地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)探討

郭存鴿（蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅　蘭州　730050）

地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)探討

郭存鴿
（蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅蘭州730050）

本文探討了地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇問(wèn)題。地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面環(huán)境等因素，滿足安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理施工方便等原則，綜合考慮，從而選擇合適的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

地鐵車站；基坑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；鉆孔灌注樁

目前，地鐵車站施工中，所采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)種類很多，其施工方法、工藝和所用的施工機(jī)械也各不相同。因此，應(yīng)根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面環(huán)境等，特別要考慮到城市施工這一特點(diǎn)，綜合比較后確定。

1　工程概況

馬灘站為蘭州市城市軌道交通1號(hào)線一期工程中間車站，車站為地下三層單柱雙跨箱型框架結(jié)構(gòu)，主體長(zhǎng)度299.20m，標(biāo)準(zhǔn)段寬20.3m，總高20.84m，車站采用明挖順做法施工。目前馬灘站周邊較為空曠，均未實(shí)現(xiàn)規(guī)劃，沒(méi)有控制性建構(gòu)筑物，站位周邊現(xiàn)狀為大片低矮的房屋，周邊規(guī)劃均為商業(yè)用地。車站所處地層基本為素填土、砂卵石，而且主要含水層為砂卵層，其透水性好，施工過(guò)程中容易發(fā)生局部樁間土體失穩(wěn)或涌砂涌水現(xiàn)象，造成支護(hù)體系破壞。

2　基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工程要求、類型及特點(diǎn)

車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：（1）采取降水、排水、截水等各種措施，保證地鐵車站施工的作業(yè)面在地下水位以上，方便地鐵車站的施工作業(yè)；（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)能起到擋土的作用，為地下工程的施工提供足夠的作業(yè)場(chǎng)地；（3）在地鐵車站施工期間，應(yīng)確保車站的主體安全和周邊環(huán)境安全。

目前，國(guó)內(nèi)常用的明挖法施工的地鐵車站基坑支護(hù)方法有以下幾種：（1）土釘墻支護(hù)。土釘墻支護(hù)技術(shù)是一種原位土加筋技術(shù)，是通過(guò)鉆孔、插筋、注漿來(lái)設(shè)置的，適用于深度不超過(guò)15m的基坑工程。特點(diǎn)：①用料少、工程量小、施工快；②結(jié)構(gòu)輕型，柔性大，有良好的抗震性和延性；③造價(jià)較低，經(jīng)濟(jì)適用，據(jù)統(tǒng)計(jì)土釘墻支護(hù)比一般的其他支護(hù)形式可節(jié)約總造價(jià)約 1/3 左右。④土釘墻支護(hù)需要較大的地下空間。如果地鐵車站附近建筑物密集，土釘可能會(huì)打入其他建筑物的基礎(chǔ)中，從而對(duì)其他建筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。（2）地下連續(xù)墻圍護(hù)。利用各種挖槽機(jī)械，借助于泥漿的護(hù)壁作用，在地下挖出窄而深的溝槽，并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B（水）、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。特點(diǎn)：①剛度大，開(kāi)挖深度大，可適用于所有地層；②強(qiáng)度大，變形小，隔水性好，同時(shí)可兼做主體結(jié)構(gòu)的一部分；③施工振動(dòng)小，環(huán)境影響小；④造價(jià)高；⑤如果施工方法不當(dāng)或地質(zhì)條件特殊，可能出現(xiàn)相鄰槽段不能對(duì)齊和漏水的問(wèn)題；⑥棄土及廢泥漿的處理增加工程費(fèi)用，還可能造成環(huán)境污染。（3）SMW工法樁圍護(hù)。SMW是Soil Mixing Wall的縮寫。SMW工法是以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)向一定深度進(jìn)行鉆掘，同時(shí)在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強(qiáng)度和剛度的、連續(xù)完整的、無(wú)接縫的地下墻體。特點(diǎn)：①?gòu)?qiáng)度大，止水性好；②內(nèi)插的H型鋼可拔出反復(fù)使用，較經(jīng)濟(jì)；③低噪音，對(duì)周圍環(huán)境影響較小。④造價(jià)較低，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，SMW工法樁圍護(hù)形式單位體積圬工成本一般為地下連續(xù)墻的50%～ 70%左右；⑤一旦局部插樁偏位大，勢(shì)必引起滲漏并影響墻體的剛性，最終導(dǎo)致圍護(hù)失??；⑥在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)樁深大于15m時(shí)，H型鋼很難拔出，費(fèi)時(shí)費(fèi)力影響工期，反而不經(jīng)濟(jì)。（4）咬合樁圍護(hù)。咬合樁是在樁與樁之間形成相互咬合排列的一種基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：①具有良好防滲作用的整體連續(xù)防水、擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不需要再施工止水帷幕；②全套管的跟管鉆進(jìn)，能順利穿越飽和含水地層，有效的防止了孔內(nèi)流沙、涌泥，并可進(jìn)行嵌巖，施工較為安全、快捷，對(duì)樁身質(zhì)量能較好地控制，保證了樁承載力；③造價(jià)比鉆孔灌注樁高。（5）鉆孔灌注樁圍護(hù)。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。是指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)機(jī)械鉆孔在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。特點(diǎn)：①機(jī)械化作業(yè)，施工簡(jiǎn)單，施工速度快，工藝成熟，相當(dāng)來(lái)講過(guò)程中安全可靠；②能建造比預(yù)制樁的直徑大的多的樁；③在各種地基上均可使用；④隱蔽工程，質(zhì)量控制難度大；⑤可能產(chǎn)生大量的泥漿垃圾，處理難度大，對(duì)環(huán)保要求高。

3　地鐵車站基坑圍護(hù)方案的選擇

3.1基坑支護(hù)方案選擇的原則。在選擇基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案時(shí)，要滿足以下幾點(diǎn)主要原則：（1）安全可靠原則：基坑工程首先必須確?；庸こ瘫倔w的安全，為地下結(jié)構(gòu)的施工提供安全的施工空間，必須要嚴(yán)格地控制土體變形，使基坑變形在允許值內(nèi)；其次，基坑周圍已有的建筑物和構(gòu)筑物所造成的開(kāi)挖變形、對(duì)開(kāi)挖基坑周圍的道路及市政管線設(shè)施所造成的影響。（2）技術(shù)可行原則 ：基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要安全可靠，而且要保證工程施工方能夠經(jīng)濟(jì)、便利的實(shí)施。（3）經(jīng)濟(jì)合理原則：基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系作為一種臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，要從工期、材料、設(shè)備、人工以及環(huán)境保護(hù)等多方面綜合研究經(jīng)濟(jì)合理性。

3.2 本工程地鐵車站基坑圍護(hù)方案的選擇。蘭州市地鐵1號(hào)線其他車站大都采用了止水性好的咬合樁支護(hù)或地下連續(xù)墻支護(hù)，這是因?yàn)檫@些地鐵車站周邊建筑物密集，如果采用坑外降水很可能會(huì)引起其他建筑物的變形。但馬灘車站周邊比較空曠，所以可以采用坑外降水，從而我們就能夠選用相對(duì)咬合樁和地下連續(xù)墻來(lái)說(shuō)工程造價(jià)較低的鉆孔灌注樁圍護(hù)。目前，馬灘站采用基坑外管井降水，降水井深度30m。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ1000@1500mm的鉆孔灌注樁，混凝土標(biāo)號(hào)為C40，保護(hù)層厚度均按70mm，主筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。樁頂設(shè)C40、1000×1000冠梁，冠梁上部設(shè)370磚擋墻，樁間采用掛網(wǎng)噴射混凝土保持樁間土體穩(wěn)定。實(shí)踐證明，馬灘站主體采用鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

結(jié)語(yǔ)

在安全性，經(jīng)濟(jì)性等其它方面條件都比較接近的情況下，采用先進(jìn)、適用的支護(hù)方法，既提高了工程進(jìn)度，又有利于減少成本，降低施工難度。

[1]劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)（第二版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]張福龍.黃土基坑土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究[D].蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013.

[3]吳金東.考慮經(jīng)濟(jì)效益的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型研究[D].上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

[4]陳琦.SMW工法樁施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)[J].福建建筑，2011（07）.

U231

A