地铁施工中深基坑支护的应用

陈明军

【摘要】地铁深基坑支护的设计和施工管理是一项技术活。本文主要结合工程实例，分析了本项目工程的地质水文条件，并提出了相应的地铁深基坑支护安全技术措施。

【关键词】地铁；施工；深基坑；支護

1、工程概况

本工程处在延安路站，是1号线和2号线间换乘车站。该站地处贵阳市老城区商业中心喷水池商圈。

1号线车站和换乘通道基坑宽约23.9m，基坑深约17.3～19.0m。周边无重新建（构）筑物时采用φ1.2m钻孔围护桩+三道钢管内支撑。支撑为φ609钢管，壁厚t=16mm，支撑水平间距为3.5m；2号线车站基坑基坑宽约23.9m，基坑深约24.5～26.8m。围护结构采用φ1.2m钻孔桩+四道内撑，第一道支撑结合铺盖系统采用混凝土支撑，水平间距为6m，第二～四道支撑采用钢管支撑，支撑水平间距为3m，钢管采用Q235钢的φ609mm、壁厚t=16mm的钢管支撑，中间设置φ1200临时钢筋混凝土立柱。

2、水文地质条件

场地内下伏基岩为三叠系中统松子坎组一段（T2sz1）中厚层状泥质白云岩、泥质石灰岩，泥质白云岩和泥质石灰岩呈互层状；三叠系下统安顺组二段和三段（T1a2+3）中厚层～厚层状白云岩，白云岩根据其风化程度分为强风化岩石和中风化岩石。

地下稳定水位埋深约1.8～4.6m，地下水水量较大，水位较高，基坑施工过程中每天涌入基坑的水量为14000m3～28000m3。车站场地为可溶岩分布区，碳酸盐岩分布较广，岩溶形态主要以溶洞、溶沟（槽）、溶蚀裂隙、石芽为主，岩体内主要为溶孔、垂直溶洞（隙）等，遇溶率为34.2%。

3、工程特点

3.1地质条件复杂

地铁工程线路较长、车站深度较深，会面临多种不同的地质情况。本工程车站场地为可溶岩分布区，碳酸盐岩分布较广，遇溶率为34.2%。该区域地势低洼并受断层的阻隔致使地下泉流大量出露，施工难度大，不可预见因素多。

3.2地下管线密集.不确定性因素较多

本工程位于城市老城区，地下电力、中燃、通信、上水、污水管等各类管线较多。管线迁改协调涉及面广，难度大。尤其是各种遗留废弃市政管线所产生的地下水，积聚后会对基坑支护产生不利影响

3.3基坑周围环境复杂

车站设置在人口稠密、建筑物密集地段，紧靠重要市政道路，周边地下管线密集，深基坑工程施工宜引起周边构筑物和地下管线沉降，尤其对陈旧的浅基础建筑影响更大。

3.4车站地处在城市交通主干道交叉路口，交通导改难度大

本工程位于贵阳市老城区商业中心喷水池商圈，1、2 号线车站为同步设计、同期施工，一时间挤在一时施工，造成了巨大的交通压力。

4、深基坑支护主要安全技术措施

为减少地铁深基坑支护施工中出现问题，应加强施工管理：

4.1设计管理

选择有资质的设计单位，明确设计责任人，从源头确保深基坑施工的安全，加强深基坑支护设计的审核和监督，减少设计计算错误、方案选择错误、套图等现象发生，保持良好的可追溯性。

根据土的力学指标、土质、地下水情况及开挖深度等确定围护结构和支撑的组合形式。组合形式的选择既要保证围护结构在施工过程中的安全，又要能控制围护结构及周围土体的变形， 以保证基坑周围建筑物和地下设施的安全。

设置合理的安全系数。基坑支护设计时，不能单纯为了降低造价，而降低安全系数，应充分考虑到地铁建设期间基坑周边可能出现的动、静荷载，还应考虑到气候条件变化、地震等不可抗力等的影响，设置合理的安全系数。

设置合理的围护结构入土深度，并根据围护结构入土深度合理设置降水井。当隔水层较浅时，围护结构宜嵌入隔水层，当隔水层较深时，应增加围护结构的入土深度，从而减少土方开挖过程中的基坑底部隆起现象发生。

进行稳定性验算。由很多基坑失稳事故可见，仅进行基坑支护设计或选择一个方案是不行的，还必须进行稳定性验算， 以确保基坑的整体及局部稳定，特别是软土地区。

4.2施工管理

（1）施工止水、降、排水措施

基坑止水、降水：从地勘报告可以看到，本段主要为上层滞水，水位较高，地下水相对比较丰富，多以岩溶裂隙、岩溶管道形式运移，由于详勘资料没有详细的描述地下水，在施工期间或后期地勘补勘过程中，应进一步查明地下水的情况，专项治理比较大的岩溶裂隙水和岩溶管道水，并且采取适当的截水措施。具体而言，就是在查明地下水情况后，对较小的岩溶裂隙水、岩溶管道水从基坑侧壁注浆止水，实行边开挖边注浆止水，止水先行的原则。注浆暂定采用水泥浆液，注浆深度约5m左右，注浆压力根据不同的深度及不同的地质条件现场确定，同时对少数渗流水在车站基坑内采用坑内集水明排措施。

基坑排水：基坑周边根据地势设排水沟，防止地表水进入基坑。 做好基坑内的排水工作。在雨季施工必须准备足够的抽水设备，以防止地下水位上升过大而淹没基底。基坑内设积水坑及时将水排出基坑，不得有积水浸泡基底土层。地面水和基坑水一律进入市政排水系统。

（2）临近建、构筑物保护措施

强化对有相邻建筑物的车站基坑围护结构设计，以控制周边建筑物沉降，根据实际进行地基注浆、加固处理措施。

采用基坑内降水，在满足基坑内正常施工的前提下尽量减少抽水量以控制降水影响范围；基坑开挖前做好地面硬化及排水系统，避免施工期间地表水渗入基坑周围的土体。

施工期间避免基坑边的堆载过大，基坑边10米范围内禁止堆土堆料；基坑开挖到基底设计高程后尽快施做结构底板封底，严禁基坑长期暴露；

施工期间加强监测在各个沉降、变形控制点设置观测点，适当加大观测次数、观测精度），如有基坑变形发展快、地表沉降过大等现象应及时采取加强措施并及时上报，采取钻孔回灌、注浆加固等措施处理，确保其安全。

过景天城一段施工比较特殊，轨行区一层应分段开挖和主体结构浇注，每段长度约为一个柱跨9m左右。轨行区一层中板浇注完成后，方进行下一段的开挖及主体结构浇注。应先从地面对围护桩与景天城之间的岩层进行地面加固，基坑开挖时逐步进行水平向注浆加固。浆液宜采用水泥浆，注浆参数根据地层情况、建筑物地下室、基础形式现场确定。

（3）施工监测

施工前建立基础监测体系，取得施工前初始监测基础数据。

量测基准点设于围护结构外不小于100m，且不少于3个。在围护结构施工前测得稳定的初始值，且不少于3次。现场监控量测贯穿整个施工过程的始终。当情况发生突变时加密观测并及时上报。监测结果要作详细规范的记录和处理。

监控量测项目及测点的布置根据结构设计、施工方法、埋置深度、邻近建筑物与环境保护要求等因素，具体布设于邻近建筑物、地表、基坑以及地中等有利于监测项目数据采集的地方，并应考虑部分测点作为竣工后跟踪监测测点。

各监测项目的监测周期和频率应结合环境条件、地质条件、工程特点等情况进行设计，同时根据工作安全状况确定。

监控量测的控制指标根据监测对象的性质、受力状态、变形特征、使用要求，并结合工程和周边环境进行综合分析确定。

参考文献：

[1]DGJ 08-109-2004/J 10325—2004，城市轨道交通设计规范[S].

[2]王笑敏.建筑工程深基坑支护方案的设计与施工[J].山西建筑。2010。36（i5）：74—75.

[3]李炜.北京地铁工程深基坑支护技术研究[D].北京：北京交通大学，2007：42—55.