地鐵巖土工程深基坑支護施工技術分析

畢大博

建設綜合勘察研究設計院有限公司 北京 100000

引言

近些年，我國的建筑工程的規模和種類不斷增加，目前，由于地鐵工程所處環境的特殊性，在施工中容易發生安全事故。為此，在地下環境施工中，應當重點做好深基坑的加固及防護作業。深基坑支護施工主要是支護深基坑的土層和巖層，通過支護結構的設置，使土層和支護結構產生相互制約的作用力，進而維護基坑土體的穩定性[1]。通過深基坑支護技術的有效應用，可提高地下空間施工的穩定性，提升地鐵施工的安全系數。

1 常見深基坑支護施工技術

1.1 地下連續墻支護

地下連續墻沿著工程基礎周邊開挖深槽，將鋼筋籠放置于槽內，灌注混凝土從而形成具備擋水、防水以及承重的鋼筋混凝土墻。這一技術的優勢在于不對周圍建筑物及基礎帶來較大的影響，城市核心區域可以使用這一技術，地下連續墻的側壓承受能力以及剛度均比較大，開挖之后較少出現地面沉降以及地基變形的情況。這一技術在超過10m的深基坑工程中應用廣泛。其缺陷在于需要專業設備的支持，工程造價較高。

1.2 土釘墻支護

土釘墻為混凝土面板、土釘以及加固土體構成，屬于土體與土釘形成的復合體。土釘墻可以用來平衡墻的后方傳遞的土壓力以及其他外力，從而保護基坑開挖面。這一技術的優勢在于可應用于狹窄場地，費用不高，對設備要求低，具有良好的承受坡頂超載的能力，邊坡穩定性良好。其缺陷則在于當基坑深度較大時不適合應用。

1.3 鋼板樁支護

鋼板樁支護采用冷軋薄板型材拼接，容易安裝、施工，實際應用時可采用內支撐型鋼、外拉錨墊板形成支護鋼結構。這一技術的優勢在于工期短、結構耐久性良好，鋼板樁修復之后可以再次使用。缺陷在于阻隔微小土力、擋水能力差，對資金投入要求高，做好隔水措施之后才能應用于地下水水位較高的地區，除此之外鋼板樁支護結構剛度不高，可能出現開挖后出現較大變形的情況。

1.4 深層攪拌水泥樁支護

這一技術將土、水泥作為原料，使用深層攪拌機均勻攪拌軟土劑、水泥、泥漿，干燥后在基坑邊坡形成擋墻狀或柱狀水泥土。該支護結構可以擋水、擋土，鋼材使用不多，環境污染、噪音、振動都比較小，造價低。其缺陷在于需要反復試驗確定水泥與泥漿混合比，支護結構強度不高，對橫向荷載的抵抗能力不強。

1.5 噴錨網支護結構

該支護結構在開挖基坑時使用短臺階下行下挖的方法，下挖的同時將錨桿群打入邊坡，將鋼筋網狀結構固定在錨桿自由端，噴射速凝混凝土砂漿從而形成噴錨支護擋土體系。該支護結構的技術經濟效益明顯，邊坡穩定性好，可以實現基坑開挖與支護工程同步進行，對施工場地要求不高[2]。缺陷在于支護結構的強度不高，不宜應用于深度超過6m的基坑工程。

1.6 樁錨支護結構

該支護結構將預應力錨桿分層打入基坑周圍土層以提供錨拉力，取代基坑內的支撐結構。支護樁開挖方式主要有預制樁、鉆孔灌注樁以及人工挖孔灌注樁等。土層錨桿錨固體系可以為支護結構提供水平約束力，控制支護樁受到的水平土壓力以及彎矩。為了降低成本、提高效率，需要對錨桿施加預應力，通過施加預應力來利用周圍土體的承載力與強度，減少錨桿數量，減輕結構自重，降低造價。

2 案例分析

2.1 工程概況

某地鐵工程車站為島式站臺，地下2層，明挖段寬度19.1～21.50m，長度265.34m，線間距13.3m，站臺寬度10m，為明挖法施工。深基坑維護結構涉及較多管線，施工場地狹小，地表軟層厚度大，地下巖層變化多，長距離交通疏解，需要多次倒邊施工。

2.2 基坑支護施工

具體施工時按照以下步驟實施：做好施工準備→鉆孔灌注樁及旋噴樁→降水開挖→架設鋼支撐、施加預應力→接地網→底板墊層混凝土→地板及部分邊墻結構→防水層施工→拆除支撐→第二層側墻側墻及中板結構→第一層施工施工→主體結構施工。

2.2.1 鉆孔灌注樁及旋噴樁施工。按照圍護樁的平面布置圖來進行放樣，考慮排樁最大水平位移不超過20mm，樁位的垂直度偏差不超過1/300（不能侵入車站主體結構），樁位的允許偏差不超過50mm。完成鉆孔后，監理工程師進行檢驗，通過檢驗后安裝鋼筋籠，進行樁身混凝土的灌注。平整場地、開挖排漿溝、鉆機定位之后進行旋噴樁施工，采用單管旋噴的方式。水平安放鉆機，鉆桿垂直度不超過1.5%。

2.2.2 開挖支撐溝槽。開挖基坑時分段、分層、對稱開挖，基坑四角預留三角土護坡，控制每層開挖的厚度，不超過3m，人工開挖支撐溝槽。當進行溝槽底到支撐下0.5m時要架設支撐與腰梁，開挖時先支撐后開挖，準確進行鋼支撐安裝，偏心不超過20mm。開挖到距離坑底300mm時，人工開挖并進行找平，及時封閉坑底，基坑底部應預留-20mm的誤差。

基坑開挖施工過程中，不能在基坑周圍2m范圍內放置設備或建材。加強對維護結構周圍的地面堆載的控制，不能超過20kPa。

支撐要可靠吊拉，預防由于施工撞擊或者是樁身變形而引起脫落的發生。支撐時結合支撐用鋼管的壁厚來使用相應布設形式，不能出現錯誤。支撐系統只具有承擔軸力的作用，施工過程中不能對支撐施加其他荷載，否則可能會引起系統失穩[3]。

2.2.3 基坑降排水。采用管井井點來降水，待地下水位在開挖面下1m時才能開挖基坑。當開挖到基地時也要確保地下水位在底面1m以下。主體結構施工全程都要進行降水，當完成頂板覆土之后才能將管井井點管封閉，灌注混凝土并焊鋼板封閉。基坑開挖全程都要進行基坑排水，當雨季施工時需要保證抽水設備數量足夠。

2.2.4 圍護樁施工。根據樁底高程所處地質類型的不同選擇相應的施工方法：當位于中、微風化花崗巖時采用沖擊鉆施工；當位于強風化花崗巖、黏土層及粉質黏土時，使用旋挖樁。采用φ600mm單管旋噴法進行高壓旋噴樁的使用；采用PH-5型攪拌樁機進行止水攪拌樁的施工。噴漿機采用C20混凝土將樁間凹陷面噴射至平。

2.2.5 施工過程中遇到的問題、處理方法及結果。第一，受到施工場地的限制，不得不對車站維護結構場地進行分割，根據設備工藝的需要在場地內進行倒邊施工，每次完成上道工序的施工之后都要將施工設備完全退出，將其停放在場外，待下道工序需要的設備入場之后才能施工，如此來回反復，盡管施工順序正確，工程質量也得到了保證，但是在一定程度上延誤了工期，也造成設備資源及人力的浪費。第二，受到地層原因的影響，灌注樁出現不規則的擴孔，施工時灌注樁與高壓旋噴樁的距離控制難度大。當距離過近時需要咬合，下鉆旋噴難度大；當距離過遠時不能咬合，當旋噴鉆頭與礫石碰撞時會出現便宜，底部就不能形成封閉止水帷幕。對此經過反復研究，總結出合適的參數，使用地質鉆機預引孔、泥漿護理，之后采用旋噴機與高壓注射泵旋噴，咬合尺寸與止水效果均理想。

2.2.6 基坑監測。監測周圍環境與支護結構，主要項目包括變形監測與應力監測，主要內容有地面沉降、水位觀測、樁身傾斜、鋼支撐軸力以及樁頂位移等。實施動態信息管理，及時分析監測數據并進行反饋，從而對施工進行指導。其中監測點包括鋼支撐軸力共計50個，位移、沉降100個，樁體變形12個，水位監測孔13個，樁頂位移25個，測土壓力98個。見圖1。

圖1 動態監測

3 結束語

近些年，我國的建筑工程的規模和種類不斷增加，目前，由于地鐵工程所處環境的特殊性，在施工中容易發生安全事故。基坑支護設計時考慮基坑特點及工程特點，支護選型結構合理，結合實際情況布置支撐，通過結構監測，圍護樁的沉降最大值4.7mm，樁頂最大位移6.1mm，均處于規定范圍，說明施工過程中該基坑維護結構安全穩定。