地鐵施工中深基坑支護新技術淺析

杜 紅 燕

(太原市市政公用工程質量監督站，山西 太原　030012)

0　引言

我國地鐵施工中深基坑支護技術從20世紀90年代以來得到了快速發展，深基坑支護技術主要是通過采用新的支護手段和工藝對深基坑進行支撐和支護，達到保護基坑穩定和施工安全的目的。早期的深基坑支護技術以地下主體工程施工為主，但是缺乏理論支持和指導。隨著科學技術的發展，深基坑支護技術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建筑基坑支護技術規程為深基坑支護技術提供理論支持。深基坑土體在開挖過程時，一般會發生土體位移的情況，如果土體位移過大，會導致鄰近基坑的設施或者地下結構等產生嚴重的事故。因此，對地鐵施工中深基坑支護新技術的研究就顯得很有必要。工程中深基坑支護技術包含復合土釘墻支護技術、雙排樁結構支護技術、型鋼水泥土攪拌墻支護技術和錨桿施工支護技術。深基坑支護技術是地鐵施工安全的重要保證，是地鐵施工建設質量的有效保證。

1　深基坑支護技術存在的問題

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要求較高，因此深基坑支護技術也要求較高。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，地鐵深基坑支護不當很容易導致地表建筑的下沉。因此，地鐵施工中的深基坑支護技術必須要嚴格考慮施工的地質條件和城市環境對施工的影響。對于地鐵施工中的深基坑支護依然存在以下三個問題：

第一，土體受到的載荷參數很難確定。根據施工經驗表明，對深基坑支護安全性影響的主要原因是地鐵承受的土體壓力。但是土體參數隨著地質情況的變化而變化，因此土體受到的載荷參數，如粘聚力、內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鍵的。

第二，深基坑支護結構和施工質量問題容易導致滲漏。在地鐵深基坑支護施工過程中，如果支護結構存在支護不當的問題，很容易導致支護結構背后土體的塌陷。支護結構的施工質量問題主要有：支護材料的質量缺陷導致的材料的強度不足，施工不當導致的斷樁和沉陷等。這些問題的發生往往伴隨著很嚴重的工程事故，因此保證支護結構的施工工藝和施工質量是非常重要的。

第三，地鐵施工上方的建筑容易導致塌陷。對于地鐵施工來說，勢必會對地面和建筑物的塌陷產生影響。如果地面和建筑物的塌陷控制在一定的范圍內，這在工程施工中是可以接受的，但是如果地表塌陷過大，這就會導致地鐵線路和上方建筑物的嚴重危害。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　深基坑支護新技術

深基坑支護技術通過三十年的發展，由簡單的板樁支護技術發展為很多種支護技術，包括復合土釘墻支護技術、雙排樁結構支護技術、型鋼水泥土攪拌墻支護技術和錨桿施工支護技術等。

2.1　復合土釘墻支護技術

傳統土釘墻支護技術本質為在施工過程中對土體通過加筋進行支護。復合土釘墻支護技術本質是從傳統土釘墻支護技術的基礎上發展而來的，其工藝主要采用水泥土攪拌樁、預應力錨桿等設備與傳統土釘墻結合而成，其施工具有施工方便、設備簡單和經濟效益顯著等優點，復合土釘墻支護技術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。復合土釘墻支護技術的主要施工步驟為:首先對土釘的制作，其次土釘的成孔，最后土釘的送入以及噴射混凝土施工。對于軟土體深基坑，復合土釘墻支護技術容易造成支護結構產生較大位移甚至導致整體結構的破壞，但是通過施工經驗來說，復合土釘墻支護技術可以適用于深度為5 m～6 m的軟土體深基坑。對于軟土體深基坑的支護施工，工程中主要通過水泥土攪拌樁等支護設備來提高土體的載荷強度、耐久性和持續時間，采用此類超前支護結構，此結構具有很長的接觸深度，接觸深度越長，基坑的穩定性越高。對于非軟土體深基坑的支護施工，工程中主要通過預應力錨桿等支護設備來降低土體的沉降，根據工程經驗，復合土釘墻支護技術可以使土體的沉降降低40%～50%。

2.2　雙排樁結構支護技術

雙排樁結構支護結構本質為由兩排支護樁和橫梁組成的剛架組成的支護結構，該支護技術主要具有等橫向強度大、施工簡單、受制條件小、占地小等優點。因此，在部分工程中無法使用其他的支護方式時可以采用該技術，該支護技術在近些年來受到了廣泛的使用，并取得了良好的效果。雙排樁結構支護技術具有施工方便、施工周期短、適用性廣和工藝簡單等優點。雙排樁結構的接觸強度可以通過支護樁與土體之間建立的力學平衡方程得到，力學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，前排支護樁受到縱向彎矩、橫向剪力和壓力作用，其產生向下的位移；后排支護樁受到縱向彎矩、橫向剪力和拉力作用，其產生向上的位移，其產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可以簡化為平面剛架結構，在計算過程中，應考慮雙排樁與土體之間的載荷反力與結構變形關系，并考慮土與樁自重的抗傾載荷因子和初始應力。

2.3　型鋼水泥土攪拌墻支護技術

型鋼水泥土攪拌墻(SMW工法)由型鋼和水泥土混合固結而成的支護設備，一般來說型鋼水泥土攪拌墻支護技術適用于抵抗過大的側向和地下水壓力的工程。施工的過程主要為：首先將支護部分土體切碎，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嵌入型鋼，凝固之后就形成水泥土攪拌墻。型鋼作為擋土結構，水泥土作為截水結構。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，對周邊環境和設施造成擾動少，同時該技術具有很好的防水性，并且工程造價低，工程價格比雙排樁結構支護技術節省15%～35%。

2.4　錨桿施工支護技術

錨桿施工支護技術為將金屬桿柱打入土體預先鉆好的孔內，利用其金屬桿柱頭部、金屬桿體和金屬桿柱尾部的結構，將金屬桿柱與土體通過水泥漿結合在一起達到支護作用和補強效果。錨桿施工支護技術具有成本低、施工周期短、工藝簡單和占用很少的施工場地等優點。錨桿施工支護技術的施工過程主要為：首先，工程技術員通過圖紙設計和規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的孔，注入水泥漿護壁，將金屬桿柱打入土體預先鉆好的孔內或者穿入鋼絞線；最后，對孔和桿柱進行補漿、凝固。在鉆孔過程中，若遇到大型石塊或者障礙物應該立刻停鉆。

3　結語

地鐵施工中深基坑支護技術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技術存在的問題出發，詳細介紹了復合土釘墻支護技術、雙排樁結構支護技術、型鋼水泥土攪拌墻支護技術和錨桿施工支護的技術過程和特點。深基坑支護新技術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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