六堡地铁站基坑围护结构的设计与施工要点

■ 中铁十八局集团市政工程有限公司 付博文

目前，地铁已成为经济发展较快的大城市公共交通建设的重要内容，但地铁在施工期间也容易暴露出许多安全性与稳定性问题，其中，基坑围护结构安全稳定性问题尤为凸显。

基坑围护是保障地铁站安全施工的重要措施，但是其结构的设计及施工较为复杂。目前，很多学者对地铁车站的基坑围护结构性能展开了研究。其中，王振峰[1]对青岛车站深基坑开挖支护进行了稳定性数值分析。王骏[2]对佛山地区软土层深基坑围护结构的变形控制开展了相关研究，通过研究影响围护结构变形的设计因素，来制定出周边环境的保护措施。杨新强、夏思林[3]-[4]分析了地铁车站基坑围护结构的施工方案及监测结果，并提出建设安全地铁车站的措施。张晓龙[5]采用Plaxis有限元软件模拟了基坑开挖支护的全过程，其研究结果基本反应了基坑开挖中围护结构的变化情况。

尽管众多学者已对地铁车站基坑围护结构展开较多研究，但是其围护体系还是要依据不同地质条件作出具体分析。本文以杭州地铁9号线六堡地铁站为工程背景，主要对地铁站主体基坑围护结构的设计方案及施工注意事项进行阐述，同时也对施工监测及应急预案进行相关介绍，并提出地铁车站基坑围护的设计与施工要点，以期为类似工程提供参考与借鉴。

1.工程背景及地质

六堡站为杭州地铁9号线连堡丰城项目第3个车站，连堡丰城整体施工项目中包含地铁车站周边的规划道路（含桥梁）、规划引水河以及相应的连堡丰城开发项目，车站上方为规划钱江东路和规划官西路，北侧为规划引水河，河道宽度为20m（河道南侧边线与车站负一层侧墙齐平），车站中心里程处设置过河通道与后期开发相接，通道上方为规划桥梁。车站南侧为连堡丰城后期开发地块项目，车站施工中预留后期开发接驳条件。车站在施工过程中预留区间同步施工条件，车站周边原为六堡社区，现已全部拆迁，北侧为规划引水河，周边暂无重要地下管线，其他管线迁改均能够满足车站施工要求。

六堡站地区地属冲海积平原区，地势较为平缓，场区内没有发生泥石流、崩塌、滑坡、岩溶、地下洞穴等不良地质作用。但是，该场区存在有饱和粉（砂）土地震液化、地下障碍物、地下有害气体及流砂或管涌现象等对基坑有影响的不良地质作用。

2.围护结构设计

2.1 围护结构设计方案

六堡站主体结构基坑沿钱江东路总长约297m，标准段沿钱江东路宽约42m，基坑开挖深度约15.2m，车站覆土高度约为3m，场平标高为6.000。

综合考虑基坑深度、周边环境及场地特性，本站围护结构设计方案如下。

一是场平地面至负一层。地面至负一层深度约为9m，采用3级放坡，每级坡高约为3m，坡度均为1:1.3。放坡开挖分两次，第一次开挖范围为场平至地连墙冠梁顶，然后施作负二层围护及主体结构，在车站负二层主体结构施工完成后，进行二次开挖。坡顶设置三轴搅拌桩止水帷幕，沿车站纵向每间隔100m左右设置横向止水帷幕，对基坑进行分仓降水。坡面防护统一采用绿色装配式防护面层，面层抗拉强度不小于25kN/m²。而坡顶、坡中平台与坡脚处均需做翻边处理，其中，坡顶处翻边宽度应大于等于0.8m，坡脚翻边宽度应大于等于0.5m，平台处全部铺设复合面层，均采用1m长的φ22钢筋锚钉固定@1.5mx1.5m，面层搭接处采用1m长的φ22钢筋锚固钉固定@1.5m，坡顶、坡脚与坡中平台均采用C20混凝土覆盖0.08m厚。

六堡站地下空间综合开发剖透视图

二是负一层至负二层坑底。该车站负一层至负二层坑底采用地连墙+内支撑支护体系，其中，地连墙厚度为0.8m，支撑体系为1道砼支撑 （1200x1000）+1道钢支撑（φ800，t=16），地下连续墙接头形式采用工字钢接头。地连墙的入土深度要依据场地地质条件与基坑开挖深度等要求进行验算，同时，应结合杭州地区软土深基坑的工程经验确定。在场平整理到设计标高后即开始施作车站地连墙与相关工程桩、立柱桩，地连墙设计墙顶标高与第一次放坡线底平齐，地连墙接头工字钢升至地面以上，墙顶至场平标高为空挖地槽，在地连墙施作完毕后，需要与桩基空钻部分及时进行回填（砂土回填），然后再进行基坑放坡开挖。

2.2 特殊区域加固

该工程加固方案采用坑内降水+局部三轴水泥土搅拌桩的形式。

坑内局部加固采用直径850mm、间距600mm的三轴水泥土搅拌桩，其中，加固范围为地面至坑底以下3m。为保证加固土体与地连墙密贴，地连墙与加固土体相接处增设一排高压旋喷桩加固，高压旋喷桩与地连墙相切不得小于200mm。

围护结构外侧基坑阳角以及坑内三轴水泥土搅拌桩与地连墙接缝位置处，采用桩径800mm、间距500mm的高压旋喷桩加固处理。坑外阳角加固深度为冠梁顶至坑底以下3m；与地连墙接缝位置加固深度为坑底至坑底以下3m。

3.地下连续墙施工工艺要求

施工单位在进行地下连续墙施工前，应制定详细的施工方案，且该施工方案需要经过各方的认可才能实施。同时，施工单位应根据现场实际情况、地墙施工工艺、施工机械荷载等相关要求去复核地下连续墙导墙的平面尺寸、深度以及配筋，导墙因槽段施工需要而延伸的部分及其他有关措施，由施工单位自行确定并经设计方认可后方可实施。

钢筋笼在施工中应该整体施做，避免分段拼接与施工，切实需要分段拼接施工时，其钢筋笼连接位置应该由施工单位确定，并需要避免在地连墙受力最大处。钢筋笼分段拼接时，必须采用有效的措施来保护上下钢筋笼的整体性。在施工中，施工单位应让钢筋笼垂直入孔，防止其弯曲变形，为保证地连墙保护层厚度，在地连墙两侧设置保护垫块，垫块按每一槽段横向2~3排，竖向间距3m~4m布置。当钢筋笼下放遇到阻力时不得强行下放，而是应采取措施来保证保护层厚度与笼底标高在允许误差的范围内。同时，施工单位还应确保钢筋笼在吊装和沉放过程中的整体性，也应保证钢筋的连接性能满足规范要求，因施工需要的附加钢筋由施工单位按需自定，其中，地下连续墙的主筋与水平筋焊成钢筋笼骨架。

为防止槽段坍塌，施工中需要采用优质泥浆，泥浆比重宜保持在1.10左右，PH值为7.5~10，泥浆液面应高于地下水位1.5m~2.5m，且不低于自然地坪原有地面标高。挖槽前应进行现场泥浆试验确定最佳配比，施工阶段应及时监测泥浆各项性能指标。

地下墙施工时，应采用钢丝刷或专用刮板对相邻先行幅墙体接头进行清刷，刷壁清洁完后再施工下一幅地墙，以保证相邻两幅墙体紧密结合，且不得破坏已浇砼；上下刷壁次数不得小于20次，且不得采用人工刷壁。在地下连续墙施工完成后，施工单位需要及时对地下连续墙空挖部分进行沙土回填和压实。

4.施工监测与应急预案

4.1 施工监测

基坑开挖前应制定系统的开挖方案，为确保开挖过程中基坑周围建筑与地下管线的安全，在施工时，应对其进行施工监测，及时反馈数据，做到准确预报，及时处理问题，以实现信息化施工，其中，施工中主要监测墙顶位移、墙体变形、地面沉降、立柱沉降、地下管线位移、支撑轴力、建筑沉降倾斜、坑底土体位移、水位等。但是，由于基坑开挖监测受到多种因素影响，因此，为确保数据的可靠性，其监测任务应由专业单位承担。

基坑施工监测点应埋设在其围护结构施工至基坑开挖前，监测期应从基坑工程施工前开始，直到地下工程完工为止。对于基坑周边建筑物的监测，应根据需要延续至变形趋于稳定结束后。基坑各开挖步应严格动态控制变形，报警值按承载能力的60%考虑。当监控项目接近预警值时，应加密观测并作日报表；当监测数据接近报警值时，应立即报告施工、监理，并会同设计方及有关部门分析原因，并及时提交应对措施报告。

4.2 应急预案

在基坑施工过程中应确保邻近建筑的安全，并对开挖中可能出现的险情作出相应措施。在开挖过程中，围护结构变形过大时，应立即停止开挖，在必要时需设置应急支撑或者采用回填土措施来控制基坑的变形发展。当基坑围护结构漏水时，应采取背后注浆或深层搅拌桩等堵漏措施。如果基坑在开挖过程中坑底出现涌水、涌砂等现象时，应采取基坑回填措施，并密切观察基坑变形情况，发现问题时应立即补充支撑，且再次开挖前，应依据水位情况，做好坑内的降水工作。在放坡开挖过程中，如出现坡顶开裂、坡体沿坡脚剪出等迹象时，应立即停止开挖，及时对开裂、剪出破坏等部位进行加固。再次开挖前需要增加基坑边坡监测点，密切注意基坑变形情况。

施工单位在基坑开挖过程应留有足够的应急支撑，防止基坑发生某种险情，导致支撑变形过大或者失效，而需要通过增加大量的应急支撑来补强基坑支护。当支撑轴力达到设计值80%时，应立即准备架设应急支撑；当支撑轴力达到设计值90%时，应马上启动应急预案，进行支撑补强。

5.结论

本文以杭州地铁9号线六堡站为背景，对其地铁站施工期间的基坑围护结构设计与施工进行了详细介绍，主要得出如下几点结论：

第一，地铁站的基坑围护结构设计时要充分考虑基坑深度、周边环境及场地特性对其结构安全稳定性的影响。如该地铁站场平地面至负一层采用3级放坡，而负一层至负二层坑底是采用地下连续墙加内支撑的支护体系。

第二，当基坑周边的市政管线做好改迁工作后，围护结构才能开始施工。而当主体结构施工完成后，应采用场地开挖砂土对基坑进行回填。

第三，基坑施工中应对各开挖步进行监测，其监测期是从基坑施工前开始，直至地下工程完工为止，监测过程要严格动态控制变形与承载力。

第四，开挖过程中出现围护结构变形过大、漏水、坑底出现涌水与涌砂等险情时，应立即停止开挖，必要时需采取回填、堵漏或设置应急支撑等措施。