地铁基坑各类围护结构的优缺点分析

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摘要：地铁的施工风险主要来源于基坑工程，基坑围护结构选择不当，带来的不仅是经济方面的损失，严重的还会造成造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂，甚至是人员的伤亡。因此，对于地铁基坑各类围护结构的优缺点应当掌握，并根据实际情况选择合理的围护方案。

本文对常见支护方案结构类型的安全性、造价、适用地层等情况进行概述，对地铁基坑各类围护结构的优缺点分析，并总结了不同地质不同开挖深度围护结构类型的选择。

关键词：地铁基坑；围护结构；优缺点

Abstract: the construction of the subway risk mainly comes from foundation pit engineering, improper selection foundation pit retaining structure is not only brought about by the economic loss, serious still can cause cause the cracking of adjacent buildings, underground pipelines and roads, or even personnel casualties. As a result, the advantages and disadvantages of all kinds of retaining structure of foundation pit in subway should grasp, and according to the actual situation to choose reasonable supporting scheme.

Supporting schemes are proposed in this paper, the common structure types of safety, cost, suitable formation, and so on and so forth are summarized, and analysis on the subway and the advantages and disadvantages of the various types of retaining structure of foundation pit and sums up the different geological excavation depth of palisade structure type selection.

Key words: the subway foundation pit; Retaining structure; The advantages and disadvantages

中图分类号：U231.3文献标识码：A

前言

地铁的深基坑工程，其周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物，这就涉及到基坑开挖的一个很重要内容，即保护其周边构筑物的安全使用问题。一般的基坑支护大多是临时结构、投资太大也易造成浪费，而一味考虑经济因素忽略了支护结构的安全性又势必会造成工程事故，因此基坑围护结构的选择又涉及到一个成本问题。因此，地铁基坑围护结构的方案选择要根据基坑周边情况及土质情况并结合设计要求，初步选出几种方案，经从施工安全、造价、工期等方面进行比较，最后选定最优支护方案。

一、地铁基坑围护结构形式

(一)钢板桩

钢板桩是打桩机将一种特制的型钢板桩沉入地下构成一道连续的板墙，作为基坑开挖的临时挡土、挡水围护结构。钢板桩有平板式和波浪式两种，钢板桩之间通过锁口互相连接，形成一道连续的挡墙。咬口好，能止水，适用于软土、淤泥及淤泥质土。

（二）深层搅拌水泥土桩

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高基础强度。软土基础经处理后，加固效果显著，可很快投入使用。适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质。

(三)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、在泥浆护壁情况下开挖基槽，然后下钢筋笼浇注混凝土形成的地下土中的混凝土墙。它最早出现于意大利，当时主要用于防渗墙。上世纪70年代后期开始陆续用于深基坑工程支护结构的围护墙，现己在全国内广泛应用。地下连续墙的防水抗渗性能好，各种地质、水位条件皆适宜。

（四）土钉墙

土钉墙是将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚杆）与其周围土体牢固粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构。土钉墙防水抗渗性能好，造价低，施工周期短，施工噪音、振动小；土钉本身变形小，对周边环境影响小，适用于砂土、粘土、粉土地层。

（五）SMW工法

SMW工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合粘性土、粉土、砂土、砂砾土、Φ100以上卵石及单轴抗压强度60MPa以下的岩层。

二、地铁基坑各类围护结构的优缺点分析

（一）钢板桩

钢板桩支护方案，施工安全迅速，工期短，打完桩就可开挖。有较好的隔水能力。钢板桩截面积小，易于打入，U形、Z形等波浪式钢板桩截面抗弯能力较好。钢板桩在基础施工完毕后还可拔出重复使用。钢板桩支护既挡土又止水，悬臂钢板桩支护结构的刚度小。施工场地及空间要求不高，可以保护邻近建筑物，污染小。其缺点是支撑工作量大，当土质坚硬时打入困难，当钢板桩与构筑物隔离不好时拔桩难度大，易带土造成邻近房屋不均匀沉降。

（二）深层搅拌水泥土桩

深层水泥搅拌桩的优点是：1)深层水泥搅拌桩将固化剂和原地基软土就地搅拌混合,因而最大限度的利用了原土。 2)施工时无振动、无噪声、无污染,而且不会使地基侧向挤出,对周围原有建筑物的影响很小,可在市区内和密集建筑群中进行施工。 3)与钢筋混凝土桩基相比,节省了大量的钢材,并降低了造价。

深层水泥搅拌桩的缺点主要是它对复合地基承载力的提高有一定的限度,其承载力不大于160kPa,当复合地基承载力要求较高时,搅拌桩不再有优势,另外,搅拌桩的施工技术要求较高,容易出现质量事故。

（三）地下连续墙

地下连续墙优点是:1)整体受力,抗荷载能力强,特别适合深基坑；2)通过锁口管,容易进行分段施工；3)具有最佳的防止水效果；4)基坑开挖后,坑壁表面平整,易于防水层施工；5)施工进度快。

其缺点是:施工造价最高,主要机械设备为进口设备且配套设备多为大型设备；废弃泥浆易污染环境。

（四）土钉墙支护

其优点是:1)施工方法简单,方便操作；2)造价最低。

其缺点是:1)要求场地开阔且无任何周边建筑物影响的条件下方可实施；2）坡壁土体需有一定的内聚力，土钉施工时一般要先挖土层1～2m深，在喷射混凝土和安装土钉前需要在无支护情况下稳定至少几个小时，因此土层必须有一定的天然“凝聚力”，否则需先进行地基加固处理来维持坡面稳定，从而使施工复杂化、造价加大；3）施工时要求坡面无水渗出，否则开挖后坡面会出现局部坍滑，这样就不可能形成一层喷射混凝土面层；4）软土开挖不宜采用土钉墙支护。因为土钉锚固体与软土的界面摩阻力小，造成土钉的承载能力小，同时在软土中成孔也较困难。

（五）SMW工法桩

其优点是:1)对周边环境影响小。施工对邻近土体扰动较小,不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害;SMW工法施工占用场地仅为其它施工方法的60%～80%,有利于保护周边的建筑、道路及空中、地下管线;同时残士及泥浆量小比较容易处理,有利于保护环境卫生。2)成桩质量可靠。目前SMW工法采用的三轴搅拌钻机为中空叶片螺旋式钻机,在钻进土体的同时置换出大量的原状土。同时利用高压空气压入水泥浆使水泥土得到充分搅拌,使得桩体无分层夹泥现象。桩体中插入型钢后,型钢与水泥紧密结合增加了型钢翼缘厚度,使桩体强度大大增加。3)连续施工防水效果好。SMW工法钻机的钻杆具有螺旋翼与搅拌翼相间设置的特色,随着钻掘与搅拌反复进行,可使水泥浆与土体得到充分均匀的搅拌,且水泥掺入量高,水灰比大,墙体全长无接缝,这样一方面使得形成的水泥土墙具有较高的抗压、抗剪强度,另一方面可使它比传统的连续墙具有更可靠的止水性,其渗透系数K可达8×107cm/s。4)工程造价低,施工进度快。一方面搅拌桩的水泥使用量远低于其它围护施工方法,另一方面SMW工法每台班可成桩390m以上,在压缩工期的同时节约了人工费,所以可大大减少投资。

其缺点是:1)机械施工用电量较大;2)在粉细砂层易产生抱钻现象;3)其基坑围护结构属柔性支护,不适合太深基坑。

不同地质不同开挖深度围护结构类型的选择

结束语

地铁工程围护结构的多样化解决了在城市施工中施工多样性和复杂性,选用何种类型围护结构施工,还是根据其场地的地质情况、周围环境要求、工程功能、施工工期、当地的常用施工工艺设备以及以济技术条件综合考量。

参考文献

[1]张春强.地铁基坑各类围护结构的优缺点分析[J].山西建筑，2007（18）.

[2]许晨明.浅谈地铁工程基坑围护结构施工方案比选[J].山西建筑，2011（12）.