錨索與補充樁支護在地鐵車站圍護結構補強中的應用

李 悅 陳 靖

（1.鄭州市軌道交通有限公司，河南 鄭州 450000；2.河南省科學技術信息研究院，河南 鄭州 450000）

隨著城市地鐵的大量興建，深基坑開挖日益增多，各種深基坑支護技術日趨成熟。在挖方較深、鄰近有建（構）筑物、地下管線、永久性道路等變形敏感的場地，部分圍護樁因場地受限不能施工，圍護結構不能形成封閉，為了保證基坑開挖的安全，只能對基坑壁進行補強措施支護，及時抑制由開挖引起的內應力釋放，以穩定坑壁。錨索+補充樁施工支護工藝就是其中一種可靠工法。

1 工程概況

5 號線全線為環線，起止于西站街站，線路全長約40.23km，設車站32 座，其中換乘站15 座；平均站間距約1.26km。

5 號線市政配套工程包含西站街站、西站街站-沙口路站部分區間AK0+341～AK1+200（與黃河路西延線隧道合建部分）、花園路站、紫荊山路站、隴海西路站共計4站1區間。

隴海西路站為5 號線市政配套工程第四座車站，車站布置在桐柏路與隴海西路交叉口處，沿桐柏路南北向呈一字型布置，為地下二層車站，車站上方為市政下穿隧道。該站在設計初期，充分聽取了規劃部門的意見，需協調好地鐵車站與該處的高架橋、市政下穿隧道在設計、施工期間的關系，避免重復開挖造成的工程浪費，為工程實施創造良好的條件。經過多方協調，最終確認市政下穿隧道設計車站上方，兩者同期設計、分階段施工。車站有效站臺中心處軌面標高為91.32m，埋深24.63m，車站頂板以上為市政下穿隧道，距地面約11.45m，車站高度為14.94m，底板底埋深為25.19m。地貌單元為黃河沖洪積平原，微地貌為風積砂丘。

水文地質：地層由上向下依次為雜填土層、粉土層、細砂層、粉質黏土層及粉土層。地下水位在17.1m～26.0m之間，穩定水位標高在85.25m～96.11m，水位年變幅在2.0m左右。

圍護樁作為基坑開挖及主體結構回筑期間的支擋結構，承受全部的土壓力及附加活載產生的側壓力，應根據開挖工況和施工順序逐階段計算其內力及變形，支護體系應滿足整體穩定、抗傾覆、抗隆起等要求。經計算并結合工程類比情況，本站主體圍護結構支護參數擬定如下：標準段圍護樁采用Φ1200@1400鉆孔灌注樁，樁間設網噴層；支撐體系采用兩道砼支撐+四道16厚Φ609鋼管撐，局部加設一道鋼管撐。

2 施工難點

該站區地下有各種動力、通訊、照明、燃氣、自來水、污水等管線，地表以下障礙物頗多。在車站圍護結構施工過程中個別圍護樁受管線影響無法施工，需在車站土方開挖過程中采取有效措施進行補強施工以確保圍護結構的整體穩定性及管線在土方開挖過程中的安全性。

3 方案比選

結合國內地鐵車站施工的經驗，同時考慮車站上方高架橋的高度限制，可采取的圍護結構補強措施有鋼筋混凝土逆做墻+土釘、錨索+補充樁施工工藝。

3.1 逆做墻施工

1955年哈爾濱地下人防工程中首次應用了逆做法的施工工藝，隨后在20 世紀70～80年代對逆做法進行了研究和探索。我國的臺灣地區和香港地區也有很多基坑工程嘗試采用了支護結構與主體工程相結合的方法［1］。

本地鐵車站圍護樁補強施工吸取相關工程施工經驗，制定逆做墻+土釘施工措施方案，具體措施如下（逆做墻處理側視圖見圖1，逆做墻鋼筋綁扎示意圖見圖2）：

圖1 逆做墻處理側視圖

圖2 逆做墻鋼筋綁扎示意圖

3.1.1 鑿樁。剝除兩側樁體表面雜土，使用風鎬豎向每30cm 鑿除兩側樁體弧頂以內7～9cm 位置及內側混凝土保護層，露出樁體豎向主筋。

3.1.2 鋼筋綁扎。用C25 螺紋鋼制成“U 型”鋼筋作為擋墻受力主筋，與樁體豎向主筋采用單面搭接焊焊接，單面搭接焊焊縫長度不小于10d。

在擋墻主受力筋內側豎向安裝C25 構造筋，構造筋和主受力筋之間采用點焊連接，連接點位不少于50%。

上下段豎向鋼筋采用直螺紋套筒連接，錨桿與水平受力主筋焊接牢固單面搭接焊焊縫長度不小于10d［2］。

3.1.3 預埋注漿管（導水管）。在本次澆筑土釘墻段預埋5根注漿管和1根導流管，注漿管采用φ50mm鋼管，分布情況如圖3所示，2根靠上，1根居中，2根靠下；根據現場實際，中部注漿管位置有水從土體向外滲流，在該管旁邊增加1根導流管，導流管采用φ50mm白膠管；注漿管外露30cm，迎土測用棉絮封頭，以免澆筑砼時堵塞注漿管。逆做墻注漿管埋設圖見圖3。

圖3 逆做墻注漿管埋設圖

3.1.4 模板施工。在擋墻鋼筋外側安裝模板，模板位置大致位于兩側樁體弧頂之間，模板安裝后保證擋墻主筋保護層厚度5cm左右；立模時保證模板表面平整，錯縫處采用雙面膠粘貼；澆注下層擋墻混凝土時，下層模板頂部預留下料口。逆做墻模板下料口示意見圖4。

圖4 逆做墻模板下料口示意圖

3.1.5 混凝土澆筑。混凝土采用商混C30 混凝土，氣泵泵送；考慮預留澆筑洞口較小無法采用常規混凝土振動棒振搗，但應在澆筑時插搗及振搗外側模板等方法使混凝土填充密實；澆筑時應連續作業，以免留下冷縫。

3.1.6 模板拆除。待混凝土終凝后達到1.2MPa 后方可拆除，然后進行下一層土方開挖，開挖過程中注意保護已施工完成逆做墻墻體。

3.2 錨索+補充樁施工

圖5 錨索+補充樁施工圖

坑深度約26.0m，樁間距為1 400mm，因施工期間管線改遷滯后，未避開管線，圍護樁采取跳打的方式施工。現根據現場施工需求及主管部門要求，在管線未改遷、遺留圍護樁未施工的情況下，進行鋪蓋系統施工。為保證后期開挖安全需要，對目前存在問題進行處理，制定方案如下：

①根據基坑支護計算，為滿足圍護樁彎矩和剪力滿足工程安全需要，在原未施工樁位外側補樁。因管線與已施工圍護樁的位置關系，管線基本居中，故需在管線兩側增補圍護樁。

②根據增補圍護樁的方案，需在樁凈間距超出1 000mm的樁間墻處設置錨索支護。

③根據樁間管線與已施工圍護樁的位置關系，采取補樁的方式來彌補缺樁問題。

④新增樁間網噴厚度調整為500mm，且樁凈間距超出1 000mm 時，需對樁間網噴墻采取附加錨索支護（錨索+補充樁施工見圖5）。

以上兩種圍護樁樁間補強措施均具有實際可操作性，各自都有其優缺點。

4 方案選擇

4.1.1 與其他支護形式相比，錨桿支護+補充樁具有以下特點：①提供開闊的施工空間，極大地方便土方開挖和主體結構施工。錨桿施工機械及設備的作業空間不大，適合各種地形及場地；②對巖土體的擾動小；在地層開挖后，能立即提供抗力，且可施加預應力，控制變形發展；③錨桿的作用部位、方向、間距、密度和施工時間可以根據需要靈活調整；④用錨桿代替鋼或鋼筋混凝土支撐，可以節省大量鋼材，減少土方開挖量，改善施工條件，尤其對于面積很大、支撐布置困難的基坑；⑤錨桿的抗拔力可通過試驗來確定，可保證設計有足夠的安全感。

4.1.2 逆做墻+土釘具有以下優點：①施工過程中對周邊管線擾動小，降低事故的發生概率；②墻體結構與兩側圍護樁連接牢固，圍護結構整體性強；③模筑混凝土施工表觀質量好，為下一步施工提供良好的基面；④逆做墻施工所需機具設備與車站主體施工共用，利于施工作業的開展。

4.2 方案的選擇

考慮現場施工安全要求，土方開挖過程中暴露的樁間土體越少越安全，對基坑穩定性越有利。錨桿+補充樁可將樁間土方外露量及外露時間降到最低，確保土方開挖過程中的基坑穩定性。故現場采取該種措施進行施工圍護結構補強施工。

5 結語

本地鐵車站現場施工采用錨桿+補充樁施工工藝后在基坑土方開挖過程中，車站周邊監測點顯示基坑數據正常，同時錨桿施工完成后可立即進行下一循環作業，節約間隔時間。該種施工工藝在以后的地鐵施工過程中具有實用價值，能指導復雜管線情況下地鐵車站施工。

［1］劉國彬，王衛東.基坑工程手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2009.

［2］過鎮海.鋼筋混凝土原理與分析［M］.北京：清華大學出版社，2003.