地鐵深基坑施工圍護結構分析

郭 賽

中鐵三局集團第四工程有限公司

地鐵深基坑施工圍護結構分析

郭 賽

中鐵三局集團第四工程有限公司

地鐵深基坑一般在人口密集、構筑物較多的市區，對基坑安全要求嚴格，深基坑具有很強的區域性，同一城市不同區域也有差異。基坑工程的支護體系設計與施工和土方開挖都要因地制宜，根據本地情況進行，外地的經驗可以借鑒，但不能簡單搬用。本文分析了不同圍護結構的特點，以鉆孔灌注樁為例，分析了樁體的傾斜對基坑的影響。

深基坑；圍護結構；鉆孔灌注樁；傾斜量

1 、圍護結構的形式

隨著基坑的不斷變深，變大，深基坑圍護工程的風險性也在增加。而基坑工程涉及土力學、流變學、結構力學、鋼筋混凝土、鋼結構等多門學科，且實踐性較強，基坑工程的設計與施工兩者緊密相連。因此要正確地進行基坑圍護結構的設計與施工，保證圍護結構在施工中的安全及鄰近建筑物和地下管線的安全[1]。

1、鋼板樁墻。成品制作，可反復使用，施工簡單，但施工有噪聲。剛度小，變形大，與多道支撐結合，適用于水深4m以上，河床覆蓋層較厚的砂類土、碎石土和半干性黏土以及風化巖層等，在軟弱土層中也可采用。在鋼板樁新的時候止水性尚好，如有漏水現象，需增加防水措施。

2、SMW工法。SMW工法也叫柱列式土壤水泥墻工法，即利用多軸型長螺旋鉆孔機在土壤中鉆孔，達到預定深度后，邊提鉆邊從鉆頭端部注入適合不同工程連續墻的水泥漿，將其與原土壤進行攪拌，在原位置建成一段土壤水泥墻。SMW工法對周邊環境小，占用場地僅為其他施工方法的60%~80%，有利于保護周邊的建筑、道路及空中、地下管線。成柱質量可靠，連續施工防水效果好，工程造價低，施工速度快[2]。

3、地下連續墻。地下連續墻是區別于傳統施工方法的一種較為先進的地下工程結構形式和施工工藝。它是在地面上用特殊的挖槽設備，沿著深基坑開挖工程的周邊，在泥漿護臂的情況下，開挖一條狹長的深槽，在槽內放置鋼筋籠并澆灌水下混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻段。然后將若干墻段連接成整體，形成一條連續的地下墻體。它能在建筑物、構筑物密集地區施工，對鄰近建筑物和地下管線的影響較小。施工時振動小、噪聲低，有利于城市建設環境中的環境保護。剛度大，開挖深度大，可適用于所有地層，強度大、變位小，隔水性好，同時可兼做主體結構的一部分。適用于各種地質條件，特別是砂卵石地層，但造價高、對廢漿液難于處理。

4、鉆孔灌注樁。它是指在工程現場通過機械鉆孔在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。剛度大，可用在深大基坑，在各種地基上均可用。施工對周邊地層、環境影響小。需和止水措施配合使用，混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土質量較難控制。施工質量的好壞對樁的承載力影響很大。費工費時，成孔速度慢。

2 、工程概況

北大營街站為地鐵十號線與地鐵四號線換乘站，位于北海街和合作街十字路口以西，其中十號線車站為地下二層三跨島式車站，有效站臺寬度14m。十號線車站設計起點里程為K13+476.907，車站終點里程為K13+665.917，車站計算站臺中心里程為K13+587.107，車站全長189.0m，結構標準段寬度22.7m，頂板覆土約3.9~4.4m，車站底板埋深約18.25m。車站共設3個出入口，1個緊急疏散口，2個風道。車站總建筑面積8885.33㎡。車站主體采用蓋挖順作法施工，支護結構采用鉆孔灌注樁+鋼支撐基坑圍護，坑外降水。車站1、2號出入口采用明暗挖法結合施工；車站1號風道為明挖法施工；緊急疏散口為豎井+暗挖法施工；3號出入口、2號風道、換乘通道結構不在我單位施工范圍內[3]。

北大營街站附屬結構基坑南北約50m寬、東西約120m長，基坑面積5500㎡；基坑深11.5m，圍護結構采用鉆孔灌注樁+鋼支撐支護體系。

3 、監測數據分析

施工監測是信息化施工的重要組成部分，對于復雜環境下的關鍵施工區段尤為重要。可以分析車站開挖周圍土體在施工過程中的變形特征，明確工程施工對原始地層的影響程度及其潛在風險;可以分析圍護樁及支撐的受力變形情況，并進一步進行穩定性分析;可以及時分析施工方法的實施效果，反饋相關信息，對開挖、支護參數進行及時調整。

一般來說，基坑的變形測量工作應從施工前開始，到結構穩定后終止。測量前應對施工現場工程土質情況及支護工程進行原始記錄;當天氣、地震等環境因素顯著變化時，應增加觀測頻率，基坑結構體與土體趨于穩定期間可延長觀測頻率，劇烈變動期間應縮短觀測頻率。

主體結構基坑圍護采用鉆孔灌注樁，樁體深層水平位移使用測斜管測斜儀，每天監測一次，半米一側。

圖1 樁體變形

如圖一所示，6.1~6.11分別表示采集數值的日期，橫軸表示開挖深度，縱軸表示本次累計位移變化量。從圖中可以看出，隨著時間(開挖深度)的增加，變形位移曲線呈現出弓形。樁體的變形不僅發生在開挖面以上，開挖面以下也會產生一定的變形。所以保證圍護樁有足夠的入土深度是必要的。

地表監測使用電子水準儀，精度小于0.3mm，監測點布置在基坑周圍5到10米，監測頻率每天一測。

圖2 地表沉降量監測圖

如圖二所示，地表沉降隨著基坑開挖深度變深，沉降量會加劇下沉，然后到達一定沉降量后，下沉趨勢放緩，保持一個恒定的狀態。DM-8-1沉降偏大，已近8mm，盡管還在控制值內，但應加強監測，或做一些地表加固措施。

4 、結論

地鐵施工中， 當基坑支護失效時，會造成鄰近房屋、地下管線及道路的開裂，引發工程糾紛，甚至出現嚴重的破壞，造成重大的經濟損失及人員的傷亡。因此，深基坑必須進行支護設計。

現場監測人員應按著施工監測方案，及時、準確的進行現場監測，保證每個監測點沉降量、位移值均在控制值內，若出現問題及時上報，解決，確保安全施工。

[1]袁金榮，趙福勇.基坑變形預測的時間序列分析[J].土木工程學報，2001，34(6)：55-59.

[2]徐浩峰，應宏偉，朱向榮.時序分析預報基坑周圍建筑物沉降[J].建筑技術，2003，34(2)： 109-110.

[3]廖野瀾.監測位移的灰色預報[J].巖石力學與工程學報，1996，15(3)：269-274.