地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工

季康忠

（三方建設(shè)集團有限公司， 杭州 310016）

1 引言

地鐵車站可分為地下站、地面站與高架站。國內(nèi)地鐵車站大多設(shè)置在交通繁華與人流量密集的區(qū)域，多數(shù)采用地下站。由于場地限制，基本不具備大開挖條件，須設(shè)置圍護體系。在地鐵車站設(shè)計與施工中，基坑安全是保證地鐵車站的建設(shè)安全、快速、優(yōu)質(zhì)完成的必要條件。因此，圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工至關(guān)重要。

2 地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中存在的問題

2.1 設(shè)計問題

由于地下車站處于交通繁華地段，受周邊影響不允許大開挖，基本采用支護開挖。常見有地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁、SMW 工法樁等支護。圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)地下水文與地質(zhì)情況、土質(zhì)參數(shù)、周邊建構(gòu)筑物情況等綜合考慮，不應(yīng)一味追求安全，造成不必要的浪費[1]。

2.1.1 插入比不合理

圍護結(jié)構(gòu)受墻后主動土壓力與被動土壓力影響，向外產(chǎn)生側(cè)向水平位移，頂部最大，隨深度增加逐漸減小。在同等條件下插入比越小，坑內(nèi)墻體卸載中基底被動土壓力不足產(chǎn)生隆起、圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力變化最大、基底與圍護結(jié)構(gòu)變形值越大，基坑穩(wěn)定性越差。插入比應(yīng)根據(jù)水文與地質(zhì)情況、基底加固措施、基坑支護設(shè)計等從安全、經(jīng)濟、可行方面確定。

2.1.2 支撐間距不合理

基坑支撐間距需結(jié)合基坑開挖深度、圍護結(jié)構(gòu)極限變形值、支撐結(jié)構(gòu)剛度與整體穩(wěn)定性，同時還需考慮施工方便。結(jié)合上述內(nèi)容合理選用支撐類型與間距，確保基坑穩(wěn)定、施工便捷。

2.1.3 地下水位控制不到位

地下水對基坑安全存在較大影響，控制地下水是保證基坑安全的重要內(nèi)容之一。如某地鐵站周邊有較多建構(gòu)筑物，設(shè)計單位在考慮止水結(jié)構(gòu)同時還應(yīng)考慮到地下構(gòu)筑物施工質(zhì)量問題對基坑止水影響。部分設(shè)計單位因基坑降水會對周邊建構(gòu)筑物影響坑外采取少降水或不降水，加之坑內(nèi)降水水位須控制在基底以下1m，造成坑內(nèi)外水頭較高，水壓較大。

2.2 施工問題

因地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁、SMW 工法樁等地下構(gòu)筑物施工過程中無法完全控制施工質(zhì)量、鋼板樁磨損過大接頭止水效果不佳等情況，易出現(xiàn)以下問題：（1）圍護結(jié)構(gòu)存在縮頸、夾渣、鋼筋不足等質(zhì)量缺陷；（2）相鄰支護結(jié)構(gòu)形成有效整體；（3）圍護結(jié)構(gòu)滲透水或地下水沖刷造成水土流失；（4）支撐體系強度與穩(wěn)定性不足造成圍護結(jié)構(gòu)變形。此外，在車站施工過程中，因為地下水文情況與地質(zhì)情況各不相同，易出現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)不夠完善而產(chǎn)生滲水的問題。圍護結(jié)構(gòu)滲漏水一般多在接頭處，施工過程中應(yīng)注重接頭質(zhì)量，開挖前先進行探挖，如有滲水，則要提前處理。

2.3 地鐵深基坑內(nèi)或周邊的地表沉陷過大

通常狀況下，深基坑開挖施工、基坑降水就會影響地質(zhì)的自密度，土壤會進行流動形成休止角，地表會出現(xiàn)一定程度的沉陷現(xiàn)象[2]。同時，由于當前階段地鐵深基坑周圍基地加固施工技術(shù)不完善，施工單位不能根據(jù)周圍地面沉陷程度進行精確計算，未能按設(shè)計文件中明確的各項加固方案落實針對性的應(yīng)對措施，因而未能最大限度地減少地表沉降。

2.4 支撐體系強度與穩(wěn)定性不足造成圍護結(jié)構(gòu)變形

常用的深基坑支撐體系有混凝土支撐、鋼支撐、混凝土圍檁、鋼圍檁及以上2 種或多種結(jié)合。支護結(jié)構(gòu)（包括樁、墻、支撐系統(tǒng)等）的強度、剛度或穩(wěn)定性不足，也會引起支護系統(tǒng)破壞而造成圍護結(jié)構(gòu)變形，乃至基坑坍塌。

3 地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工問題的解決措施與策略

3.1 加強對滲水問題的重視，做好降水措施

大多數(shù)地鐵車站深基坑安全事故中，地下滲水是引發(fā)安全問題最主要的因素之一。如果滲水問題是因為圍護結(jié)構(gòu)的不完善而引起的，施工單位應(yīng)及時采取補救措施。當深基坑維護結(jié)構(gòu)施工時出現(xiàn)滲漏問題后，為了不影響基坑安全和施工的局部滲透，施工單位應(yīng)當根據(jù)滲漏的不同情況采取不同的封堵方式。一般用水泥水玻璃漿液（雙液注漿）、聚氨酯等注漿封堵，隔斷水流通道、填充后背空腔。如水流較大，還可采取高壓旋噴樁、高壓注漿等方式，具體措施根據(jù)現(xiàn)場實際情況來確定[3]。

3.2 設(shè)計專項施工方案

提前進行實地考察，根據(jù)現(xiàn)場實際與周邊環(huán)境因素進行圍護結(jié)構(gòu)專項設(shè)計，制訂合理的施工方案，交監(jiān)察管理部門進行審批。收到監(jiān)管部門的批復(fù)指示后，把專項設(shè)計方案交給施工單位，施工單位仔細分析該方案，制訂完善的施工計劃，執(zhí)行專項設(shè)計方案，嚴格把控施工質(zhì)量。對于未批復(fù)的施工方案，為了保證安全性，不得私自進行施工。以某地鐵車站導墻施工為例，施工部門在對導墻進行施工設(shè)計時，應(yīng)當先對導墻施工地面地質(zhì)進行了解，如果在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)導墻的施工地質(zhì)較為松軟，施工單位就應(yīng)當在設(shè)計方案中制訂“從地表注漿加固、導墻做成‘┓┏’形現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而且導墻施工采用C25 鋼筋混凝土，并保證壁厚200mm，兩邊導墻凈間距為840mm”的施工方案，這樣才能夠為后期導墻施工提供參考，從而提高地鐵車站深基坑維護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工質(zhì)量。

3.3 減少地鐵深基坑周邊的荷載

由于地鐵車站大多建在人流量大、建筑物較集中的地段，擬建地段本身深基坑所承受的負荷比較大，此外，因為施工設(shè)備和材料也會給深基坑圍護結(jié)構(gòu)造成一定的壓力，所以，在地下車站建設(shè)中對深基坑的載荷能力有較高要求。為降低應(yīng)力影響，避免地表出現(xiàn)較大規(guī)模沉降、地面開裂、建筑傾斜現(xiàn)象，減小深基坑圍護結(jié)構(gòu)的荷載是必須的，施工單位應(yīng)在區(qū)域附近設(shè)置警示牌，向過往行人進行說明，對周圍大型機械進行限重，使其與施工現(xiàn)場保持距離，同時對深基坑周圍的堆載物進行分類管理。施工單位還必須加強日常監(jiān)管工作，盡量減少深基坑周邊的荷載。

3.4 提高地鐵深基坑地連墻施工質(zhì)量

地連墻施工也是深基坑圍護結(jié)構(gòu)的重要組成部分。施工單位必須嚴格按照施工方案進行施工，提高成墻質(zhì)量，為后期地鐵施工奠定扎實基礎(chǔ)。首先，采取跳槽逐幅施工方式，液壓抓斗槽壁機成槽，在成槽過程中應(yīng)選優(yōu)質(zhì)泥土作為護壁，為地連墻的后期施工提供保障。其次，在基坑開挖時，設(shè)計人員也應(yīng)當保證設(shè)計中心線外放，這樣，便可以避免地連墻在外側(cè)土坑的壓力下出現(xiàn)變形或者移位的情況。最后，嚴格按照加密的控制點和水準點進行測量、復(fù)核，確保基坑滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

3.5 加強地鐵深基坑深層攪拌樁加固施工

深層攪拌樁是地鐵深基坑圍護結(jié)構(gòu)固定的主要方式之一。具體加固措施是：加固材料選用深層攪拌樁抽條，加固側(cè)重點放在井段和深基坑的端頭以及側(cè)圍護，因為加強側(cè)圍護結(jié)構(gòu)的剛度可以有效地減小深基坑的偏移；加固方法采用裙邊加固，在加固過程中運用立柱和支撐桿可以很好地加強偏載深基坑的整體支撐性能。在操作過程中，應(yīng)當計算工程的標準承受壓力程度，考慮到實際深基坑所承受的荷載與壓力，深基坑土體區(qū)域挖掘深度至少為3m。由于水泥硬化可以在一定程度上增加深基坑圍護結(jié)構(gòu)的受力強度，提高深基坑的穩(wěn)定性，所以，在地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)建設(shè)中，應(yīng)當摻入適量的水泥，使結(jié)構(gòu)建設(shè)更具有安全性。

4 結(jié)語

隨著我國城市化進程的加快，為了適應(yīng)社會高速發(fā)展，必須加強地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工質(zhì)量，結(jié)合不同城市環(huán)境、地質(zhì)和交通等因素的影響，采用不同的設(shè)計施工方案，保證地鐵車站基坑結(jié)構(gòu)的安全性及周圍建筑物的穩(wěn)定性。