深基坑常用圍護結構的優缺點分析及選擇

范曉敏

(中鐵三局集團華東建設有限公司,江蘇南京 210000)

深基坑常用圍護結構的優缺點分析及選擇

范曉敏

(中鐵三局集團華東建設有限公司,江蘇南京 210000)

隨著城市人口越來越多,地鐵作為一種不受道路情況影響,能快速、安全運送乘客的交通系統被廣泛運用。地鐵深基坑圍護結構作為地鐵車站施工的一個不可忽視的重要環節,如何確定安全可靠、經濟適用的圍護結構形式,尤為重要。本文從圍護結構的作用、形式、選擇參考因素以及經濟合理性等多方面詳細闡述了如何選擇一個合理使用的圍護結構,同時簡單講述了在基坑圍護結構施工時的注意事項,以期能夠在大家進行類似工程的施工時起到一定的指導作用。

地鐵 深基坑 圍護結構

隨著城市人口的集中化，以及個人私有車輛的普及，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劃建設。地鐵擁有快捷、舒適、準時等優點，深受廣大人民的喜愛。地鐵的施工總體來說包括車站及區間兩大部分，其中地鐵車站作為乘客乘坐地鐵的構筑物，對地鐵運營起到了至關重要的作用。根據車站與地面相對位置關系分為高架車站、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題，為了給基坑開挖及車站結構施作提供一個安全、穩定的工作環境，通常在基坑外側先行施作圍護結構，本文就主要針對圍護結構的選擇提出一些建議。

1 基坑圍護體系的定義及幾種主要形式

基坑圍護結構體系包括板(樁)墻、圍檁(冠梁)及其他附屬構件。板(樁)墻主要承受基坑開挖卸荷所產生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩定基坑的一種施工臨時擋墻結構。地鐵基坑所采用的圍護結構形式很多，其施工方法、工藝和所用的施工機械也各異；因此，應根據基坑深度、工程地質和水文地質條件、地面環境條件等，特別要考慮到城市施工特點，經技術經濟綜合比較后確定。我國常用的圍護結構分為以下幾種：

(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。優點是造價低、施工簡單、有障礙物時可改變間距；缺點是止水性差，地下水位高的地方不適用，坑壁不穩的地方不適用。這種圍護結構形式開挖深度在上海達到6m左右，日本用于開挖深度在10m以內的基坑。

(2)鋼板樁圍護結構：通常為U形或Z形鋼板樁，樁與樁之間通過構造形式相互咬合，具有一定的止水性。優點是采用成品制作，可反復使用，施工簡便；缺點是施工噪聲較大，剛度小，變形大，新的時候止水性尚好，重復使用時易發生漏水現象，需增加防水措施。

(3)人孔挖孔樁：采用人工配置簡易的提升設備進行開挖成孔，下放鋼筋籠后澆筑混凝土，形成支護體系。優點是施工造價低，設備簡單，易于大批量上場同時施工，施工靈活度高，無泥漿、噪音低、文明施工、環保效果好，整體性強；缺點是人員施工風險打，不適合進行淤泥層和流砂層施工。

(4)機械成孔灌注樁：一般采用螺旋鉆機、沖擊式鉆機和正反循環鉆機成孔，下放鋼筋籠后澆筑混凝土，形成支護體系。優點是剛度大，可用于深大基坑，施工時對周邊地層、環境影響較小；缺點是無止水功能，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，形成一種勁性復合圍護結構。優點是止水性好，構造簡單，施工速度快，型鋼可以部分回收重復利用；缺點是在基坑深度較大時該圍護結構剛性不足，需增加內支撐密度，對施工影響較大。

(6)地下連續墻：采用專用的挖槽設備，沿著基坑的周邊開挖狹長的溝槽，按事先劃分好的幅段安放鋼筋籠、澆筑混凝土。優點是施工時振動小、噪聲低，墻體剛度大，對周邊地層擾動小，可適用于多種土層；缺點是造價較高。

2 圍護結構選擇影響因素

通過對以上常用圍護結構的優缺點分析，為基坑圍護結構的選擇提供了依據，但是在圍護結構選擇過程中還要考慮到多方面因素，具體有以下幾個方面：(1)基坑開挖深度：基坑開挖深度是圍護結構選擇的一個最重要的考慮因素，對于一些開挖深度小的基坑可選擇鋼板樁、土釘墻等造價較低的圍護結構進行施工，甚至在周邊環境允許的條件下可以采用放坡開挖方式進行施作。(2)地質條件：很多圍護結構形式的施工工藝均對地質條件有一定的要求，因此在選擇圍護結構形式時必須考慮工程所處位置的地質條件。(3)地下水情況：地下工程無法避免要與地下水打交道，在地下水豐富的地方圍護結構的選擇需要考慮圍護結構的止水性能，如選用半封閉形式的圍護結構如鉆孔灌注樁等則需要配合止水帷幕進行使用，常用的止水帷幕有攪拌樁、旋噴樁。(4)經濟合理性：圍護結構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用的圍護結構形式進行經濟合理性分析，盡可能在起到應有的支護效果的情況下降低工程造價，節約能源。

3 圍護結構施工注意事項

圍護結構的選擇完成后進入施工階段，作為地下水土壓力的第一重防線，圍護結構的重要性不言而喻，這里就幾種常用圍護結構的施工提出幾點需注意的事項。

(1)灌注樁：無論采用何種成孔方式，最終形成結構阻擋水土壓力的是樁體，在樁體混凝土灌注過程中須掌控泥漿比重、首盤混凝土方量、導管的拔除時間把握等幾個方面，保證成樁質量，使其發揮應有的作用。(2)SMW工法樁：工法樁是在攪拌樁內插入型鋼形成一個整體受力的支護結構，攪拌樁的施工需要注意的是圍護結構整體施工順序的安排，最重要的是封閉樁位置的選擇，如果是一臺設備按照一個方向進行施工，則在進行最終封閉時因首根樁施作時間較長，有了一定的強度，則相鄰封閉樁無法有效的咬合，導致出現樁體侵限、出現冷縫等問題。(3)地下連續墻：地下連續墻作為一種使用地質條件廣泛、強度高、整體性好的圍護結構越來越廣泛的應用與地下基坑圍護工程，在進行地下連續墻施工時需要合理的選用接頭形式，地連墻的接縫止水是一個關鍵的工序，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行止水。

4 結語

本文通過對幾種常用圍護結構的優缺點分析、選擇影響因素、施工注意事項等幾方面進行了較為詳盡的分析，深基坑工程圍護結構能夠高質量的順利完成意味著該工程已經成功了一半，希望本文能夠給廣大同行一定的啟發。

[1]張春強.地鐵基坑各類圍護結構的優缺點分析[M].太原:山西建筑,2007.

[2]焦永達等.市政公用工程管理與實務[M].北京:中國建筑工業出版社,2011.

[3]鐘上尚.深基坑圍護結構優化設計[M].北京:智能建筑,2013.

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