地鐵施工中深基坑支護(hù)新技術(shù)淺析

杜 紅 燕

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原　030012)

0　引言

我國地鐵施工中深基坑支護(hù)技術(shù)從20世紀(jì)90年代以來得到了快速發(fā)展，深基坑支護(hù)技術(shù)主要是通過采用新的支護(hù)手段和工藝對深基坑進(jìn)行支撐和支護(hù)，達(dá)到保護(hù)基坑穩(wěn)定和施工安全的目的。早期的深基坑支護(hù)技術(shù)以地下主體工程施工為主，但是缺乏理論支持和指導(dǎo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，深基坑支護(hù)技術(shù)已成為地鐵工程深基坑施工的基本要點，2012年國家頒布JGJ 120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程為深基坑支護(hù)技術(shù)提供理論支持。深基坑土體在開挖過程時，一般會發(fā)生土體位移的情況，如果土體位移過大，會導(dǎo)致鄰近基坑的設(shè)施或者地下結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生嚴(yán)重的事故。因此，對地鐵施工中深基坑支護(hù)新技術(shù)的研究就顯得很有必要。工程中深基坑支護(hù)技術(shù)包含復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)、雙排樁結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)、型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)技術(shù)和錨桿施工支護(hù)技術(shù)。深基坑支護(hù)技術(shù)是地鐵施工安全的重要保證，是地鐵施工建設(shè)質(zhì)量的有效保證。

1　深基坑支護(hù)技術(shù)存在的問題

地鐵施工主要是針對交通擁堵和人口激增的問題而進(jìn)行的，因此地鐵施工的施工場地比較狹窄，且屬于典型的地下交通工程，地鐵施工對施工的技術(shù)要求較高，因此深基坑支護(hù)技術(shù)也要求較高。其次，地鐵施工屬于市政交通工程的范疇，勢必會面臨對周邊建筑的影響，地鐵深基坑支護(hù)不當(dāng)很容易導(dǎo)致地表建筑的下沉。因此，地鐵施工中的深基坑支護(hù)技術(shù)必須要嚴(yán)格考慮施工的地質(zhì)條件和城市環(huán)境對施工的影響。對于地鐵施工中的深基坑支護(hù)依然存在以下三個問題：

第一，土體受到的載荷參數(shù)很難確定。根據(jù)施工經(jīng)驗表明，對深基坑支護(hù)安全性影響的主要原因是地鐵承受的土體壓力。但是土體參數(shù)隨著地質(zhì)情況的變化而變化，因此土體受到的載荷參數(shù)，如粘聚力、內(nèi)摩擦角和含水率也很難確定。同時，計算土體受到的載荷有很多計算方法，因此選取合理的計算方法是非常關(guān)鍵的。

第二，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工質(zhì)量問題容易導(dǎo)致滲漏。在地鐵深基坑支護(hù)施工過程中，如果支護(hù)結(jié)構(gòu)存在支護(hù)不當(dāng)?shù)膯栴}，很容易導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)背后土體的塌陷。支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量問題主要有：支護(hù)材料的質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的材料的強度不足，施工不當(dāng)導(dǎo)致的斷樁和沉陷等。這些問題的發(fā)生往往伴隨著很嚴(yán)重的工程事故，因此保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝和施工質(zhì)量是非常重要的。

第三，地鐵施工上方的建筑容易導(dǎo)致塌陷。對于地鐵施工來說，勢必會對地面和建筑物的塌陷產(chǎn)生影響。如果地面和建筑物的塌陷控制在一定的范圍內(nèi)，這在工程施工中是可以接受的，但是如果地表塌陷過大，這就會導(dǎo)致地鐵線路和上方建筑物的嚴(yán)重危害。因此我們要綜合考慮所有因素，盡量使地表塌陷降到最小。

2　深基坑支護(hù)新技術(shù)

深基坑支護(hù)技術(shù)通過三十年的發(fā)展，由簡單的板樁支護(hù)技術(shù)發(fā)展為很多種支護(hù)技術(shù)，包括復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)、雙排樁結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)、型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)技術(shù)和錨桿施工支護(hù)技術(shù)等。

2.1　復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)

傳統(tǒng)土釘墻支護(hù)技術(shù)本質(zhì)為在施工過程中對土體通過加筋進(jìn)行支護(hù)。復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)本質(zhì)是從傳統(tǒng)土釘墻支護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其工藝主要采用水泥土攪拌樁、預(yù)應(yīng)力錨桿等設(shè)備與傳統(tǒng)土釘墻結(jié)合而成，其施工具有施工方便、設(shè)備簡單和經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點，復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)主要適用于非軟土體深基坑，基坑安全級屬于二級或者三級的工程。復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)的主要施工步驟為:首先對土釘?shù)闹谱鳎浯瓮玲數(shù)某煽?，最后土釘?shù)乃腿胍约皣娚浠炷潦┕ぁτ谲浲馏w深基坑，復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)容易造成支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大位移甚至導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的破壞，但是通過施工經(jīng)驗來說，復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)可以適用于深度為5 m～6 m的軟土體深基坑。對于軟土體深基坑的支護(hù)施工，工程中主要通過水泥土攪拌樁等支護(hù)設(shè)備來提高土體的載荷強度、耐久性和持續(xù)時間，采用此類超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有很長的接觸深度，接觸深度越長，基坑的穩(wěn)定性越高。對于非軟土體深基坑的支護(hù)施工，工程中主要通過預(yù)應(yīng)力錨桿等支護(hù)設(shè)備來降低土體的沉降，根據(jù)工程經(jīng)驗，復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)可以使土體的沉降降低40%～50%。

2.2　雙排樁結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)

雙排樁結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)本質(zhì)為由兩排支護(hù)樁和橫梁組成的剛架組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)技術(shù)主要具有等橫向強度大、施工簡單、受制條件小、占地小等優(yōu)點。因此，在部分工程中無法使用其他的支護(hù)方式時可以采用該技術(shù)，該支護(hù)技術(shù)在近些年來受到了廣泛的使用，并取得了良好的效果。雙排樁結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)具有施工方便、施工周期短、適用性廣和工藝簡單等優(yōu)點。雙排樁結(jié)構(gòu)的接觸強度可以通過支護(hù)樁與土體之間建立的力學(xué)平衡方程得到，力學(xué)平衡方程考慮土與樁自重的抗傾載荷因子。在橫向荷載作用下，前排支護(hù)樁受到縱向彎矩、橫向剪力和壓力作用，其產(chǎn)生向下的位移；后排支護(hù)樁受到縱向彎矩、橫向剪力和拉力作用，其產(chǎn)生向上的位移，其產(chǎn)生的水平位移和彎矩與雙排樁的縱向撓度為線性方程。在實際的工程強度校核過程中，雙排樁模型通過一定的假設(shè)可以簡化為平面剛架結(jié)構(gòu)，在計算過程中，應(yīng)考慮雙排樁與土體之間的載荷反力與結(jié)構(gòu)變形關(guān)系，并考慮土與樁自重的抗傾載荷因子和初始應(yīng)力。

2.3　型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)技術(shù)

型鋼水泥土攪拌墻(SMW工法)由型鋼和水泥土混合固結(jié)而成的支護(hù)設(shè)備，一般來說型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)技術(shù)適用于抵抗過大的側(cè)向和地下水壓力的工程。施工的過程主要為：首先將支護(hù)部分土體切碎，并注入水泥漿等固化劑攪拌均勻，然后在凝固之前在攪拌料內(nèi)嵌入型鋼，凝固之后就形成水泥土攪拌墻。型鋼作為擋土結(jié)構(gòu)，水泥土作為截水結(jié)構(gòu)。型鋼水泥土攪拌墻的工藝特點主要是施工方便，無污染，對周圍土體的危害較小，對周邊環(huán)境和設(shè)施造成擾動少，同時該技術(shù)具有很好的防水性，并且工程造價低，工程價格比雙排樁結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)節(jié)省15%～35%。

2.4　錨桿施工支護(hù)技術(shù)

錨桿施工支護(hù)技術(shù)為將金屬桿柱打入土體預(yù)先鉆好的孔內(nèi)，利用其金屬桿柱頭部、金屬桿體和金屬桿柱尾部的結(jié)構(gòu)，將金屬桿柱與土體通過水泥漿結(jié)合在一起達(dá)到支護(hù)作用和補強效果。錨桿施工支護(hù)技術(shù)具有成本低、施工周期短、工藝簡單和占用很少的施工場地等優(yōu)點。錨桿施工支護(hù)技術(shù)的施工過程主要為：首先，工程技術(shù)員通過圖紙設(shè)計和規(guī)劃確定錨桿的打入位置，確定鉆桿的打入傾角和打入高度；其次，通過錨桿鉆機鉆好相應(yīng)的孔，注入水泥漿護(hù)壁，將金屬桿柱打入土體預(yù)先鉆好的孔內(nèi)或者穿入鋼絞線；最后，對孔和桿柱進(jìn)行補漿、凝固。在鉆孔過程中，若遇到大型石塊或者障礙物應(yīng)該立刻停鉆。

3　結(jié)語

地鐵施工中深基坑支護(hù)技術(shù)在我國的地下工程施工中具有重要的意義。本文通過深基坑支護(hù)技術(shù)存在的問題出發(fā)，詳細(xì)介紹了復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)、雙排樁結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)、型鋼水泥土攪拌墻支護(hù)技術(shù)和錨桿施工支護(hù)的技術(shù)過程和特點。深基坑支護(hù)新技術(shù)對于保證地鐵工程項目的順利實施具有顯著意義。

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