富水砂层条件下地铁车站附属结构基坑支护施工技术

摘要：介绍了地铁车站的附属结构组成，分析了富水砂层条件下的施工问题和应采取的技术措施，说明了地铁车站附属工程概况及富水砂层的水文地质特征，阐述了在富水砂层地质条件下的基坑支护施工技术。进行钢支撑架设施工技术有效性测试，测试结果表明：应用本文所述钢支撑架设技术后，地铁车站附属结构的水平位移和竖向位移均得到了有效抑制，其结构稳固性得到有效提高。

关键词：富水砂层；地铁车站；附属结构；钢支撑架设；稳固性

0" "引言

在地铁工程中，车站附属结构施工是一个非常关键的环节。在富水砂层条件下进行地铁车站附属结构施工，会面临泥水漫渗、土体涌水泥化等一系列复杂的地质情况，不仅给施工带来困难，还直接影响施工安全和施工质量。

富水砂层的地下水位较高，常常处于饱和状态，易造成地下水与砂土混合形成泥水并漫渗到施工现场，给土方开挖、结构支护等施工带来巨大的困难和风险。同时，泥水的存在还容易引起土体坍塌和局部沉降，对周边建筑物和地下管线造成损害。因此，在富水砂层地质条件下开展地铁车站附属结构的施工作业，需要采取必要的技术措施，确保施工质量和施工过程安全无事故。

1" "地铁车站附属结构组成

地铁车站附属结构指的是地铁车站除车站主体外的其他建筑组成部分，包括站厅、站台封顶、通道、设备房等。这些结构在地铁系统中承担着乘客进出站、转乘换乘、站台设置、安全设施等重要的功能。

在地铁车站工程中，附属结构的设计和施工至关重要，直接关系到地铁线路的运行效率、运输能力以及乘客的安全感与舒适度。附属结构的规划应考虑乘客流量高峰期的需求，保证车站内外通道畅通、安全；同时，在设计中要考虑设备房的布局合理、设备维护的便捷等因素，确保地铁车站的正常运营。此外，在施工过程中需要注重施工安全、环境保护和维修的便利性，保证地铁车站附属结构的质量和持久性，为城市的交通运输系统提供稳定可靠的服务。

2" "富水砂层条件下常见施工问题和应对技术措施

2.1" "富水砂层条件下的施工问题

富水砂层的地下水位相对较高，地下水常处于饱和状态，由此易造成施工现场泥水漫渗现象普遍存在。泥水漫渗不仅使土质变得湿润、松软，还对土方开挖和支护施工带来困难。泥水漫渗还会引起土体坍塌和局部沉降，对周围的建筑物和地下管线构成威胁。

富水砂层中存在的土体涌水现象也是施工中的一个重要问题。在地下工程施工过程中，由于地下水压力增大，地下水会以较高的速度在施工现场喷射，形成土体涌水，涌出的水会对周围环境和地质条件造成影响，增加了施工过程中的不确定性和潜在风险。

富水砂层中的水质通常较差，含有各种溶解固体、颗粒物等，容易对施工设备和管道产生腐蚀和堵塞的风险。在地铁车站附属结构的施工过程中，上述问题都会影响工程项目的施工质量、施工进度和施工安全。

2.2" "需采取的技术措施

针对富水砂层存在的施工问题，需要采取以下技术四项技术措施：一是要进行详细的地质勘察，充分了解富水砂层区域的地下水位、水质特点以及地下水与土体的相互作用规律，为后续制定施工计划提供科学依据。二是在制定施工计划时要合理选择地下水控制和排除方法，通过降低地下水位、调控地下水渗流，有效避免地下水与土体的相互作用，减少因地下水引起的地质问题。三是需要实施适当的土体加固和支护措施，可采用地下挡水墙、粘土桩等技术手段有效隔离地下水，提高土体的稳定性和抗冲刷能力。四是在施工过程中需采用科学合理的施工组织和施工工艺，建立完善的安全监测和预警机制，及时发现和解决潜在的问题，确保施工进程的安全性和顺利进行。

面对富水砂层对地下工程施工带来了诸多挑战，需要综合考虑地下水的影响，采取相应的技术措施和管理手段，确保施工质量和施工进程。

3" "地铁车站附属工程概况及水文地质特征

3.1" "地铁车站附属工程概况

某城市地铁公司新建一条地铁线路，该地铁线路中的一个地铁车站位于市中心位置。该地铁车站的附属工程设置在富水砂层区域，该区域地下水位较高，土体主要为疏松砂层，存在着较高的液化风险。因此施工前需要对该施工区域进行地质勘察和土体特性分析。

该地铁车站附属工程总建筑面积为5000m2，包括站厅、站台封顶、通道以及设备房等附属结构。该地铁车站总长度为205.3m，宽度为 23.6～25.6m。站台为岛式，其宽度为12m。车站共设 6个出入口及4个风道及风亭。该城市地铁车站总体工程示意如图1所示。

3.2" "地铁车站水文地质特征

根据设计图纸，经过详细的水文地质勘察，确定该地铁车站附属工程水文地质特征如下：一是地下水位较高。该地铁车站建在富水砂层区域，地下水位较高，容易受到降雨和地表水影响，施工过程中需要对水位进行有效控制和排除，以确保施工现场干燥和土体稳定。二是存在涌水风险。由于地下水位高，富水砂层中会发生土体涌水现象。在地铁工程施工过程中可能面临土体涌水风险，需要采取措施加以控制和处理，避免给施工带来不利影响。三是土体富水疏松。富水砂层的土体疏松、容易液化，在施工中极易发生土体沉降或土体流失等稳定性问题，必须采取相应的加固和支护措施，确保地铁车站附属工程的施工安全。四是地下水质较差。富水砂层地区地下水含有各种可溶固体和其他污染物，地下水质较差，为减少地下水对周边环境和地下结构的影响，要采取必要措施保护周边环境和地下结构。

4" "富水沙层基坑支护施工技术

4.1" "钢支撑的作用

在富水砂层地质条件下，采用架设钢支撑提供临时性的稳定支护，以便在保障施工安全的前提下顺利进行地铁车站附属结构施工。钢支撑可提供有效的支撑力，防止富水砂层土体由于重力作用而发生沉陷或坍塌，保持施工现场土体的稳定性。

通过设置钢支撑，能够限制土体的变形范围，减少地下水及其他外部因素对土体的影响，保证施工过程中的土体稳定。钢支撑的设置可增加地铁车站附属结构周边土体的稳定性，降低施工对周边建筑物的不利影响，确保周边现有建筑物和地下管道等在地铁施工期间的安全。

4.2" "钢支撑架设方法

在浇筑基坑顶梁混凝土之前，精确定位预制好的顶梁钢筋并对其轴线及高程进行严格控制。在基坑顶梁混凝土达到强度后，在顶梁一侧设置一道钢支撑。在架设钢支撑之前，先将其与顶梁对齐。基坑开挖完成后，需进行一次钢支撑的吊装就位，钢支撑的端部与顶梁上预埋好的钢板焊接固定，防止其横向滑移。

将2台50t液压千斤顶安放在钢支撑左右侧的顶压位置，对钢支撑可移动端进行同步预压、对称逐步加载，在其上施加的预应力达到设计轴力的50%、压力值平稳后，即完成钢支撑预应力施工。使用特制的钢垫块和铸铁楔形物将该间隙涨紧，并固定牢固，然后放松液压千斤顶。

第1层钢支撑完成后，即可进行第2层基坑开挖。在开挖到第2层基坑顶梁设计标高后，进行第2层钢支撑的支护。为确保钢支撑在张拉过程中不发生横向位移，要在各层对角处的钢梁上布设抗剪力墩柱。根据第2层钢支撑的位置高度，在护壁桩上凿出钢筋、焊接钢板，用于与钢支撑连接。在此基础上按照第2层钢支撑的安装方法，安装第3、4层钢支撑。

5" "钢支撑架设技术有效性测试

5.1" "测试指标

按照本文所述钢支撑架设技术，进行新建地铁位于市中心位置富水砂层条件下的该地铁车站附属结构施工。为了验证本文所述钢支撑架设技术应用的有效性，在该地铁车站附属结构顶层的适当部位设置监测点，在安装钢支撑之前和安装钢支撑之后，分别监测该地铁车站附属结构顶层施工过程中的水平位移量和竖向位移量，并以此作为测试指标。

5.2" "测试方法和测试结果

5.2.1" "水平位移测试方法

在站平台中心、建筑物角部位置、承重墙侧面以及近邻建筑物边界各选定1个测点（共选择4个测点），监视和测量其水平方向的位移变化，获得地铁车站附属结构顶层不同测点处的水平位移量。通过监视和测量这些不同位置的水平位移，可以了解到地铁车站结构在水平方向上的变形情况，评估钢支撑架设技术对结构稳定性的影响。

5.2.2" "竖向位移测试方法

竖向位移是指结构在垂直方向上的变形情况，其反映了结构在竖直方向上的变形程度，是评价结构变形状况的重要参数之一。在地铁车站附属结构顶层的车站平台中心、建筑物角部位置、承重墙侧面以及近邻建筑物边界各选定1个测点（共选择4个测点），监视和测量其竖直方向的位移变化，获得地铁车站附属结构顶层不同测点处的竖向位移量。

5.2.3" "测试结果

按照上述水平和竖向位移测试方法，得出钢支撑安装前后4个监测点水平位移量以及4个监测点竖向位移量的监测数据。统计该监测数据后，绘制出位移量变化曲线图。钢支撑安装前后水平位移量变化曲线如图2所示，钢支撑安装前后竖向位移量变化曲线如图3所示。

由图2和图3可知，在应用钢支撑架设技术后，地铁车站平台中心、建筑物角部位置、承重墙侧面以及近邻建筑物边界的水平和竖向位移均得到有效抑制，说明应用本文所述钢支撑架设技术后，地铁车站附属结构的稳固性得到有效提高。

6" "结束语

对于富水砂层来说，地铁车站附属结构施工是一项具有挑战性的任务，本文通过仔细分析富水砂层的特点和施工难点，结合钢支撑架设施工技术的应用，有效克服这些施工难点，确保施工质量和施工安全。

参考文献

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（中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院，黑龙江哈尔滨" "150006）