地铁深基坑支护结构设计及支护施工技术探讨

郭伟

（深圳市地铁集团有限公司，广东 深圳518000）

1 引言

随着地铁工程建设规模的增加，线网密度不断增强，深基坑工程的需求与难度也越来越大。深基坑工程安全风险高、影响因素多，若出现安全事故问题会造成较为严重的经济和社会影响。因此，必须充分掌握地铁深基坑支护结构勘察、设计方法，在开挖支护施工期间认真、谨慎地处理可能出现的各类问题，构建完善的技术体系，准备好相应的预防措施，提升施工安全性。

2 地铁工程深基坑施工特点及分析

地铁深基坑施工与普通建筑基坑施工有很多不同之处，具体体现在：

1）地铁深基坑工程施工规模相对较大，深度较深，结构狭长造成作业空间狭窄，一定程度上增加了深基坑支护施工的难度。

2）地铁沿线会经过城市相对繁华地段，地下管线密集，施工中存在很多不确定的因素，可能会涉及如电力线路、燃气管、通信线路、水管线等，一些老旧管线渗漏，会出现地下水的集聚情况，影响到基坑施工安全。因此，在项目设计中需要与多个部门进行协调工作。

3）地铁深基坑开挖中对变形控制要求高，深基坑开挖的深度越深，相对应的安全等级越高，还要考虑地面沉降、周边环境保护等需求，因此整体施工难度相对较大【1】。

3 地铁深基坑支护结构设计分析

3.1 做好地铁深基坑勘察分析

要确保地铁深基坑支护结构设计的科学性，降低工程风险，需要做好勘察分析，具体包括：根据安全施工要求，勘察周围环境，了解地下水状况，结合地下水补给及变化情况了解施工区域地下层静止水位、历史水位数据，并掌握其与周边水体的联通情况【2】。了解深基坑底部承压水水位变化、支护结构对周边环境的影响。开展岩土勘察工作，了解地层岩土分布规律，并对施工场地的岩土条件加以分析，给出与深基坑设计相关的岩土力学参数建议值。

3.2 做好支护结构设计准备工作

1）要结合深基坑支护结构设计参考资料和工程勘察数据信息，开展设计前的准备工作，为结构安全提供保障。

2）要做好工程围护结构与支护体系布置图的设计，选择并确定支护结构的类型，对相关的参数加以分析，提升深基坑结构的稳定性。

3）选择合适的支护结构类型。深基坑支护工程要涉及结构力学、土力学等内容，要根据地铁深基坑支护结构设计标准和要求，结合不同地铁深基坑施工特点，采取针对性措施，确定基坑支护方案，对其合理性加以分析。同时，还要结合工期合理对相关的设施设备、场地布置等进行确认，确保后续设计工作高效开展。

4 地铁深基坑支护施工技术探讨

4.1 土方开挖技术

深基坑开挖前要制定科学的施工方案，按照分层、分块、对称、限时的要求进行土方开挖，在开挖时要进行相应的支护施工，快速形成支撑体系，控制围护结构的变形，为现场后续工作提供良好条件。地铁深基坑施工中，开挖工作非常重要，要严格遵循相应的施工原则。当土方开挖到各层支撑底部时及时进行支撑施工，开挖工作开始时，要及时在基坑内设置集水井、排水沟，避免出现积水。基坑放坡需结合环境、地质等条件进行控制，对于长时间暴露或需要承受水力冲刷的情况，需要采用坡面保护措施，避免出现滑坡问题。

土方开挖顺序、方法须与设计要求保持一致，严格控制分层开挖长度，合理安排基坑验收，剩余部分使用人工开挖，完成后及时进行封底，减少对基底土的扰动。施工过程中严禁设备碰撞支撑，人员不得在支撑上行走且不允许增加负荷，现场还要安排专业安全人员进行跟班作业。基坑开挖时应及时施作桩间网喷，保证桩间土体稳定并为后续结构防水施工提供平整工作面。开挖至基底后及时施作接地网。加强基坑稳定的观察和监控量测工作，推荐采用支撑轴力自动补偿系统，以便及时发现施工安全隐患，并通过监测反馈及时调整开挖程序、预加轴力值。

4.2 管线渗漏水处理技术

地铁深基坑工程中漏水和渗水现象较为常见，严重的渗漏水问题会影响到支护结构的可靠性，因此，在施工中发现渗水问题要及时处理，结合实际采取相应的措施。渗水量相对较小时，其对工程支护结构和周围的影响也相对较小，这种情况下可以采用在基坑底部设置排水沟，对渗漏水进行排除。遇到渗漏水较大的情况，可以采用引流或补救的措施，主要是在渗漏水处围护墙打入钢管，借助钢管排水。同时针对薄弱的地方，还需要采用混凝土或砂浆进行修补，以免再次出现渗漏问题。此外，针对大面积的渗水问题，需要挖开支护墙，确保其整体在水位以下，然后采用高压注浆等方式进行整体加固。如果遇到严重的渗漏引起坍塌等问题，需要在坍塌处放沙袋，确保引流管过滤砂石，将水排除，施工中为提升施工效率，可以设置水泵抽水的方式排水【3】。

4.3 加强深基坑支护结构施工质量管理

要确保深基坑工程质量，施工单位要结合实际，对施工每个环节进行控制管理，并采用动态化的工程监督管理方式，确保工程施工满足设计的要求。在深基坑施工中，施工单位要严格控制好施工进度，根据施工所在地周边的地质条件和水文状况，结合基坑深度，对支护结构施工质量进行控制，结合工程实践，在地层差、地下水补给丰富的地区，尤其是软弱富水地层，理论受力与实际有较大的差距，从而出现开挖中土体受力不均、时空效应过快的问题，影响到基坑的稳定性，严重的会出现坍塌问题。因此，基坑施工中，施工单位要对基坑的面积和深度进行分析，选择合适的开挖技术，做好及时支护工作，确保内外受力体系稳定平衡，提升工程的安全性。

此外，要把握好细节问题。要确保地铁施工各类受力节点的施工质量，如支撑与围檩节点、围护结构接缝质量、桩间止水帷幕深度与质量、监测设备预埋质量等。采用动态化、自动化的手段进行检测，验证基坑稳定性与受力构件的可靠性，及时采取有效的措施控制基坑可能发生的异常风险，如钢支撑伺服系统、水位与地面沉降自动报警系统等。

地铁深基坑工程和围护结构体系是在相互作用下动态变化的系统，在实际的工程设计和施工中，要了解复杂条件下基坑支护结构和土体变形情况，对基坑工程系统进行全面监控与管理，并及时做好信息反馈，遇到质量缺陷及时采取预警与补强措施，遇到隐患应在初期进行及时整改。施工设计中，可以采用有限元模型，以较为不利的工况预测变形与施工时序的关系，调整参数，优化支护结构体系，从而确保施工的安全。

5 结语

综上所述，地铁深基坑施工设计中，勘察的严密、支护结构设计和施工技术与质量管控对整个工程施工风险控制有重要的意义。在具体的施工中，要把握地铁深基坑施工特点，关注支护结构设计，并科学选择施工技术，不断提升地铁深基坑支护施工的技术水平，确保地铁深基坑施工质量，有效控制深基坑施工风险。