(dǎo)致出現(xiàn)樁體侵限、出現(xiàn)冷縫等問(wèn)題。(3)地下連續(xù)墻：地下連續(xù)墻作為一種使用地質(zhì)條件廣泛、強(qiáng)度高、整體性好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用與地下基坑圍護(hù)工程，在進(jìn)行地下連續(xù)墻施工時(shí)需要合理的選用接頭形式，地連墻的接縫止水是一個(gè)關(guān)鍵的工序，目前最有效的辦法是選用止水性好的接頭形式，如十字鋼板接頭，或者在接縫處施作旋噴樁進(jìn)行止水。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)幾種常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析、選擇影響因素、施工注意事項(xiàng)等幾方面進(jìn)行了較為詳盡的分析，深基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)能夠高質(zhì)量的順利完成意味著該工程已經(jīng)成功了一半，希望本文能夠給廣大同行一定的啟發(fā)。

[1]張春強(qiáng).地鐵基坑各類圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析[M].太原:山西建筑,2007.

[2]焦永達(dá)等.市政公用工程管理與實(shí)務(wù)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[3]鐘上尚.深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].北京:智能建筑,2013.

范曉敏(1980.07.11),男,籍貫:山西,單位:中鐵三局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司,職稱:工程師。