“双向支座桩锚法”在地铁车站围护结构体系中的应用分析

摘 要：在地铁车站的建设过程中，深基坑的施工是不可缺少的，因此需要采取相应施工方法做好深基坑的支护工作。常规设计中地铁车站支护采用排桩内支撑法、腰梁桩锚法等进行施工，但是有内支撑和腰梁的存在给深基坑的支护也带来一些不利的因素和风险。通过阐述一种新的传力装置“双向支座”在西安地铁六号线万寿南路站围护结构中的应用，简述“双向支座法”的工作原理、施工控制要点，通过对比分析此方法的经济性、安全性、可行性，以期能对地铁车站工程乃至其他深基坑工程的施工设计提供参考。

关键词：地铁车站；深基坑；桩锚法；无腰梁；双向支座法

中图分类号：TU942 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）08-0046-03

1 工程概况

西安地铁六号线万寿南路站为地铁六、八号线换乘车站，车站采用“T”型换乘方案，换乘节点处八号线轨道（负二层）从六号线轨道（负三层）上方正交南北穿过。六号线车站位于万寿路及幸福路与咸宁路十字之间，沿咸宁路东西向敷设，八号线车站位于万寿路东侧地块内，沿万寿路南北向敷设。

为节省地下空间，万寿南路地铁车站与西安市幸福林带商业开发工程同槽合建，致使车站基坑在其幸福林带大基坑范围内。经过多方探讨，采用“坑中坑”围护结构形式，以“先深后浅”的原则组织施工。六号线车站为异形基坑，且基坑南北两侧桩顶标高相差4 m，不具备设置内支撑条件。因此，基坑采用了桩锚体系，并考虑基坑设置肥槽对上部结构地基承载力的影响，将“预应力锚索+工字钢腰梁+锚具”的传统施工方法，优化为“预应力锚索+双向支座”锚固体系。这种新型桩锚体系在西安地铁深大基坑中也是首次使用，因此确保桩锚体系的施工质量及基坑安全是重中之重。

2 “双向支座桩锚法”工作原理

双向支座桩锚法是利用预应力锚索钢绞线的柔性来围绕围护桩，并将其拉紧，从而达到减少围护桩的位移、稳固土体的目的[1]。双向支座呈梯形状，有3个受力面，通常情况下采用“一桩一锚”的支护形式，在条件许可情况下可以采用“一桩两锚”的形式，具体锚固形式如图1、2所示。

双向支座受力条件好，尺寸较小，质量较轻，选用厚度小于7 cm的双向支座，与桩间挂网喷射混凝土配合使用，可以满足常规地铁设计10 cm的喷射混凝土厚度要求。将桩体外侧喷平，无凸出部分，便于车站后续防水施工。

3 “双向支座桩锚法”施工流程

“双向支座桩锚法”的施工流程与常规桩锚法施工流程基本相同，仅是在锚具安装上采用双向支座锚具代替了“腰梁+锚具”。

4 施工控制要点

现以万寿南路车站基坑围护结构设计为例，万寿南路车站围护桩采用600 mm、700 mm、800 mm和1 000 mm等4种桩径的钻孔灌注桩，桩间距为1.4～2 m不等，嵌固深度为5.5～6.5 m。桩间设置1道～3道预应力锚索，锚索由4根φs15.2钢绞线组成，长度为18～25 m，外锚具采用双向支座。

4.1 围护桩施工控制要点

围护桩是双向支座预应力的主要作用点，围护桩的成桩质量直接决定“双向支座桩锚法”的施工质量，直接影响基坑结构的安全。同时围护桩施工精准度和垂直度，直接影响车站后续防水施工质量及主体结构层的厚度[2]。

4.1.1 围护桩精准度控制

围护桩定位采用“十字护桩法”测量放线，由两名以上测量人员交手复核。当天施工的桩位当天进行测放，特殊情况下施工前一天的桩位点，需测量人员重新进行点位复核，并在钻机定位过程中测量人员全程进行跟踪。护筒埋设应准确、稳定，埋设完毕后及时进行挂线复核。

4.1.2 围护桩垂直度控制

围护桩施工钻机站位及行走路线提前规划，对施工站位地面提前进行整平压实，防止在钻进过程中因基础不稳产生孔位垂直度偏移。施工前校验钻机钻杆垂直度，检查钻机的转速、钻头配重及钻头磨损情况。

4.1.3 围护桩成桩质量控制

围护桩施工中钻孔、清孔、泥浆比重、钢筋笼下设、钢筋笼保护层厚度等主控项目，严格按照施工图纸设计及规范进行检验。水下灌注桩施工时，将混凝土配合比、导管埋设深度及拆除长度做为灌注施工主要控制点。采用跳桩施工方法，相邻围护桩施工间隔必须超过48 h。

4.2 土方开挖施工控制要点

按照预应力锚固端钻孔高度合理进行土方开挖分层规划，每层开挖深度控制在2 m以内。开挖过程中，做好各项支护结构的监测工作[3]。在围护桩外侧留30～50 cm厚土体人工进行挖掘修整，严禁碰撞围护桩。

4.3 预应力锚索施工控制要点

4.3.1 钻孔及锚索安装控制

锚索编束前，要确保每根钢绞线顺直、无油污，不扭不叉，排列均匀。施工前检验钻机型号、钻头磨损程度，提前校验钻孔精准度，钻孔放线定位准确，钻进深度超过设计深度不得小于0.5 m。

安装锚索前，先核对锚索编号与孔位是否一致，再用人工配合机械将锚索平缓顺推送入孔内。锚索安装时应防止锚索挤压、弯曲或扭转，锚索入孔倾角和方位应与锚孔的倾角和方位一致，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。钢绞线入孔长度应不小于设计长度，且与孔底间距不得大于50 cm。可通过一次性改变或者渐变式解决锚索标高变化情况。锚索标高有差异部位的处理示意图如图3所示。自由段钢绞线设置隔离套管，并采用工程胶布外缠封闭套管两端。自由段与土层间空隙应注满水泥浆。锚固段在注浆施工完成一周后方可进行锚索张拉。

注浆采用水泥浆，注浆过程中，若发现注浆量大大减少或注浆管爆裂时，应及时将钢绞线及注浆管拔出，更换注浆管后再作业。若中途耽搁时间超过浆液初凝时间，应重新清孔后再下放钢绞线，重新注浆。注浆过程对每个孔水泥用量作详细、完整的施工记录，并做好试验块。

4.3.2 预应力张拉控制

一桩一锚时锚索编号锁定示意图如图4所示。张拉时双向支座必须保证在围护桩轴线中心位置，如发现偏移可通过两千斤顶不对称张拉进行调整。张拉过程中一旦发现钢绞线有散丝情况，立即停止张拉，使用退锚接头进行退锚处理。重新捋顺钢绞线后，在钢绞线末端（千斤顶锚板后）采用单孔圆锚对钢绞线进行反向锁定（约束），并重新开始张拉。

若预应力锚索锁定后48 h内出现明显的应力松弛现象，则应进行补偿张拉。预应力锚索穿过双向支座后两端尽可能留长，将长出锚索绑扎在桩基网片上，以免因锚索留置过短，网喷后出现尖角刺破防水卷材。双向支座锚索张拉，必须在喷射混凝土施工之前进行，且锚索应位于面层钢筋网内侧，以保证锚索有效切割桩间土，锚索锚固力直接传至围护桩上。

4.3.3 挂网喷射混凝土施工控制要点

喷射混凝土时，喷头与受喷面要保持垂直，距离保持在0.8～1.5 m为宜。喷射顺序应是自下而上，从开挖层底部开始向上施喷。混凝土喷射完成后2 h应洒水养护，保持混凝土湿润，养护时间根据气温确定宜为3～5 d。

实际工程经验表明，混凝土面层的局部破坏，有可能造成大面积的基坑侧壁坍塌。面层施工结束后，应加强看管，严禁拉拽钢筋网、局部敲打或撬动混凝土面层。喷射混凝土结束后，注意双向支座处及有锚索绑扎的网片处的密实情况，如出现不密实、喷不上等情况，及时进行人工修补，以确保网喷后基面平整程度满足防水施工要求。

5 “双向支座桩锚法”与常规地铁车站基坑支护方法的对比分析

5.1 经济性

常规地铁车站基坑支护无论是内支撑法还是腰梁桩锚法，施工材料钢支撑、钢围檩或是钢腰梁都需要提前制作，制作复杂且消耗大量人工、钢材。施工安装需要重型吊装设备，安装需要多人完成，钢腰梁施工需留置肥槽，施工完毕后再进行回填工作，钢支撑、钢围檩在结构施工时还需拆除，加大了工作量。从节省成本方面考虑“双向支座桩锚法”更为合理。

5.2 安全性

常规地铁车站基坑支护内支撑法、腰梁桩锚法都需要通过围檩或是腰梁将力传到围护桩上。在实际施工中，很难做到所有围护桩在一个侧向平面上，从而型钢围檩或腰梁也难以紧靠围护桩，致使应力不能有效传递到桩身上。而双向支座法采用预应力锚索直接锁定在围护桩上，锚索受力均匀，易控制变形，减少了传力环节，有效地降低了桩顶位移，提高了基坑的安全性。

在施工监测过程中发现双向支座锚具在预应力张拉稳定后基本可以一直保证在一定数值范围内，很少出现预约力松弛现象，由此大大提高了基坑的稳定性。

5.3 可行性

西安地铁六号线万寿南路站作为使用该项技术的第一个城市地铁项目，已于2022年12月完成结构主体的施工。该技术施工快捷、便利，较少土方开挖量，节省城市用地，提高基坑有效施工空间，具有显著的经济和社会效益，它给基坑桩锚支护带来一种快捷、省工、省时、省成本的施工选择。

6 结束语

随着建筑新技术及新工艺也不断发展并完善，地铁围护结构的设计与施工逐渐受到重视，因此，研究发明出一系列的新工艺、新方法。“双向支座桩锚法”这一新型的施工方法在国内已有很多成功案例，对地铁工程乃至其他深基坑工程具有深远意义。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑支护工程技术规范[M].北京：北京建筑工业出版社，2012：119-125.

[2] 刘建航，候学渊.基坑工程手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009：98-103.

[3] 王宪章，姜晓光，李伟.无腰梁预应力锚索护壁桩锚固新技术[J].岩土工程学报，2010，32（SI）：321-323.