談地鐵深基坑支護結構設計及施工技術

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摘要:當前，城市軌道交通的運營已成為緩解地上交通壓力的重要途徑。在此背景下，地鐵工程建設規模也逐步擴大。對此，在實際工程項目中，為確保地鐵深基坑支護穩定性需注重對支護結構的設計，施工單位必須根據施工要求來選擇相適應的支護施工技術。本文根據某地鐵工程深基坑的施工狀況，圍繞其支護結構展開設計，并總結其施工技術要點，最終取得了良好的施工效果。

關鍵詞:地鐵工程;深基坑支護;支護設計

前言

地鐵深基坑支護結構對車站整體穩定性具有重要影響，因此，合理的設計方案以及科學的施工技術十分關鍵，是地鐵車站保持正常功能的重要前提。故而，施工單位需高度注重與地鐵深基坑有關的各項工作，并經全方位分析后提出合適的設計方案，同時將其作為指導，輔以科學的支護施工技術，以最終提高施工安全性，創造高品質工程項目。

1工程概況

汽車東站的功能定位是2號線與4號線的換乘站，站址位于山東省青島市遼陽東路與深圳路交叉口，總長度204．8m。本車站施工選擇的是半明挖半暗挖相結合的方式，主要分兩部分，即北側明挖與南側暗挖，對應施工長度分別為117．71、87．09m。在結構方面，明挖段采取的是兩層兩跨框架結構，暗挖段施作拱頂曲墻，并輔以仰拱。

2地鐵深基坑支護結構設計分析

2．1前期的工程勘察分析

1)創造安全的深基坑施工環境是首要目標，經前期勘察后掌握施工現場的整體情況，對地下水分布的分析，以此為基礎提出適應于深基坑支護結構的可行設計方案，以便為后續施工提供引導，確保結構穩定性，從源頭上消除安全隱患。2)勘察工作涵蓋的覆蓋面較廣。其中，巖土勘察是重點內容，有助于掌握現場的巖土性質，為支護結構設計方案的制定提供指導。

2．2設計前的準備分析

1)根據地鐵深基坑支護結構的基本施工要求，收集與之相關的參考資料，并結合實際勘察結果來做好各項準備工作，以便給支護結構設計提供依據。2)分析與工程主體有關的勘察資料，如平面布置圖等，并以此為參考確定合適的支護類型，從而為地鐵深基坑提供可靠的支護。3)地鐵深基坑支護施工中應得到大量設施的支持。因此，施工單位需對其展開全方位的檢查，并將設計前的各項準備工作落實到位。

2．3深基坑支護結構設計要點分析

1)從深基坑施工的現場情況出發，選擇合適的支護類型，此項工作是確保深基坑支護合理性的必要前提。2)根據支護技術應用狀況，如鋼板樁、鉆孔灌注樁等都是較為典型的支護結構，在設計時應結合實際情況合理選擇。3)由高水平的設計人員完成本次深基坑支護設計工作，并完善設計方案，以提高其可行性。

3初期支護

南側采取暗挖的方式，形成A－A斷面和B－B斷面，具體分布情況見圖1。1)A－A斷面支護工藝:①設置間距為0．75m的格柵鋼架;②噴射C25混凝土從而形成厚度為35cm的襯砌結構;③搭設雙層鋼筋網片，操作方法為Φ8鋼筋20cm×20cm間距;④選擇規格為長3．5mΦ25中空注漿錨桿，該結構置于拱墻范圍內，按1．2m×0．75m的間距依次布設;⑤每步開挖拱腳處采取支護措施，增設4根Φ42鎖腳錨管;⑥選取I22a工字鋼，置于導洞中部，此部分結構可發揮出豎撐與橫撐的作用;⑦參照格柵鋼架的設計方案，完成臨時支撐的搭設作業，于該處噴射C25混凝土。2)B－B斷面支護工藝:①設置間距為0．5m的格柵鋼架;②噴射C25混凝土從而形成厚度為35cm的襯砌結構;③搭設雙層鋼筋網片，操作方法為Φ8鋼筋20cm×20cm間距;④選擇規格為長3．5mΦ25中空注漿錨桿，該結構置于拱墻范圍內，按1．2m×0．5m的間距依次布設;⑤每步開挖拱腳處采取支護措施，增設2根Φ42鎖腳錨管;⑥選取I22a工字鋼，置于導洞中部，此部分結構可發揮出豎撐與橫撐的作用;⑦參照格柵鋼架的設計方案，完成臨時支撐的搭設作業，于該處噴射C25混凝土。

3．1格柵鋼架施工

在暗挖段施工中，所采取的支護方式是搭建格柵鋼架:①鋼筋主筋選擇的是Φ28mm螺紋鋼，由4根構成;②連接筋均使用的是Φ28mm鋼筋;③設置有橫撐與豎撐結構，所用構件均為I22a工字鋼。另外，要以設計要求為準，洞外搭建格柵鋼架(應重點考慮圍巖預留變形量)，首先需完成第一榀拼裝，在各項指標都滿足要求后，進入批量生產環節。經過初噴混凝土處理后(厚度4cm)，即可搭設鋼架:①要求該結構與定位錨桿通過焊接的方式形成穩定的整體;②格柵鋼架內側增設縱向拉結筋Φ28@1000，并以相同的方法在外側設置;③所有鋼筋結構都采取的是單面搭接焊的方式［1］。

3．2錨桿、鋼筋網施工

1)中空注漿錨桿:①基于暗挖段的施工要求，在其拱部180°內設置Φ25中空注漿錨桿，利用該構件形成支護結構，所用錨桿長3．5m，呈梅花形布置;②鉆孔并設置中空注漿錨桿，現場適配電動注漿機，在其支持下完成注漿作業;③檢驗注漿壓力，若該值上升至設計終壓后不可隨即降壓，需維持該狀態達20min，觀察注漿狀況，要求錨桿孔的漿液足夠飽滿;④設置的錨桿應有部分超出孔口，目的在于完成止漿塞和墊板螺栓的設置。2)鋼筋網片施工:①本段選擇的是Φ8@200×200mm鋼筋網，以格柵鋼架間距為基本依據，在指定場地加工并形成網片，統一轉移至工作區域安裝;②結束初噴混凝土施工后，在設置鋼架時兼并完成鋼筋網的安裝。

3．3小導管施工

3．3．1超前小導管設計超前小導管選擇的是Φ42小導管，原材料為熱軋無縫鋼管，經加工后制得滿足施工要求的導管，要求壁厚達3．5mm，長3．5m。在處理鋼管前端時，要將其設置為錐形，并通過焊接的方式在其尾部設Φ6．5鋼筋加箍筋;同時，根據壓漿要求，分別在管壁四周鉆孔，規格均為Φ6mm，布設方式為四排［2］。超前小導管要足夠穩定，其端部應通過焊接手段設置在型鋼支撐上。拌制性能良好的注漿混合料，參數有:①注漿壓力0．5～1．0MPa;②水灰比1∶0．4～1∶0．6;③水泥標號為425;④本次注漿使用到水泥水玻璃漿液，通過對注漿效果的檢驗后及時調整。在施工設備上，要在YT－29型風鉆的支持下鉆孔，再使用雙液注漿機完成對各孔的注漿處理。

3．3．2小導管施工要點1)加強對注漿現場的檢驗，將各項信息記錄完整，如注漿時間、壓力等。2)注漿前做好準備工作，通過注入清水的方式檢驗排氣管道的狀況，明確其是否存在堵塞的情況。3)嚴格把控鋼管質量。4)設置超前小導管時，需要與支撐結構形成穩定的連接關系。5)嚴格控制小導管縱向搭接長度。6)以設計要求為準，拌制性能良好的漿液。7)控制注漿壓力，檢驗注漿情況，要求漿液能夠有效地填充鋼管。8)注重鉆孔深度，要求比導管長度略大。

3．4噴射混凝土

1)施工方法:選擇的是C25混凝土，現場配備小型攪拌站，并根據施工用料需求生產混凝土，運輸車轉移到指定的下料區域。2)技術要點:①注重設備選型，混凝土噴射機的工作性能要足夠良好，如密封性優良、輸送連續等;②精確稱量各類物料，將其誤差控制在許可范圍內，水泥±1%、砂石±2%;③深度清理受噴面，設置混凝土厚度標志，為正式施工提供參考;④嚴格控制噴射混凝土的質量，不可出現表面裂縫、滲漏水等問題;⑤噴層與圍巖要有效粘結，可通過錘擊法檢查，每10m進行一次斷面檢查，設置適量的檢查點，要求從拱頂中線起依次設置，彼此間距均控制為2m，檢查各點的噴射厚度情況，要求至少有60%的點在該指標上達到設計厚度要求，并檢驗厚度總平均值，其必須滿足“不小于設計厚度”的要求;⑥從拱、墻兩部分結構處以20m為間距依次取抗壓強度試件［3］。

4結束語

地鐵深基坑由于施工難度較大，在多方面擾動之下易發生安全事故。對此，需在該處設置支護結構，通過前期的勘察確定支護設計方案，選擇合適的施工技術將支護作業落實到位，在確保深基坑施工質量的基礎上，為其他環節的施工創造良好條件。在工程中，施工單位還要加強對深基坑的檢驗，以確保支護結構的有效性。

參考文獻:

［1］吳一超，王浩，馮文明．地鐵深基坑支護方案優選決策研究［J］．低碳世界，2019，9(10):221－222．

［2］李春睿．地鐵深基坑支護和土方開挖施工探析［J］．中國高新科技，2019，3(11):76－77．

［3］張偉．對地鐵深基坑支護結構設計及支護施工技術的探討［J］．工程建設與設計，2018，66(19):54－55，58．

作者：韓旭 單位：中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司