地铁车站基坑围护结构探讨

2015-12-22郭存鸽兰州工业学院甘肃兰州730050

中国新技术新产品 2015年12期

关键词：土钉围护结构灌注桩

郭存鸽（兰州工业学院，甘肃　兰州　730050）

地铁车站基坑围护结构探讨

郭存鸽
（兰州工业学院，甘肃兰州730050）

本文探讨了地铁车站基坑围护结构的选择问题。地铁车站基坑围护结构的选择应根据基坑深度、工程地质和水文地质条件、地面环境等因素，满足安全可靠、技术可行、经济合理施工方便等原则，综合考虑，从而选择合适的基坑围护结构。

地铁车站；基坑；围护结构；钻孔灌注桩

目前，地铁车站施工中，所采用的围护结构种类很多，其施工方法、工艺和所用的施工机械也各不相同。因此，应根据基坑深度、工程地质和水文地质条件、地面环境等，特别要考虑到城市施工这一特点，综合比较后确定。

1　工程概况

马滩站为兰州市城市轨道交通1号线一期工程中间车站，车站为地下三层单柱双跨箱型框架结构，主体长度299.20m，标准段宽20.3m，总高20.84m，车站采用明挖顺做法施工。目前马滩站周边较为空旷，均未实现规划，没有控制性建构筑物，站位周边现状为大片低矮的房屋，周边规划均为商业用地。车站所处地层基本为素填土、砂卵石，而且主要含水层为砂卵层，其透水性好，施工过程中容易发生局部桩间土体失稳或涌砂涌水现象，造成支护体系破坏。

2　基坑围护结构的工程要求、类型及特点

车站基坑围护结构体系应满足以下几个方面的要求：（1）采取降水、排水、截水等各种措施，保证地铁车站施工的作业面在地下水位以上，方便地铁车站的施工作业；（2）围护结构能起到挡土的作用，为地下工程的施工提供足够的作业场地；（3）在地铁车站施工期间，应确保车站的主体安全和周边环境安全。

目前，国内常用的明挖法施工的地铁车站基坑支护方法有以下几种：（1）土钉墙支护。土钉墙支护技术是一种原位土加筋技术，是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，适用于深度不超过15m的基坑工程。特点：①用料少、工程量小、施工快；②结构轻型，柔性大，有良好的抗震性和延性；③造价较低，经济适用，据统计土钉墙支护比一般的其他支护形式可节约总造价约 1/3 左右。④土钉墙支护需要较大的地下空间。如果地铁车站附近建筑物密集，土钉可能会打入其他建筑物的基础中，从而对其他建筑物的稳定性产生影响。（2）地下连续墙围护。利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。特点：①刚度大，开挖深度大，可适用于所有地层；②强度大，变形小，隔水性好，同时可兼做主体结构的一部分；③施工振动小，环境影响小；④造价高；⑤如果施工方法不当或地质条件特殊，可能出现相邻槽段不能对齐和漏水的问题；⑥弃土及废泥浆的处理增加工程费用，还可能造成环境污染。（3）SMW工法桩围护。SMW是Soil Mixing Wall的缩写。SMW工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。特点：①强度大，止水性好；②内插的H型钢可拔出反复使用，较经济；③低噪音，对周围环境影响较小。④造价较低，据有关资料统计，SMW工法桩围护形式单位体积圬工成本一般为地下连续墙的50%～ 70%左右；⑤一旦局部插桩偏位大，势必引起渗漏并影响墙体的刚性，最终导致围护失败；⑥在工程实践中发现，当桩深大于15m时，H型钢很难拔出，费时费力影响工期，反而不经济。（4）咬合桩围护。咬合桩是在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑围护结构。特点：①具有良好防渗作用的整体连续防水、挡土围护结构，不需要再施工止水帷幕；②全套管的跟管钻进，能顺利穿越饱和含水地层，有效的防止了孔内流沙、涌泥，并可进行嵌岩，施工较为安全、快捷，对桩身质量能较好地控制，保证了桩承载力；③造价比钻孔灌注桩高。（5）钻孔灌注桩围护。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。是指在工程现场通过机械钻孔在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。特点：①机械化作业，施工简单，施工速度快，工艺成熟，相当来讲过程中安全可靠；②能建造比预制桩的直径大的多的桩；③在各种地基上均可使用；④隐蔽工程，质量控制难度大；⑤可能产生大量的泥浆垃圾，处理难度大，对环保要求高。

3　地铁车站基坑围护方案的选择

3.1基坑支护方案选择的原则。在选择基坑支护结构方案时，要满足以下几点主要原则：（1）安全可靠原则：基坑工程首先必须确保基坑工程本体的安全，为地下结构的施工提供安全的施工空间，必须要严格地控制土体变形，使基坑变形在允许值内；其次，基坑周围已有的建筑物和构筑物所造成的开挖变形、对开挖基坑周围的道路及市政管线设施所造成的影响。（2）技术可行原则：基坑围护结构设计不仅要安全可靠，而且要保证工程施工方能够经济、便利的实施。（3）经济合理原则：基坑围护结构体系作为一种临时性结构，要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等多方面综合研究经济合理性。

3.2 本工程地铁车站基坑围护方案的选择。兰州市地铁1号线其他车站大都采用了止水性好的咬合桩支护或地下连续墙支护，这是因为这些地铁车站周边建筑物密集，如果采用坑外降水很可能会引起其他建筑物的变形。但马滩车站周边比较空旷，所以可以采用坑外降水，从而我们就能够选用相对咬合桩和地下连续墙来说工程造价较低的钻孔灌注桩围护。目前，马滩站采用基坑外管井降水，降水井深度30m。主体围护结构采用Φ1000@1500mm的钻孔灌注桩，混凝土标号为C40，保护层厚度均按70mm，主筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。桩顶设C40、1000×1000冠梁，冠梁上部设370砖挡墙，桩间采用挂网喷射混凝土保持桩间土体稳定。实践证明，马滩站主体采用钻孔灌注桩围护结构安全可靠，经济合理。