浅谈地铁工程基坑围护结构施工方案比选

2011-02-06许晨明

山西建筑 2011年12期

许晨明

随着国家经济、科技的发展，城市地下轨道技术不断成熟，各种形式的地铁工程在大量涌现。围护结构工程无疑是保证车站基坑地下工程顺利实施开挖的关键。基坑开挖是一个土体应力的释放过程，此过程打破了原有地层的应力平衡体系，扰动后的土体进一步流变和固结，基坑支护结构在坑内外土体的不平衡压力作用下向坑内挤压。因此围护结构方案应考虑土方开挖和开挖方式、顺序对支护结构系统变形的影响。

因此，阐明和发展基坑围护结构工程的理论，改进和优化深基坑围护体系设计的思路和施工开挖的工艺，加深基坑系统工程的研究和认识是非常必要和十分重要的。

1 简述

依据理论分析和施工经验，基坑围护体系失效一般主要有三个方面原因造成:1)因为内在设计不合理因素导致支护体系失稳(如整体稳定、抗倾覆、抗隆起安全性小，支护结构强度、刚度不足破坏等)而引起基坑失稳;2)因为外界环境变化(如雷雨天气、超载、水渗入)引发基坑失稳;3)因为施工因素(如支护结构施工质量达不到设计要求、挖土不合理、挖土扰动支护结构等)引发的基坑失稳。据上述原因分析，基坑围护结构体系的选择主要依据于基坑工程要求(平面尺寸和深度)、场地工程地质条件和水文条件，以及场地周边环境条件等资料，通过上述资料对影响基坑围护体系安全的主要矛盾进行量化分析，据此进行方案合理性选择和结构稳定性的理论计算分析，并参考地区性经验判断，最终确定基坑围护体系类型。

2 工程周边环境调查

拟建出入段线位于地铁二号线正线铁路北客站以北，地理位置位于北郊草滩文景路以东，车辆段及综合维修基地以西，交通便利。区间设计里程为RDK0+000.000～RDK0+701.505，其中RDK0+000.000～RDK0+468.646为地下区间、长468.646 m，RDK0+468.646～RDK0+701.505为敞口区间，长232.859 m。区间基坑最大宽度14.0 m，最大深度15.32 m。本区间场地开阔，无重要建(构)筑物，场地内有铸铁排污管线一根，埋深约2.0 m，斜穿本施工场地，施工前应先改移。漕运明渠为一条开放式排污渠道，从里程RCK0+262附近东西方向通过，直接影响基坑的围护和主体施工，施工前应采取处理措施。土层情况:原为渭河河滩、自上而下各土层的地质情况为:①素填土:厚0.5 m～2.5 m，粉土为主少量空隙植物。②粉细砂:厚3.0 m～6.0 m浅黄色，稍密，稍湿，砂质均匀纯净。③中砂:淡黄色～蓝灰色，厚度4.0 m～16.8 m，中密～密实，级配一般石英、长石、云母、暗色矿物为主。场地地下水情况:水位埋深为4.0 m～7.2 m，标高365.03 m～366.68 m，属潜水类型。水位年变幅2.0 m左右。水对混凝土结构无腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性，场地土最大冻结深度为0.50 m。

3 围护结构方案比选

1 )围护结构的类型比选。根据工程地质、水文情况及出入段线周边条件、基坑规模等条件，基坑围护结构可选择:地下连续墙、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩。各种围护结构比较结果见表1。

2 )方案比选结果。从围护结构对地层的适应性、围护结构的效果、防水效果、与永久结构结合情况、对环境的影响、设备要求、场地要求、工艺、难度、施工进度、造价11个方面综合考虑。由于场地地下水情况:水位埋深为4.0 m～7.2 m，标高365.03 m～366.68 m，属潜水类型，区间基坑的最大宽度为14 m，深度为15.32 m，考虑地下水位较高、基坑较深初步选定为钻孔咬合桩，两桩之间做100 mm的咬合，以起到防水的效果;由于地下连续墙、钻孔围护桩、钻孔咬合桩3种围护结构刚度大、变形小、基坑施工对邻近建筑与地下管线影响小，所以3种都可以选用;用于钻孔咬合桩无须排放泥浆，近于干法成孔，机械设备噪声低、无振动，对周围环境的影响较小，所以我们更倾向于钻孔咬合桩;钻孔围护桩、钻孔咬合桩在施工过程中所需要的机械设备都为专用的小型设备，场地要求也较小，造价较低，在两种方案的选择中，钻孔咬合桩更加符合现场实际，也更为经济合理。

3 )围护结构设计。经过比选，围护结构推荐采用钻孔咬合桩，根据地质条件及西安市当地围护结构设计施工经验，采用φ1 000@900钻孔咬合桩，围护桩入土为12 m。根据本站的工程地质和水文地质条件，基坑变形控制要求，施工作业空间等因素，确定围护结构采用φ1 000@900钻孔咬合桩。内支撑系统采用φ609，t=14钢管支撑，支撑水平间距3.3 m。基坑竖向设3道支撑，第一道为钢筋混凝土支撑，第二、三道为钢支撑。