地铁深基坑施工围护结构分析

郭 赛

中铁三局集团第四工程有限公司

地铁深基坑施工围护结构分析

郭 赛

中铁三局集团第四工程有限公司

地铁深基坑一般在人口密集、构筑物较多的市区，对基坑安全要求严格，深基坑具有很强的区域性，同一城市不同区域也有差异。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。本文分析了不同围护结构的特点，以钻孔灌注桩为例，分析了桩体的倾斜对基坑的影响。

深基坑；围护结构；钻孔灌注桩；倾斜量

1 、围护结构的形式

随着基坑的不断变深，变大，深基坑围护工程的风险性也在增加。而基坑工程涉及土力学、流变学、结构力学、钢筋混凝土、钢结构等多门学科，且实践性较强，基坑工程的设计与施工两者紧密相连。因此要正确地进行基坑围护结构的设计与施工，保证围护结构在施工中的安全及邻近建筑物和地下管线的安全[1]。

1、钢板桩墙。成品制作，可反复使用，施工简单，但施工有噪声。刚度小，变形大，与多道支撑结合，适用于水深4m以上，河床覆盖层较厚的砂类土、碎石土和半干性黏土以及风化岩层等，在软弱土层中也可采用。在钢板桩新的时候止水性尚好，如有漏水现象，需增加防水措施。

2、SMW工法。SMW工法也叫柱列式土壤水泥墙工法，即利用多轴型长螺旋钻孔机在土壤中钻孔，达到预定深度后，边提钻边从钻头端部注入适合不同工程连续墙的水泥浆，将其与原土壤进行搅拌，在原位置建成一段土壤水泥墙。SMW工法对周边环境小，占用场地仅为其他施工方法的60%~80%，有利于保护周边的建筑、道路及空中、地下管线。成柱质量可靠，连续施工防水效果好，工程造价低，施工速度快[2]。

3、地下连续墙。地下连续墙是区别于传统施工方法的一种较为先进的地下工程结构形式和施工工艺。它是在地面上用特殊的挖槽设备，沿着深基坑开挖工程的周边，在泥浆护臂的情况下，开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼并浇灌水下混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙段。然后将若干墙段连接成整体，形成一条连续的地下墙体。它能在建筑物、构筑物密集地区施工，对邻近建筑物和地下管线的影响较小。施工时振动小、噪声低，有利于城市建设环境中的环境保护。刚度大，开挖深度大，可适用于所有地层，强度大、变位小，隔水性好，同时可兼做主体结构的一部分。适用于各种地质条件，特别是砂卵石地层，但造价高、对废浆液难于处理。

4、钻孔灌注桩。它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。刚度大，可用在深大基坑，在各种地基上均可用。施工对周边地层、环境影响小。需和止水措施配合使用，混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制。施工质量的好坏对桩的承载力影响很大。费工费时，成孔速度慢。

2 、工程概况

北大营街站为地铁十号线与地铁四号线换乘站，位于北海街和合作街十字路口以西，其中十号线车站为地下二层三跨岛式车站，有效站台宽度14m。十号线车站设计起点里程为K13+476.907，车站终点里程为K13+665.917，车站计算站台中心里程为K13+587.107，车站全长189.0m，结构标准段宽度22.7m，顶板覆土约3.9~4.4m，车站底板埋深约18.25m。车站共设3个出入口，1个紧急疏散口，2个风道。车站总建筑面积8885.33㎡。车站主体采用盖挖顺作法施工，支护结构采用钻孔灌注桩+钢支撑基坑围护，坑外降水。车站1、2号出入口采用明暗挖法结合施工；车站1号风道为明挖法施工；紧急疏散口为竖井+暗挖法施工；3号出入口、2号风道、换乘通道结构不在我单位施工范围内[3]。

北大营街站附属结构基坑南北约50m宽、东西约120m长，基坑面积5500㎡；基坑深11.5m，围护结构采用钻孔灌注桩+钢支撑支护体系。

3 、监测数据分析

施工监测是信息化施工的重要组成部分，对于复杂环境下的关键施工区段尤为重要。可以分析车站开挖周围土体在施工过程中的变形特征，明确工程施工对原始地层的影响程度及其潜在风险;可以分析围护桩及支撑的受力变形情况，并进一步进行稳定性分析;可以及时分析施工方法的实施效果，反馈相关信息，对开挖、支护参数进行及时调整。

一般来说，基坑的变形测量工作应从施工前开始，到结构稳定后终止。测量前应对施工现场工程土质情况及支护工程进行原始记录;当天气、地震等环境因素显著变化时，应增加观测频率，基坑结构体与土体趋于稳定期间可延长观测频率，剧烈变动期间应缩短观测频率。

主体结构基坑围护采用钻孔灌注桩，桩体深层水平位移使用测斜管测斜仪，每天监测一次，半米一侧。

图1 桩体变形

如图一所示，6.1~6.11分别表示采集数值的日期，横轴表示开挖深度，纵轴表示本次累计位移变化量。从图中可以看出，随着时间(开挖深度)的增加，变形位移曲线呈现出弓形。桩体的变形不仅发生在开挖面以上，开挖面以下也会产生一定的变形。所以保证围护桩有足够的入土深度是必要的。

地表监测使用电子水准仪，精度小于0.3mm，监测点布置在基坑周围5到10米，监测频率每天一测。

图2 地表沉降量监测图

如图二所示，地表沉降随着基坑开挖深度变深，沉降量会加剧下沉，然后到达一定沉降量后，下沉趋势放缓，保持一个恒定的状态。DM-8-1沉降偏大，已近8mm，尽管还在控制值内，但应加强监测，或做一些地表加固措施。

4 、结论

地铁施工中， 当基坑支护失效时，会造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂，引发工程纠纷，甚至出现严重的破坏，造成重大的经济损失及人员的伤亡。因此，深基坑必须进行支护设计。

现场监测人员应按着施工监测方案，及时、准确的进行现场监测，保证每个监测点沉降量、位移值均在控制值内，若出现问题及时上报，解决，确保安全施工。

[1]袁金荣，赵福勇.基坑变形预测的时间序列分析[J].土木工程学报，2001，34(6)：55-59.

[2]徐浩峰，应宏伟，朱向荣.时序分析预报基坑周围建筑物沉降[J].建筑技术，2003，34(2)： 109-110.

[3]廖野澜.监测位移的灰色预报[J].岩石力学与工程学报，1996，15(3)：269-274.