明挖地鐵車站圍護結構形式特點分析

（中煤天津設計工程有限責任公司，天津 300120）

1.地鐵車站圍護結構形式選取原則

隨著我國經濟及城市的快速發展，修建地鐵已經成為許多一、二線城市緩解城市交通壓力，提高人們出行效率，拉動區域經濟增長的重要措施。目前我國地鐵標準車站一般多為地下兩層雙柱三跨混凝土箱型結構。埋深多為15m～20m，屬于深基坑范疇，所以要對基坑工程在安全性、周邊環境保護以及技術經濟方面的要求進行充分研究，同時，基坑支護結構方案設計也應利于節約資源、符合可持續發展的要求，實現綜合的經濟和社會效益。目前我國地鐵工程中常用的圍護結構形式有灌注樁排樁圍護墻、地下連續墻、SMW工法墻、TRD工法墻等[1]。

2.地鐵車站圍護結構形式特點分析

2.1 灌注樁排樁圍護墻

（1）地鐵車站圍護結構主要采用的形式就是灌注樁排樁維護墻，是一種呈現為柱列式的圍戶結構，這種結構形式的應用較為簡單。灌注樁排樁圍護墻的主要作用原理是在頂部完成冠梁的設置，并在灌注樁內側設立支撐系統，灌注樁外側應設置符合工程要求的擋水帷幕裝置，達到擋水土的作用。可以將灌注樁樁排圍護墻的特點概括為以下5個方面：第一，圍護墻的施工工藝更加簡單，且灌注樁排樁技術成熟，造價更低，適用于地鐵建設。第二，施工噪音較小，因此施工不會對周圍環境產生影響。第三，圍護墻的剛度及硬度可以進行靈活控制。第四，可以進行具有針對性的圍護墻設計。第五，如果施工過程對隔水有要求，則需要另行設置擋水板。

（2）圍護結構的適用條件。在軟土地層條件下施工時，深基坑工程的開挖深度不能超過20m。圍護結構的適用性更廣，無論是軟粘土施工，還是卵礫石的基坑施工均適用。

2.2 地下連續墻

2.2.1 地下連續墻的分類

地下連續墻可以分為2類，分別是現澆地下連續墻與預制地下連續墻，目前我國常應用于地鐵工程建設的種類是現澆地下連續墻。地下連續墻的形式主要有3種，包括一字型、T字型和L字型，連接處用鎖口管進行封閉，使其成為一個整體，支撐后構成基坑的整體支護系統，有利于實現地下連續墻的擋土水作用。地下連續墻主要有以下5個特點：第一，噪音低，不會對環境產生巨大的負面影響。第二，地下連續墻的剛度更大，具有更優的安全性，不容易發生形變。第三，地下連續墻墻體具有較強的抗滲透能力。第四，可以將地下連續墻作為地下室的外墻，進而達到縮短地鐵車站施工工期及造價的目的。第五，地下連續墻體具有極強的抗彎剛度[2]。

2.2.2 適用條件

（1）如果基坑工程對深度的要求較高，必須要保證開挖深度超過10m，才能獲得更高的經濟價值。

（2）如果地鐵工程建設項目所在地附近，存在具有較高保護要求的建筑物，那么基坑的防水性與防變形性必須得到保證。

（3）基坑的空間相對有限，因此地下室的外墻往往與紅線之間的距離很近，如果施工中采用其他圍護墻形式，將難以滿足施工對空間提出的要求。

（4）可以應用逆作法進行地上與地下的同步施工操作。

2.3 型鋼水泥土攪拌墻（SMW工法墻）

2.3.1 特點

型鋼水泥土攪拌墻的受力結構更加合理，不會占用大量的空間，在施工過程中，也不會對周圍環境造成嚴重的污染。采用一體式施工方法，相鄰的樁體之間實現了無縫銜接，進而提升了墻體的防滲透性能。同時，在完成基坑施工之后，不需要對泥漿進行回收處理，還可以回收型鋼，起到環保作用的同時節約成本。其次，即便在硬質地層進行施工時，也可以應用型鋼水泥土攪拌墻施工方式，不僅適用范圍廣，而且工藝更加簡單，有利于縮短施工工期，但是對回填的質量有著更高的要求[3]。

2.3.2 適用條件

（1）對地層情況沒有要求，無論是黏性土，還是淤泥土，甚至砂卵石層經過一定的處理后都可以完成施工要求。

（2）開挖深度不得高于30m。

（3）即便施工場地較小，與建筑物距離較近，也能夠應用型鋼水泥土攪拌墻施工方式。

（4）相對來說，型鋼水泥土攪拌墻的變形較大，因此不適用于對周邊環境有著較高要求的地鐵工程建設中。

2.4 渠式切割水泥土連續墻（TRD工法墻）

（1）渠式切割水泥土連續墻的工作原理是利用刀具的轉動功能與橫向移動功能，完成地基土的攪拌工作，進而形成完整的水泥土地下墻體，這類墻體可以用作隔水帷幕的施工中，如果在墻體中插入芯材，就能夠起到支護結構的作用，一般情況下選擇的芯材是型鋼。主要特點包括施工穩定性高，設計重心低，因此設備高度不會超過10m，具有更強的安全性。同時，能夠實現更高精度的施工操作，無論是垂直方向的施工，還是水平方向的施工都更加精準。渠式切割水泥土連續墻施工技術具有極為突出的經濟性與高質量的開挖能力，即便是硬度極高的地基也能夠輕松完成切割，有利于縮短工程工期，控制工程成本。對地基進行整體的垂直攪拌后，形成的墻體能夠擁有較高的強度與硬度。渠式切割水泥土連續墻的整體性能較好，具有較強的連續性，不會產生大量施工縫隙，因此防水性能穩定。墻體厚度一致，可以對芯材的間距進行任意插入。最后是施工過程產生的噪音較小，不會造成嚴重的污染，因此值得在地鐵車站圍護結構的施工中進行普及應用。

（2）適用條件。

1）TRD工法墻適用于人工填土、黏性土、淤泥和淤泥質土、粉土、砂土、碎石土等地層。

2）由于設備高度較低，適用于高度有限制的場所。

3）施工深度大，最大深度可達60m，適用于深度較深的工程。

3.地鐵車站圍護結構形式對比選取

通過上述分析可見，每種圍護形式均有其相應的特點。設計時要根據基坑深度、安全等級、周邊環境、工期要求、經濟指標等因素來綜合考慮，選取合適的圍護形式。灌注樁排樁圍護墻主要用于較淺的基坑，深度在20m左右，地層適用廣泛，經濟性比較好，是目前常用的圍護形式之一。但灌注樁排樁圍護墻在地鐵工程中一般需配合隔水帷幕共同作用實現擋土和擋水的作用，所以擋水效果一般。SMW工法墻，配合內插型鋼共同作用，可以不需要隔水帷幕，防水性能較好。但其需對地基土進行鉆掘及攪拌，故SMW工法墻一般適用于黏土、粉細砂為主的松軟地層，有一定局限性。地連墻適用于較深的基坑，地層適用廣泛、剛度大、連續性好、擋水效果好，是目前工程中常用的深基坑圍護形式之一。TRD工法墻適用于較深的基坑、地層適用廣泛、連續性好、擋水效果好，但施工工藝復雜、機械成本較高，導致工程造價較高。適用于場地高度受限工程，目前正在大力推廣。

4.結語

在地鐵工程中，地鐵車站圍護形式的選取不但會直接影響到工程的安全，同時對工程的造價、工期乃至周邊環境等都具有重大的影響。在設計階段，需根據工程特點針對幾種圍護形式展開對比分析，選取最優方案，形成專項文件，并通過專家評審后方可采用。因此，對地鐵車站圍護形式的分析與選取在工程中具有重要的意義。