地铁车站深基坑围护结构设计研究

陈 超

(西咸新区轨道交通投资建设有限公司，陕西 西安 710001)

1 基坑围护结构的定义及常见围护形式

在地铁基坑施工过程中，可以用到的围护结构类型众多，需要依照实际情况合理地对基坑的深度，水文地质条件以及工程地质情况进行分析和研究，综合对比经济性和技术性，对城市发展的特征进行确定。在地铁基坑施工的过程中有很多方法，比如说逆作法，明挖顺作法，盖挖法等。

1.1 地连墙

地连墙的施工方法主要是在地下水位较高的软土区域当中进行使用，在施工的过程中噪音相对较低，而且振动较小，可以在构筑较为密集的区域进行施工。在进行地下连续墙施工的过程中，具有很多优势，主要可以承受较大的水平侧向载荷，而且应用的过程中刚度较大。在基坑开挖的过程中可以发现不会造成较大的沉降，而且形变相对较小，不会对周围建筑产生较大影响，可以有效的保证地下管线和周围建筑物的安全性，具有较好的防水效果，广泛应用于深基坑施工当中。然而，地下连续墙施工的过程中造价相对较高，施工机具占用场地较大。在富水砂层当中需要对墙缝止水的问题进行重点考虑，一般情况下使用旋喷桩或者搅拌桩等方法将墙缝止水的问题解决。

1.2 钻孔灌注桩

在钻孔灌注桩施工的过程中，主要分为湿作业和分干作业，适合在各种地形条件下进行操作，如果地下水的水位相对较高可以与止水帷幕共同结合进行操作，如果地下水位相对较低或者无地下水可以不进行帷幕的设置。其和地下连续墙相比，刚度相对较小，造价比地下连续墙低。在土层条件较好且地下水位相对较低的区域，这种方法最为适用在软土地区，基坑深度在10m～15m左右的时候，这种方式应用效果较好，但是在施工的过程中会对环境有一定影响。

1.3 钻孔咬合桩

钻孔咬合桩在整体刚度方面与地下墙相比相对较低，和钻孔灌注桩相比相对较高。在工艺施工方面，对施工队伍和施工设备的要求较高，在施工的过程中需动用钻孔机具及套筒工具，在施工工序方面相对较复杂，如果施工水平不足，经验不丰富，可能会出现一定的问题，另外在成桩精度要求非常高(特别是垂直度方面)而且工艺相对较为复杂。在进行操作的过程中，如果没有合理的控制初凝的时间，可能会导致墙体产生渗水等情况，另外一定要密切注意整体垂直度的控制。与此同时，在深厚砂层当中进行施工的时候，可能会产生颈缩等问题。在地铁基坑施工的过程中，这种方法使用相对较少，而且这种方法在施工的过程中造价较高。

1.4 SMW工法桩

通过搅拌桩形成均匀的挡土墙，接着插入型钢到混凝土中，产生刚性复合围护结构。这种结构在施工过程中，优点在于设计的速度较快，而且具有较好的止水性，结构相对较为简单，另外部分钢结构可以进行回收再利用。在软土地基附近环境较好的区域当中应用较为广泛，基坑深度相对较轻的条件下，这种技术能够得到有效的使用。

1.5 人孔挖孔桩

采用人工配置简易的提升设备进行开挖成孔，下放钢筋笼后浇筑混凝土，形成支护体系。优点是施工造价低，设备简单，易于大批量上场同时施工，施工灵活度高，无泥浆，噪音低，文明施工，环保效果好，整体性强；缺点是人员施工风险打，不适合进行淤泥层和流砂层施工。

2 地铁某车站深基坑围护结构的设计

本文主要以某地铁站为例，分析研究地铁车辆周围的环境水文地质情况以及工程类型，并且依照相关要求合理的进行车站围护结构的选择。本站主要在我国南方某省路段的中间，附近居民区的数量较多，西侧和东侧的位置都是住宅区，而与基坑距离最近的住宅区距离只有20m，在一倍基坑范围之内，与此同时附近存在很多地下管线。在本站进行开挖的过程中，其土层从下到上分别是含泥中粗砂层，泥质中细砂层，淤泥层，填石，这种地层在该地区非常典型，在施工的过程中也有一定的难度。

2.1 水文地质

对水文地质条件进行分析，可以发现承压水主要是依照场地钻孔资料进行，因为出现了隔水顶板淤泥，粉质黏土，这就造成中粗砂，粉砂，卵石的潜水向承压水逐渐转变。

2.2 围护形式选择

根据工程特点，场地条件和工期要求，结合管线搬迁和交通疏解需要，在本站当中，因为具有深厚的淤泥层，曾达到8m～15m，而基坑深度相对较大，能达到25m。由于基坑会有较大的形变，所以需要使用刚度较大的围岩。其次，在基坑开挖的过程中，周围有很多富水砂层，所以需要加强维护，需要使用一些具有较好防水性能的围护。由于附近具有较多的管线和建筑物，所以在围护施工的过程中，需要避免扰动地层的情况出现，避免管线和建筑出现较大沉降。所以，本站建设的过程中主要使用防水性能较好，而且刚度较大，对地面震动相对较小的地连墙与内支撑相结合的围护模式。

2.3 设计要点

对本站进行具体分析，可以发现淤泥层相对较为深厚，而且地基为软土地基，在基坑开挖的过程中容易出现形变，在地墙成槽的时候容易产生塌陷等一系列安全隐患，所以在淤泥层周围通过三轴搅拌桩，槽壁加固等方式将塌孔的问题解决。在坑内进行两道砼支撑的设置，这样可以提高基坑的强度，并且进行六道钢支撑将基坑形变过大的问题解决。其次，本站当中出现了较为深厚的承压水层，该水层当中承压水头较高，而且水头与坑底距离较长，有的可以达到20m，具有较大的含水量，渗透系数相对较大，所以本站当中主要是用素砼墙入岩等方式将承压水隔断。与此同时，因为基坑开挖的周围出现了较为严重的富水砂层位了，为了避免地墙接缝的位置出现问题，一定要主要施工的过程中可能产生薄弱点，在本站施工的过程中，主要在接缝位置搅拌桩周围进入坑底3m的方式将接缝渗水的问题解决。

2.4 稳定性验证

围护设计中，采取稳定性验算的方法评估地铁车站超深基坑围护结构的设计效果。案例中，专门从基坑开挖面向下验证围护结构的稳定性，模拟弹簧支座，直接计算出围护支撑点的位移数值，分析变形量。稳定性验算时，要求案例中的围护结构达到承载极限，由此才能检测出围护结构设计是否稳定。稳定性验证时采用模拟试验的方法。除了研究围护结构的稳定性以外，还要模拟围护结构的抗倾覆稳定性，超深基坑的抗渗流稳定性以及整体结构的抗承压水稳定性，预防围护变形。

2.5 注意要点

(1)在基坑围护设计之前，应对周边环境进行详细的梳理，确定一个合理的保护等级。(2)软土地区的基坑，宜采用地下连续墙+内支撑的体系，保证有足够的刚度及整体性，稳定性。采用复合墙形式时，地墙能与主体结构一起共同抵抗水浮力。(3)基坑底部土层较差，宜预先进行加固，增强坑底土体的承载力及稳定性。(4)深基坑开挖深度较大，需进行降水时，引起的地面沉降，沉降诱发的建(构)筑物下沉等需要关注，须由专业的降水单位进行分析及施工，保证过程的安全性。

3 结 语

文章分析研究地铁基坑围护结构，我们可以从中发现在工作的过程中，需要积极分析附近的影响因素，因地制宜地采取合理的措施，客观的进行深基坑围护的设置，对自己的优势进行充分利用，并且规避可能出现的问题，保证围岩结构设计的实用性。