地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

婁小駿

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京 100000）

0 引言

現(xiàn)階段，隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，城市地鐵車站建設(shè)的需求量也在不斷提升。由于地鐵車站深基坑圍護施工存在一定的難度和風(fēng)險，在施工中，施工人員需要對深基坑圍護結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對施工方案進行調(diào)整，保證地鐵車站內(nèi)建筑物及地下管道的安全，避免施工中的安全風(fēng)險。地鐵車站深基坑圍護施工本身存在的風(fēng)險較大，因此，優(yōu)化并改進深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計迫在眉睫，有效地優(yōu)化設(shè)計，可以進一步提升地鐵車站工程建設(shè)效率，提高工程建設(shè)質(zhì)量。

1 地鐵車站深基坑圍護施工現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，在地鐵車站施工中，深基坑圍護施工難度較大，施工人員在對深基坑圍護結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，對于現(xiàn)場的綜合條件考慮不周全。因此，可能使用不符合現(xiàn)場條件的施工技術(shù)，造成工程損失。在后續(xù)工程建設(shè)審查及評估階段，因不符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，造成返工，不僅耽誤工程進度，也無法保證工程質(zhì)量。再者，地鐵車站深基坑圍護施工設(shè)計受周遭環(huán)境影響極大。在施工設(shè)計初期，規(guī)劃施工設(shè)計方案環(huán)節(jié)，需要經(jīng)驗老到的技術(shù)人員參與，保障在不同地域環(huán)境下，深基坑圍護施工方案設(shè)計的有效性。同時，工程建材的選取也會對深基坑圍護的施工質(zhì)量造成影響。在現(xiàn)實情況下，部分施工單位為牟取利益，偷工減料，導(dǎo)致地鐵車站深基坑圍護施工的質(zhì)量無法得以保障。對深基坑圍護施工起到關(guān)鍵作用的技術(shù)是土方開挖工程。部分施工單位在進行土方開挖施工時，對工程技術(shù)的重視程度較低，在一定程度上容易引發(fā)嚴(yán)重的安全問題。同時，盲目追求工程進度，追趕工期，不能保證深基坑圍護的施工質(zhì)量。施工人員之間的溝通交流不及時，工程建造存在一定的技術(shù)偏差，工程質(zhì)控不到位，或者不符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，都會降低地鐵車站深基坑圍護施工的整體工程質(zhì)量。

2 地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工中存在的問題

2.1 設(shè)計問題

地鐵車站多建設(shè)于城市繁華地段，容易受周遭環(huán)境影響。在開挖的過程中，要選擇圍護開挖方式。現(xiàn)階段，常用的開挖技術(shù)包括鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻等圍護施工方法。

同時，圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計還要依據(jù)地域內(nèi)水文、地質(zhì)特征，周遭建筑物、地下管道分布情況進行綜合考慮，制訂設(shè)計方案，避免產(chǎn)生安全隱患。

2.1.1 插入比不合理

首先，深基坑圍護結(jié)構(gòu)受到墻體壓力的影響巨大，在一定程度上可分析得出：圍護結(jié)構(gòu)所受到的內(nèi)應(yīng)力越大，其基底和結(jié)構(gòu)的變形值也會隨之增大，造成基坑的穩(wěn)定性變差。因此，施工人員在施工時，要嚴(yán)格控制插入比，根據(jù)地域內(nèi)的水文地質(zhì)情況和條件，合理采用加固技術(shù)，增強圍護基坑設(shè)計的穩(wěn)定性，規(guī)避插入比變小、工程基底受力不足引發(fā)的隆起現(xiàn)象，進而造成返工。

2.1.2 支撐間距不合理

在地鐵車站深基坑圍護施工中，常會因基坑支撐間距不合理，造成圍護結(jié)構(gòu)變形，支撐結(jié)構(gòu)剛度無法維持深基坑圍護的穩(wěn)定性。因此，施工人員要充分分析工程參數(shù)，設(shè)計合理的支撐間距，確保深基坑的穩(wěn)定性。

2.1.3 地下水位控制不到位

在地鐵車站深基坑圍護施工中，也常會遇到地下水位控制不到位的問題，進而引起地鐵周邊積水問題。因此，施工單位在考慮深基坑圍護定點位置時，要及時考察周邊地下水位及水管布置情況，避免因地鐵車站深基坑積水對周圍的建筑物產(chǎn)生不利影響。在多數(shù)情況下，基坑外部會采取降水措施，并且將坑內(nèi)降水水位控制在基底之下1m，防止因水壓較大，對基坑內(nèi)部造成損壞[1]。

2.2 施工問題

在地鐵車站深基坑圍護施工中，會因工程技術(shù)本身的原因，無法控制施工質(zhì)量，如鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻等技術(shù)。在通常情況下，易出現(xiàn)的施工問題如下：

第一，圍護結(jié)構(gòu)侵限，破除后導(dǎo)致圍護結(jié)構(gòu)強度不足。

第二，支撐構(gòu)件受力較大，圍護結(jié)構(gòu)變形較大。

第三，圍護結(jié)構(gòu)滲水或遭受地下水沖刷。

第四，相鄰構(gòu)件無法形成有效的支撐結(jié)構(gòu)體。另外，在工程建設(shè)期間，對區(qū)域內(nèi)地下水文以及地質(zhì)情況了解不足，造成深基坑圍護施工不完善，無法抵御基坑滲水。

2.2.1 地鐵車站深基坑內(nèi)或周邊的地表沉陷過大

在通常情況下，深基坑周邊積水或在施工過程中過度開挖，都會影響基坑安全，造成地鐵車站深基坑內(nèi)或周邊的地表沉陷過大，導(dǎo)致土壤松動，進一步加深沉陷現(xiàn)象。再者，施工單位在工程建設(shè)前期，對于基坑周圍地質(zhì)情況勘測及計算不夠精確，導(dǎo)致地鐵車站深基坑加固樁技術(shù)應(yīng)用不到位，也會對地表造成一定的破壞，不僅加固措施未能依據(jù)方案完成落實，還會因地表破壞，另尋開挖基點，延誤工期[2]。

2.2.2 支撐體系強度與穩(wěn)定性不足造成圍護結(jié)構(gòu)變形

在地鐵車站深基坑圍護施工中，還會因支撐體系強度與穩(wěn)定性不足，造成圍護結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形。常用的深基坑支撐體系有混凝土支撐、鋼支撐等多種體系。同時，支護樁、支護墻等支護結(jié)構(gòu)的剛度及穩(wěn)定性不足，也會引發(fā)圍護結(jié)構(gòu)的變形。

3 常見的深基坑圍護結(jié)構(gòu)

3.1 地連墻

地連墻圍護結(jié)構(gòu)通常應(yīng)用于地下水位較高的軟土區(qū)域。地連墻圍護結(jié)構(gòu)的施工操作較為簡單。在施工過程中，因產(chǎn)生的振動小，噪聲低，在房屋建筑較為密集的施工環(huán)境中，多采用此方式。施工人員在進行地連墻施工時，科學(xué)運用地連墻圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，合理解決水平側(cè)向荷載力較大的問題，保證地鐵車站深基坑基底的穩(wěn)定性。同時，在地鐵車站深基坑圍護施工中，地連墻的運用可以減少地表沉降，避免支撐構(gòu)件形變。在一定程度上，可以保證地鐵車站深基坑外圍結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和穩(wěn)定性，保障基坑外圍建筑物的安全性。另外，地連墻施工技術(shù)具有較強的防水優(yōu)勢，不僅穩(wěn)定性強，抗腐蝕能力也較強，能有效防止基坑外圍滲水現(xiàn)象。但同時，地連墻圍護結(jié)構(gòu)施工所運用的機具占地面積大，因此，工程造價相對較高，在施工過程中產(chǎn)生的建筑費用較高。

3.2 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常情況下會依據(jù)建筑區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)及地下水位特點，結(jié)合實際需求，分為干、濕兩種作業(yè)方式。在施工過程中，施工人員先對建筑區(qū)域內(nèi)的地下水位進行準(zhǔn)確勘測，并在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)結(jié)合止水帷幕進行鉆孔灌注樁施工。鉆孔灌注樁具有整體剛度較小的特點，相較于地連墻，工程造價較低，防滲水性能較差，因此，鉆孔灌注樁常應(yīng)用于地下水質(zhì)較好的軟土結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)[3]。

3.3 鉆孔咬合樁

從剛度上比較而言，鉆孔咬合樁高于鉆孔灌注樁，但低于地連墻。因此，施工人員通常會將鉆孔咬合樁配合套筒和鉆孔工具，共同完成施工。鉆孔咬合樁的施工方法較為復(fù)雜，而且對施工工藝的要求較高，要求施工人員擁有較高的施工技術(shù)水平和施工經(jīng)驗，才能有效規(guī)避在施工過程中出現(xiàn)的問題隱患。同時，鉆孔咬合樁對于精度的要求較高，在施工過程中，施工人員要高度重視控制垂直度。一旦發(fā)生偏差，可能會對整個深基坑圍護施工造成巨大影響。同時，施工前期要保證足夠的初凝時間。初凝時間不夠，也容易引發(fā)后續(xù)的滲水問題。鉆孔咬合樁圍護技術(shù)通常應(yīng)用于較厚的砂層中。

4 地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工的解決策略

4.1 加強對滲水問題的重視，做好降水措施

現(xiàn)階段，通過多數(shù)的案例分析可知，滲水問題是引發(fā)地鐵車站深基坑安全事故的重要因素之一。因此，在工程建設(shè)過程中，施工人員要高度重視滲水問題，加強深基坑圍護結(jié)構(gòu)的完整性，通過科學(xué)的技術(shù)手段，提升深基坑圍護結(jié)構(gòu)的安全性，有效防止?jié)B水。當(dāng)工程內(nèi)部出現(xiàn)滲水問題時，施工單位要及時聯(lián)系相關(guān)部門，采取科學(xué)的補救措施。施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)滲水情況的不同，運用相應(yīng)措施，進行有效封堵。一般情況下，施工人員會運用雙液注漿、聚氨酯等注漿技術(shù)，對基坑外部的水流通道進行隔斷封堵，以控制滲水，保持基坑基底的穩(wěn)定性。同時配合填充操作，填充后背空腔。若水流較大，還可以采用高壓旋噴樁或高壓注漿等技術(shù)，加以封堵，具體操作可依據(jù)實際情況確定[4]。

4.2 設(shè)計專項施工方案

在進行地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，施工人員要進行實地考察，依據(jù)實地環(huán)境及水文地質(zhì)情況，設(shè)計專項施工方案，定制合理的施工技術(shù)。施工方案完成后，還要交予監(jiān)察部門進行審批，批復(fù)指示完成后，施工單位要依據(jù)專項設(shè)計方案，仔細分析并把控地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。為了保證后續(xù)施工過程的安全性，對于未批復(fù)的施工方案，施工單位不得私自動工。

通常情況下施工單位在地鐵車站深基坑圍護施工時，應(yīng)當(dāng)先對圍護區(qū)域地質(zhì)以及水文條件進行具體了解。若在勘測過程中，發(fā)現(xiàn)施工地質(zhì)土壤較為松軟，施工單位應(yīng)當(dāng)在施工方案中制定如“澆灌混凝土結(jié)構(gòu)，加強深基坑圍護強度”的施工內(nèi)容，為后續(xù)施工提供參考，保證地鐵車站深基坑圍護的施工質(zhì)量和施工效率[5]。

4.3 減少地鐵車站深基坑周邊的荷載

在通常情況下，地鐵車站選址多在建筑較為密集、人流量較大的城市繁華地段。因此，建筑地段本身所承受的負(fù)荷較大。在地鐵車站深基坑圍護施工中，不免受到建筑材料以及施工設(shè)備的影響。因此，施工人員在進行深基坑圍護施工的過程中，要利用科學(xué)的手段有效控制深基坑所承載的荷載，降低負(fù)面影響，避免在施工過程中可能出現(xiàn)的包括地面開裂、地表沉降以及支護構(gòu)件傾斜變形等隱患。施工單位應(yīng)采取合理措施，在施工區(qū)域附近設(shè)置警示牌。大型機械設(shè)備進入施工場地時，要合理開辟進出通道，保障大型器械與施工現(xiàn)場的距離，避免因質(zhì)量過大，對深基坑周邊造成不必要的負(fù)荷。同時，施工人員要對施工現(xiàn)場周邊進行合理管控，避免材料堆積，可通過分類管理的方法。施工單位還要加強日常的監(jiān)督管理，盡可能減少地鐵車站深基坑施工現(xiàn)場的荷載[6]。

4.4 加強地鐵車站深基坑深層攪拌樁加固施工

深層攪拌樁支護是軟土地層中地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)加固的主要方式之一。通常情況下，施工時，設(shè)計人員會選用深層攪拌樁抽條加固，并側(cè)重在深基坑端頭和陰陽角處進行加固。加強側(cè)圍結(jié)構(gòu)的剛度和端頭的高度，有效防止基坑偏移。采用裙邊加固方法，在加固的過程中，以支撐桿和立柱加強深基坑的整體支撐性能。在加固前，設(shè)計人員還要通過精確的測算，計算施工區(qū)域內(nèi)地表的承壓能力，同時，考慮深基坑周邊的荷載，并預(yù)測施工過程中的荷載程度，保障加固施工的順利開展。

5 結(jié)語

隨著我國城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對于地鐵車站建筑的需求不斷提高，施工人員要通過科學(xué)合理的手段，優(yōu)化地鐵車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計，保障工程質(zhì)量。采用不同的設(shè)計施工方案，以適應(yīng)不同城市對于地鐵建設(shè)的要求，為我國城市交通的安全與良好進展做出貢獻。