城市地鐵車站基坑圍護結構變形施工控制技術

王德林

摘要：在城市建筑密集區域進行深基坑施工時，其圍護結構的變形對周圍建筑物的安全性能影響十分重大。為此，提出一種城市地鐵車站基坑圍護結構變形施工控制技術。首先，對基坑周圍的四個陽角進行加固，從根本上增強基坑圍護結構的穩定性和承載能力。其次，采用倒角加固的形式，通過增加支撐剛度進一步控制基坑變形。最后，通過支撐換撐的方式確保坑道周邊土體穩定。根據工程概況，確定施工工藝流程，對基坑維護周圍樁頂的水平位移進行監測。試驗結果證明，基坑圍護結構變形結構安全性滿足要求，能夠提高施工過程的安全性和穩定性。

關鍵詞：基坑圍護；基坑圍護變形；施工方法；變形控制

0? ?引言

近年來，在地鐵車站施工過程中，如何有效控制基坑圍護結構的變形成為了一個亟待解決的難題[1]。陽角加固作為一種有效的基坑圍護結構變形控制技術，通過在陽角位置增加支護結構，改善圍護結構的受力狀態，提高其穩定性[2]。

設置內支撐和外拉錨等，能夠顯著增強基坑圍護結構的穩定性，防止因支撐剛度不足而引起的變形。特殊換撐措施包括柔性支撐和智能支撐等，是近年來發展起來的新型支撐技術[3]。柔性支撐通過采用高彈性模量的材料，提高支撐的適應性；智能支撐則通過實時監測基坑圍護結構的變形情況，實現動態調整支撐力的目的。這些特殊換撐措施的應用，不僅能提高基坑圍護結構的穩定性，還能有效降低施工成本。

為了確保基坑圍護結構變形結構安全性滿足要求，本文以佛山地鐵三號線的興業路站為依托，根據工程概況，確定施工工藝流程，之后對基坑維護周圍樁頂的水平位移進行監測。

1? ?工程概況

佛山地鐵三號線的興業路站為地下主體兩層11m島式車站，局部3層，全長193.1m，標準段寬為19.9m，車站基坑開挖深度為20.40～22.98m。基坑周邊影響基坑的管線主要有φ1800、φ2000供水管、φ200煤氣管、220kV高壓電纜、φ800雨水管。該工程位于城市中心地帶，周邊建筑密集，車流量大，地形復雜。車站主體結構為地下二層，局部三層基坑深度約20m，形狀為矩形。基坑周邊環境復雜，包括高層建筑、地下管線及市政道路等。本文從陽角加固、增加支撐剛度和特殊換撐措施三個方面，詳細探討了城市地鐵車站基坑圍護結構變形的施工控制技術[4]。

2? ?基坑圍護結構變形施工控制方法

2.1? ?陽角加固

2.1.1? ?圍護結構變形機理

基坑開挖過程中，會顯示出明顯的空間效應。具體而言，當進行長方形基坑開挖時，4個角部的圍護結構變形量相較于沿長邊方向中間位置的圍護結構變形量要小得多。這種差異的產生主要源于角部的土體約束大于長邊中部土體，導致中部位置的圍護結構承受更大的力，從而更容易發生變形。

2.1.2? ?陽角加固方法

通常在基坑的四個角落或者陽角處[5]，確定需要加固的陽角位置，增加支撐截面面積，或采用高強度材料制作支撐，從而提高支撐的承載能力。在支撐與圍護結構之間設置節點板或加強板，以增強支撐與圍護結構之間的連接，防止節點破壞。在支撐體系中增加斜撐或對撐，以提高支撐體系的整體穩定性。為了防止陽角處圍護結構與支撐結構之間的剪切破壞，可以在圍護結構與支撐結構之間設置抗剪切裝置，如抗剪鍵、抗剪螺栓等。陽角加固方法如圖1所示。

2.1.3? ?陽角加固要點

在具體實際操作中，位于基坑東部的陽角支點可能會因為土體的不均勻分布而導致其支撐力度相對較弱。這種情況可能會引發土體的過大變形，進而產生安全隱患[6]。為了防止可能出現的危險，需要采取應急措施，對基坑陽角進行加強。這不僅有利于提高陽角的支撐力度，也有效地減小了土體的變形量，提高了整個施工過程的安全性和穩定性。

2.2? ?增加支撐剛度

2.2.1? ?倒角加固機理

為了進一步控制基坑變形，結合實際情況，可采取倒角加固的方式措施來增加支撐剛度，提高圍護的水平極限強度。倒角加固是指在基坑四個陽角處設置支撐結構，通過增加支撐剛度來減小基坑變形的幅度。倒角加固方法如圖2所示。

倒角加固可采用鋼支撐、混凝土加固或加固樁等方式。通過在基坑陽角處設置支撐結構，可以限制土體的水平位移，減小土體側壓力對基坑結構的影響，從而減小基坑的變形。同時，倒角加固還能增加基坑圍護結構的整體剛度和穩定性，提高基坑的安全性和承載能力。

2.2.2? ?倒角加固要點

為了增強底板的水平約束，可在基坑東側的底板墊層上加設300mm的混凝土層。這一舉措不僅可以提高底板的水平約束，還能夠有效地防止底板變形。

針對陽角處第2道主撐的力量支撐不夠的問題，可將主撐截面尺寸增大到1.2m×1.0m。如此這道主撐能夠更好地支撐起整個結構，從而減少陽角處的變形。為了保證基坑后續施工安全，采取了以下措施：

為使斜撐能夠有效地支撐起該區域的土體，防止其發生位移，在西南角增設了一道斜撐，其截面尺寸為500mm×2000mm。采用有限元軟件ABAQUS模擬不同倒角尺寸下支撐應力集中的現象，得倒角應力變化如圖3所示。從圖3可以看出，隨著角尺寸的增加，應力集中的消除變得越來越不明顯。

2.3? ?采取特殊換撐技術

2.3.1? ?特殊換撐技術機理

基坑特殊換撐技術是一種在隧道或坑道施工時，為確保坑道周邊土體穩定，同時又需對已經施工的結構進行支撐而采取的一種施工工藝。該技術主要適用于因結構設計變更、施工誤差等原因導致的已施工結構與設計要求不符，需要在已有的支撐結構上重新進行支撐的情況，以保障結構穩定和施工安全。