地鐵施工中深基坑支護新技術(shù)淺析

1導(dǎo)言
　　地鐵深基坑支護的設(shè)計、施工和管理一直是施工中的重點技術(shù)問題，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，各種新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工方案已經(jīng)在使用，并保證工程土方量不影響到市區(qū)和周邊建筑，降低工程成本，高層建筑已經(jīng)采用了垂直開挖的工藝。給擋土支護技術(shù)帶來了新的變革，現(xiàn)在深基坑開挖工程中廣泛采用了大直徑灌注樁加土層錨桿的擋土支護技術(shù)和土釘支護技術(shù)，取得了良好的經(jīng)濟效果，同時社會效益也很顯著。但是在實際工程的施工中，仍然出現(xiàn)了一系列的工程問題，需要采取有效措施加以解決。
　　2地鐵深基坑施工特點
　　由于城市化進程的進一步加快，城市規(guī)模在不斷擴大，人口也隨之不斷增長，在這種情況下，地鐵的數(shù)量與規(guī)模也在不斷擴大，這就加大了其施工的難度。而深基坑作為施工中的重要環(huán)節(jié)，對工程的整體性能有著至關(guān)重要的作用，因此需要人們重點關(guān)注。地鐵深基坑支護技術(shù)的施工同普通的工程相較而言具有一些典型性的特征。首先由于地鐵的施工線路較長，城市中的地鐵線路呈現(xiàn)交錯分布的特點，在施工中會面臨比較復(fù)雜的自然狀況。并且地鐵車需要換乘多個線路，出口多、換乘通道多，不僅工程規(guī)模大，而且結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，加大了深基坑支護施工的難度。另外，由于施工是在地下進行，并且具有很大的工程量，在施工中不可避免地要對地下已經(jīng)存在的市政管線進行合理的處理，從而保障施工不會影響其他市政工程的運行。
　　3地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則和實施方法
　　3.1設(shè)計原則
　　為優(yōu)化地鐵深基坑的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，需遵循以下原則：一是成本經(jīng)濟性良好與合理科學(xué)性原則。二是結(jié)構(gòu)安全可靠性原則。三是施工便捷性原則，且支護結(jié)構(gòu)需要與地鐵深基坑的實際情況相一致。在實際中，通過對這些設(shè)計原則的綜合考慮，有針對性地開展地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，可完善支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，降低地鐵深基坑支護施工的風(fēng)險。
　　3.2實施方法
　　在完成地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的基礎(chǔ)上，需要掌握與之相關(guān)的實施方法，以確保該結(jié)構(gòu)實施狀況的良好性。具體表現(xiàn)為：一是在支護結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)與承載能力極限狀態(tài)這兩種不同模式的配合作用下，對完成設(shè)計后的地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)進行有效實施，以確保深基坑結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性。二是通過對地鐵深基坑施工區(qū)域土質(zhì)狀況的分析與考慮、支護結(jié)構(gòu)受彎、受壓及受剪承載力的深入分析，設(shè)置好地鐵深基坑所需的支護結(jié)構(gòu)。三是在性能可靠的錨桿、支撐等構(gòu)件的配合作用下，完成地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)的實施作業(yè)，且應(yīng)通過對周圍環(huán)境狀況與支護結(jié)構(gòu)設(shè)置狀況的分析，處理好其中可能存在的問題，使得支護結(jié)構(gòu)在地鐵深基坑方面的應(yīng)用能夠達到預(yù)期效果。實踐中，通過對這些不同舉措的配合使用，可為地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的有效實施提供保障，促使這類結(jié)構(gòu)在地鐵深基坑施工中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。
　　4深基坑支護新技術(shù)
　　4.1復(fù)合土釘墻支護技術(shù)
　　傳統(tǒng)土釘墻支護技術(shù)本質(zhì)為在施工過程中對土體通過加筋進行支護。復(fù)合土釘墻支護技術(shù)本質(zhì)是從傳統(tǒng)土釘墻支護技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其工藝主要采用水泥土攪拌樁、預(yù)應(yīng)力錨桿等設(shè)備與傳統(tǒng)土釘墻結(jié)合而成，其施工具有施工方便、設(shè)備簡單和經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點，復(fù)合土釘墻支護技術(shù)主要適用于非軟土體深基坑，基坑安全級屬于二級或者三級的工程。復(fù)合土釘墻支護技術(shù)的主要施工步驟為：首先對土釘?shù)闹谱?，其次土釘?shù)某煽祝詈笸玲數(shù)乃腿胍约皣娚浠炷潦┕?。對于軟土體深基坑，復(fù)合土釘墻支護技術(shù)容易造成支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大位移甚至導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的破壞，但是通過施工經(jīng)驗來說，復(fù)合土釘墻支護技術(shù)可以適用于深度為5m-6m的軟土體深基坑。對于軟土體深基坑的支護施工，工程中主要通過水泥土攪拌樁等支護設(shè)備來提高土體的載荷強度、耐久性和持續(xù)時間，采用此類超前支護結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有很長的接觸深度，接觸深度越長，基坑的穩(wěn)定性越高。對于非軟土體深基坑的支護施工，工程中主要通過預(yù)應(yīng)力錨桿等支護設(shè)備來降低土體的沉降，根據(jù)工程經(jīng)驗，復(fù)合土釘墻支護技術(shù)可以使土體的沉降降低40%～50%。
　　4.2雙排樁結(jié)構(gòu)支護技術(shù)
　　雙排樁結(jié)構(gòu)支護結(jié)構(gòu)本質(zhì)為由兩排支護樁和橫梁組成的剛架組成的支護結(jié)構(gòu)，該支護技術(shù)主要具有等橫向強度大、施工簡單、受制條件小、占地小等優(yōu)點。因此，在部分工程中無法使用其他的支護方式時可以采用該技術(shù)，該支護技術(shù)在近些年來受到了廣泛的使用，并取得了良好的效果。雙排樁結(jié)構(gòu)支護技術(shù)具有施工方便、施工周期短、適用性廣和工藝簡單等優(yōu)點。雙排樁結(jié)構(gòu)的接觸強度可以通過支護樁與土體之間建立的力學(xué)平衡方程得到，力學(xué)平衡方程考慮土與樁自重的抗傾載荷因子。在橫向荷載作用下，前排支護樁受到縱向彎矩、橫向剪力和壓力作用，其產(chǎn)生向下的位移;后排支護樁受到縱向彎矩、橫向剪力和拉力作用，其產(chǎn)生向上的位移，其產(chǎn)生的水平位移和彎矩與雙排樁的縱向撓度為線性方程。在實際的工程強度校核過程中，雙排樁模型通過一定的假設(shè)可以簡化為平面剛架結(jié)構(gòu)，在計算過程中，應(yīng)考慮雙排樁與土體之間的載荷反力與結(jié)構(gòu)變形關(guān)系，并考慮土與樁自重的抗傾載荷因子和初始應(yīng)力。
　　4.3型鋼水泥土攪拌墻支護技術(shù)
　　型鋼水泥土攪拌墻（SMW工法）由型鋼和水泥土混合固結(jié)而成的支護設(shè)備，一般來說型鋼水泥土攪拌墻支護技術(shù)適用于抵抗過大的側(cè)向和地下水壓力的工程。施工的過程主要為：首先將支護部分土體切碎，并注入水泥漿等固化劑攪拌均勻，然后在凝固之前在攪拌料內(nèi)嵌入型鋼，凝固之后就形成水泥土攪拌墻。型鋼作為擋土結(jié)構(gòu)，水泥土作為截水結(jié)構(gòu)。型鋼水泥土攪拌墻的工藝特點主要是施工方便，無污染，對周圍土體的危害較小，對周邊環(huán)境和設(shè)施造成擾動少，同時該技術(shù)具有很好的防水性，并且工程造價低，工程價格比雙排樁結(jié)構(gòu)支護技術(shù)節(jié)省15%～35%。
　　4.4錨桿施工支護技術(shù)
　　錨桿施工支護技術(shù)為將金屬桿柱打入土體預(yù)先鉆好的孔內(nèi)，利用其金屬桿柱頭部、金屬桿體和金屬桿柱尾部的結(jié)構(gòu)，將金屬桿柱與土體通過水泥漿結(jié)合在一起達到支護作用和補強效果。錨桿施工支護技術(shù)具有成本低、施工周期短、工藝簡單和占用很少的施工場地等優(yōu)點。錨桿施工支護技術(shù)的施工過程主要為：首先，工程技術(shù)員通過圖紙設(shè)計和規(guī)劃確定錨桿的打入位置，確定鉆桿的打入傾角和打入高度;其次，通過錨桿鉆機鉆好相應(yīng)的孔，注入水泥漿護壁，將金屬桿柱打入土體預(yù)先鉆好的孔內(nèi)或者穿入鋼絞線;最后，對孔和桿柱進行補漿、凝固。在鉆孔過程中，若遇到大型石塊或者障礙物應(yīng)該立刻停鉆。
　　5結(jié)論
　　地鐵施工中深基坑支護技術(shù)在我國的地下工程施工中具有重要的意義。本文通過深基坑支護技術(shù)存在的問題出發(fā)，詳細介紹了復(fù)合土釘墻支護技術(shù)、雙排樁結(jié)構(gòu)支護技術(shù)、型鋼水泥土攪拌墻支護技術(shù)和錨桿施工支護的技術(shù)過程和特點。深基坑支護新技術(shù)對于保證地鐵工程項目的順利實施具有顯著意義。