软土地区地铁车站基坑支护结构设计探讨

软土地区地铁车站基坑支护结构设计探讨

吕帅

中交铁道设计研究总院有限公司北京100088

摘要：软土地区地铁工程建设中，基坑支护结构选型对地铁车站建设安全性具有至关重要的影响。本文结合软土地区某地铁车站基坑支护结构设计，对支护结构和支撑体系比选进行探讨，提高了围护结构的安全性和经济性。该研究结果对软土地区地铁车站基坑支护结构的设计和施工具有重要的指导意义。

关键词：软土地区；车站基坑；支护结构；设计探究

1引言：

由于地铁工程建设风险高,周期长,规模大,地质水文环境复杂,地铁工程施工安全事故呈明显上升趋势。加强地铁设计风险管理,特别是地铁车站深基坑支护结构的选型设计，具有重要意义。

地铁车站基坑支护结构型式的选择，受工程地质、水文地质条件以及所处环境等因素的影响和制约，方案的选择不仅要满足地铁工程本身的使用功能，同时也要满足合理开发利用地上、地下有效空间的要求，并考虑尽量减少由于施工给周围环境带来的不良影响[1]。

本文结合软土地区某地铁车站基坑支护结构设计，对支护结构的类型、支护结构支撑体系比选进行探讨。通过分析，明确饱和含水软土地区地铁车站深基坑最优支护结构类型和支撑体系。

2地铁车站基坑支护结构比选

2.1围护结构方案比选

饱和含水软土地区土层强度低，地下水位高，基坑深度深，要求基坑围护结构既要有较大的刚度，又能承受水土压力并有较理想的止水能力。可能采用的围护结构形式主要有：钻孔灌注桩加止水帷幕、咬合桩、地下连续墙等。

表2.1围护结构形式技术经济比较表

注：①上表每延米造价包括围护墙及结构内衬边墙造价。②基坑深度按18m考虑。

基坑围护结构的选型应综合考虑周围环境条件、地质和水文地质情况、基坑特点、施工技术以及工程造价等诸多因素，因地制宜，选择技术安全可靠、经济合理的围护形式[2][3]。

（1）钻孔灌注桩+止水帷幕

钻孔灌注桩是一种施工工艺简单、技术成熟、安全可靠并且适应性很强的基坑围护结构，被广泛使用于各种复杂地层和不同种类基坑工程。在有地下水的情况下，需与止水帷幕配合应用。与地下连续墙相比，工程造价稍低，但一般主体结构需要加筑混凝土侧墙，止水帷幕与围护桩密贴效果较难保证，止水帷幕的止水效果受帷幕施工质量影响，一旦帷幕施工质量不能保证，则带来很大的安全隐患。

（2）咬合桩

咬合桩是相邻混凝土排桩间部分圆周镶嵌，并跳桩置入桩内的钢筋笼，使之形成具有良好防渗作用的整体连续挡土的围护结构。与钻孔灌注桩相比，可省去桩体背后的止水帷幕和部分钢筋工程量。咬合桩无须排放泥浆，近于干法成孔，机械设备噪音低、无振动，减小工程施工时对环境的污染；全套管的跟管钻进及其掘进方法；相邻桩互相咬合，形成整体连续性；但受国内施工设备的影响，基坑深度大于15米以上时，造价相应提高。

（3）地下连续墙

地下连续墙是于基坑开挖之前，用特殊挖槽设备、在泥浆护壁之下跳槽开挖深槽，然后下钢筋笼，浇注混凝土，形成连续的地下混凝土墙。地下连续墙是一种工艺先进、技术成熟、安全可靠的基坑围护结构，被广泛应用于软土地层且地下水位高的基坑围护工程中。地下连续墙刚度大，整体性好，它不仅可以用作施工期间的基坑档土止水围护结构，控制地面沉降，同时也可作为永久结构的侧墙使用。

2.2支撑体系方案比选

内支撑体系的选择应根据基坑土质情况、基坑深度、周边环境情况以及围护结构的形式确定。实施时，也可以将各种内支撑体系结合使用，扬长避短，以达到加快施工进度，降低工程造价的目的，各支撑的技术经济比较如下表所示。

表2.2支撑体系技术经济比较表

3工程应用研究

3.1工程概况

本工程位于饱和含水软土地区，车站西北、东北象限为农田，西南象限为规划住宅。

车站主体地下两层，标准段净宽18.3m，岛式站台宽11.0m；站台层层高5.25m，站厅层净高5.15m（局部4.15m）。覆土厚度在3.5m-5.5m之间，底板埋深约为17.12~19.46米。地层自上而下依次为填土层、砂质粉土层、

淤泥质地层，地下水位较高。

3.2基坑支护设计

（1）地下连续墙

本工程车站基坑开挖深度深，不宜采用钻孔咬合桩。受施工工艺局限，咬合桩竖向施工垂直度不易控制，基坑较深时尤其使下端存在开叉的可能，不仅影响止水效果，还带来严重隐患。

综合考虑周围环境条件、工程地质和水文地质条件、基坑特点、施工技术及工程造价等诸多因素可以看出，地下连续墙在技术上可行，具有安全可靠、防水效果好、施工速度快、便捷施工、适应工期等优势。推荐车站主体基坑采用800厚地下连续墙作为围护结构并按复合墙设计，混凝土等级C35。

（2）内支撑体系

本工程场区是饱和软土地区，淤泥质土具有蠕变性，土层锚杆的变形较大，因此不宜采用土层锚杆支撑，如采用围护结构，应优先采用内支撑体系。

内支撑体系按材料的不同有钢支撑和现浇钢筋混凝土支撑（含钢筋混凝土梁支撑、板支撑），根据基坑开挖深度不同，在轴力较大位置处设置钢筋混凝土支撑，其余采用钢支撑。钢支撑自重轻，装拆方便且速度快，可减短围护结构无支撑时间，可施加预应力，并可根据围护结构变形发展及时调整预应力值以控制其变形。由于钢支撑可多次重复使用，优点较显著，在条件允许时应优先采用。钢支撑可采用Φ609×16钢管。

4结论

（1）基坑支护结构选型应综合考虑周围环境条件、地质和水文地质情况、基坑特点、施工技术以及工程造价等诸多因素，因地制宜，选择技术安全可靠、经济合理的形式。

（2）饱和含水软土地区地铁车站基坑围护宜采用地下连续墙围护结构，内支撑宜采用钢筋混凝土支撑加钢支撑的内支撑体系。

参考文献：

[1]余志成,施文华.深基坑支护设计与施工[M].中国建筑工业出版社,1999.

[2]杨丽娜,仵彦卿,井彦林.深基坑支护结构选型研究[J].煤炭工程,2005(12):52-54.

[3]贺敏旭.深厚淤泥中浅基坑支护结构选型综述[J].四川建材,2007,33(2):114-115.